為無線水表、智能傳感器等新型NB-IoT設(shè)備定下一個(gè)小目標(biāo) —— 10年不換電池！

實(shí)現(xiàn)小目標(biāo)難，準(zhǔn)確的測試和評估更不容易

畢竟誰也不可能花費(fèi)10年的時(shí)間

在各種工作場景下進(jìn)行電池續(xù)航時(shí)間的測試

電池在現(xiàn)代世界中是我們生活中一個(gè)重要的組成部分。毫無疑問，從汽車到手機(jī)以及其他所有一切用電設(shè)備，我們每個(gè)人每天都要使用它。

如何評估電池的續(xù)航時(shí)間呢？

簡單粗暴的估算方式，就是用電池標(biāo)稱的電量，除以平均電流。但這個(gè)方法其實(shí)不太靠譜。

相信很多人有開車的經(jīng)歷，除了土豪，都會關(guān)心汽車的油耗。在99%的情況下，我們的油耗要高于標(biāo)稱理想油耗。這是因?yàn)闃?biāo)稱油耗有諸多的條件：發(fā)動(dòng)機(jī)需要預(yù)熱、在80km/H勻速的情況下，不能上坡，長安街式的平整路面，沒有紅綠燈等等、等等。所以，我們正常的油耗高出20-30%是再正常不過的事情。所以，有些廠家有“綜合工況” 或“城市路況”的標(biāo)注油耗參考。

同樣，電池在標(biāo)稱電量的時(shí)候，電池廠家往往標(biāo)稱的是“理想電量”。就是用一個(gè)固定的放電率，如0.5C,0.2C 等放電來測試電量。 但在智能設(shè)備、特別是NB-IoT 設(shè)備在工作時(shí)，脈沖式的耗電方式就像汽車不斷急加速、剎車、上坡、下坡， 無情折磨著你的可憐的小電池。

如何相對準(zhǔn)備地驗(yàn)證電池在實(shí)際工作場景下的工作時(shí)間，而且不需要10年的時(shí)間？

我們可以仿真一個(gè)NB-IoT設(shè)備的實(shí)際電流工作場景，之后對電池?cái)?shù)十倍、甚至數(shù)百部的加速測試。

我們來看下面這張圖，典型的NB-IoT設(shè)備的電流特性。假定在每個(gè)周期的喚醒的2.67ms 中，峰值電流可能高達(dá)300mA以上，平均電流100mA：

耗電量 = 100mA x 2.67mS = 0.267mAS

在接下來的5秒中的休眠狀態(tài)，電流穩(wěn)定在10uA。耗電量 =0.01mA x 5S = 0.05mAS

因此，80% 的電量用在了Active狀態(tài)，而且峰值高，時(shí)間短、功率大， 對電池性能摧殘嚴(yán)重。 在休眠狀態(tài)， 耗電低，電流穩(wěn)定， 時(shí)間長，對電池性能影響小。 所以， 我們更關(guān)注一下Active狀態(tài)的功耗。

為了仿真NB-IoT 電流的實(shí)際場景，在實(shí)現(xiàn)加速測試，我們構(gòu)建了以下環(huán)境：

第一步

利用NB-IoT的基站模擬器，仿真實(shí)際工作場景，再利用N6705+N6781A模塊捕獲電流工作狀態(tài)，特別是Active狀態(tài)的電流波形。

第二步

利用在N6705配套的14585A軟件，將電流波形鏡像反轉(zhuǎn)，變成N6781A模塊的負(fù)載工作時(shí)的任意波形，即吸收電流的波形。請注意，N6781A是一個(gè)雙象限電源，既可以做電源，又可以做負(fù)載。

▲使用電流電平觸發(fā)功能，200KSa/s高速采集輸出電流，在軟件中保存波形

▲波形鏡像后，使用Arb功能，將翻轉(zhuǎn)后的電流波形下載到N6705電源中，回放剛才開機(jī)瞬間的電流波形

第三步

把負(fù)載吸收電流的任意波形進(jìn)行優(yōu)化，例如將休眠時(shí)間減少到5ms，同時(shí)設(shè)置N6781A設(shè)為負(fù)載模式，接上需要驗(yàn)證的電池。利用N6705仿真真實(shí)的負(fù)載，對電池進(jìn)行測試。由于休眠狀態(tài)從5秒降低到 5mS，使整個(gè)測試過程加快了1000倍！對于預(yù)測10年工作時(shí)間的設(shè)備來說，一周之內(nèi)即可完成評估。

電池在我們生活中非常重要，但令人驚訝的是，我們大多數(shù)人都不知道如何正確存儲和保護(hù)它。因此，本文列出了一些充分利用電池的提示和技巧，希望對大家有用。

切勿冰凍電池

將電池放入冰箱可以延長使用壽命是一個(gè)常見的神話。我們中有很多人可能記得，將幾節(jié)電量用盡的5號電池放到冰箱里，就可以讓Gameboy游戲機(jī)再玩幾分鐘的時(shí)間。

