劉曉凡
摘 要:電池的壽命長短不是由總使用時間,而是由充放電次數(shù)來決定的。始終將電池裝到筆記本上而不取下來,那么即使關(guān)閉機(jī)器并取下AC電源以后,電池也不會像所想像的那樣一直保持充滿電時的狀態(tài)。筆記本電腦電池由于在電池中集成了控制電路,因此即使是在關(guān)閉電腦電源的時候也在耗電。由于一接上AC電源,電池就會開始充電,每當(dāng)打開或關(guān)閉電源時,電池就會反復(fù)地充電和放電,影響電池壽命。
關(guān)鍵詞:筆記本電腦;電池;充電時間;使用壽命;延長
進(jìn)入了新世紀(jì),電子產(chǎn)品越來越多地走進(jìn)人們的生活。筆記本電腦以它小巧的外形,方便攜帶等優(yōu)點獲得了人們的青睞。但是在享受它帶來的便捷的同時,我們也發(fā)現(xiàn)了它的一些問題,比如我們把筆記本放桌子上,充上電,很少真正長時間使 用電池,但不知不覺中電池的容量卻在不斷的降低,一塊上千元的電池,還沒真正派上用 場,就已在日常的使用中喪失了應(yīng)有的容量,壽命自然也縮短了。
這引發(fā)了我們對筆記本充電原理的研究。經(jīng)過查閱資料,我知道了:電池的壽命主要 取決于充放電的次數(shù)。我們平時使用筆記本電腦,基本上并不缺少外部電源,只是經(jīng)常挪 動筆記本的位置,由于不能及時接上外接電源,需要短時間使用電池,才造成過多的電池 充放電機(jī)會。
因此我設(shè)想:是否可以將電池分為兩塊呢?一塊是應(yīng)付短暫斷電的便宜的短時電池,一塊是在沒有外接電源時長時間供電的長時電池。通過合理的自動控制,使得頻繁的充放 電只針對短時電池,長時電池不必頻繁充放電,從而提高了長時電池的使用壽命。短時電 池由于容量低,價格會便宜很多,即使經(jīng)常充放電,壽命縮短,需要更換,從經(jīng)濟(jì)和環(huán) 保角度看,也是合理的。
一、筆記本電腦充電原理研究和改進(jìn)設(shè)計
1、目前筆記本電腦充電原理
當(dāng)筆記本電腦連接外部電源時,外部電源不僅為筆記本提供工作電源,如果此時電池未充滿,外部電源同時給電池充電,直至檢測電路測得電池充滿,由控制電 路切斷電池的充電電路。
只要外部電源可以供電,按照事先設(shè)定的閾值,每當(dāng)電池的容量低于閾值時,外部電 源對電池充電,因而大大降低了電池的壽命。
2、建議改進(jìn)的筆記本電腦充電原理
圖二:改進(jìn)的筆記本電腦電池充電原理
如圖二所示,將筆記本電池分為短時(Es)和長時(El)電池,平時有外接電源時,只連接 Es,只有當(dāng)沒有外接電源并且 Es 不足時,才啟動 El。由于 El 較少機(jī)會連接進(jìn)電路,避免 了頻繁的充放電,從而提高了長時電池(El)的使用壽命。
控制電路 A 和電路控制 B 可以通過檢測電路獲知有無外接電源、短時電池和長時電 源的容量信息等,從而決定是否將長時電池從電路中斷開或接進(jìn)電路。
有外接電源 +短時 /長時電池容量未達(dá)設(shè)定閾值 →充電短時 /長時電池
有外接電源 +長時電池容量達(dá)到設(shè)定閾值 →僅接入短時電池,斷開長時電池
無外接電源 +短時電池容量不足 →接入長時電池,同時斷開短時電池
二、經(jīng)濟(jì)效益分析(研究價值,應(yīng)用前景,研究的不足)
電池的使用壽命主要指標(biāo)為充放電次數(shù),目前市場上的筆記本電腦電池壽命(以 Lenovo 或 IBM ThinkPad系列筆記本為例,下同)在 500次左右,而我們每一次的插拔電源,基本上都是對接在電路里的電池的一次充放電。假設(shè)我們一天平均插拔電源 1.5次,一塊 電源的使用壽命也就一年左右。
電池的容量跟所配置的電池芯數(shù)相關(guān),芯數(shù)越多,容量越大,價格也就越高。市場調(diào) 查顯示每芯的價格在 200-400元左右(平均數(shù),有的可能每芯會更高一些)。
假如我們都用 300元 /芯的電池,將短時電池設(shè)計為 1芯,長時電池設(shè)計為目前人們常 常選用的 6芯。
假設(shè)筆記本使用年限為 5年,那么 5年內(nèi),我們在短時電池上的花費為:
300×1(芯)×5(5塊,5年)=1500元
而長時電池因為大大減少了充放電次數(shù),5年內(nèi)基本不用更換。
改進(jìn)前后在 5年內(nèi)所需的費用計算如下:
原來費用 =300×6(芯)×5(5塊,5年)=9000元
現(xiàn)在費用 =300×1(芯)×5(5