然而，這只是一個(gè)神話，實(shí)際上還有些危險(xiǎn)。溫度的變化會對許多電池造成傷害，導(dǎo)致內(nèi)部的液體膨脹或收縮，損壞電池的密封，進(jìn)而導(dǎo)致有害物質(zhì)泄漏。

認(rèn)識電池的差異及不同用途

兩種主要的電池是鋰電和堿性電池，了解它們之間的區(qū)別有助于充分利用電池。鋰電池可以充電，因此廣泛用在手機(jī)和其他設(shè)備中。

這種電池性能很高，設(shè)計(jì)用于反復(fù)充電并緩慢釋放能量。市場上也有5號和7號可充電鋰電池售賣，并且其對環(huán)境污染不大。

堿性電池是市場上最常見的售賣品種，電視機(jī)遙控器中最常見的就是這種類型。它們更便宜、更經(jīng)濟(jì)，但不能充電，因此更適合低功耗工作或偶爾使用的設(shè)備。

適當(dāng)存放電池

如果想讓電池達(dá)到最大使用壽命，電池的存儲就非常重要。許多企業(yè)都由于存儲不當(dāng)，導(dǎo)致電池的潛在使用壽命遭受大量損失。

不拆除電池包裝是保持其清潔并遠(yuǎn)離其他金屬物體的好方法——金屬物體可能導(dǎo)致電池釋放掉部分儲存能量。

由于溫度波動(dòng)會降低某些電池的性能，并使之產(chǎn)生有害的泄漏，因此最好將電池存放在室溫下并遠(yuǎn)離熱源。

如果儲存在室溫下，圓柱形堿性電池的保質(zhì)期大約為五年。圓柱形碳電池可維持兩年左右。圓柱形鋰電池可以儲存10至15年。

電池清潔

電池端子上有腐蝕和污垢，可能會大大降低其傳輸能量的能力，從而使其效率大大降低。上述情況可用外用酒精和棉簽清理，但在使用前要等電池完全干燥。保持電池清潔可以大大延長電池壽命，從而獲得最大的回報(bào)。

舊電池回收

由于舊電池含有許多有害化學(xué)物質(zhì)，我們不應(yīng)把它丟入垃圾堆，而應(yīng)回收利用。許多回收中心都接受電池，甚至可能會為較大電池支付費(fèi)用。

不亂丟棄電池非常重要，而回收是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的好方法。在美國，Earth911網(wǎng)站可以為用戶提供附近回收中心的名單。

電池測試

裝好電池卻發(fā)現(xiàn)它電量沒了，既令人沮喪又浪費(fèi)時(shí)間。為了避免這種情況發(fā)生，應(yīng)在安裝前對新電池進(jìn)行測試。測試電池需要有一臺測試儀，而大多數(shù)電池測試儀都很便宜，而且可以在任何硬件商店買到。

在安裝電池前，確保電池處于正常工作狀態(tài)，不僅可以節(jié)省時(shí)間，還可以節(jié)省一些錢。

選用原廠或品牌充電器

鋰電池要用專用充電器，并遵照指示說明，否則會損壞電池，甚至發(fā)生危險(xiǎn)。此外，鋰電池有可能產(chǎn)生過度充電。

合格的充電器不會產(chǎn)生過度充電（帶過充電保護(hù)功能），但低質(zhì)量充電器有可能產(chǎn)生這一情況，而使電池內(nèi)部溫度升到很高，對鋰離子電池和充電器有害，導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)間縮短，電池過早失效，甚至導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸危險(xiǎn)。

鋰電池的調(diào)整期

如果新買的手機(jī)電池是鋰離子，那么前3~5次充電一般稱為調(diào)整期，應(yīng)充14小時(shí)以上，以保證充分激活鋰離子的活性。

鋰離子電池沒有記憶效應(yīng)，但有很強(qiáng)的隋性，應(yīng)給予充分激活后，才能保證以后的使用能達(dá)到最佳效能。

電池出廠前，廠家都進(jìn)行了激活處理，并進(jìn)行了預(yù)充電。如果按照調(diào)整期的時(shí)間充電后，待機(jī)仍嚴(yán)重不足，這種情況下應(yīng)延長調(diào)整期再進(jìn)行3~5次完全充放電。

電池自放電及活化處理

手機(jī)電池都存在自放電。不用時(shí)，鎳氫電池每天會按剩余容量的1%左右放電，鋰電池每天會按0.2%~0.3%放電。在給電池充電時(shí)，盡量使用專用插座，不要將充電器與電視機(jī)等家電共用插座。

電池的壽命決定于反復(fù)充放電次數(shù)，所以應(yīng)盡量避免電池有余電時(shí)充電，這樣會縮短電池的壽命。手機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)間超過7天時(shí)，應(yīng)先將手機(jī)電池完全放電，充足電后再使用。

如果手機(jī)電池放置太長時(shí)間（比如三個(gè)月）而未用，最好到手機(jī)維修部門申請給電池做一個(gè)活化處理。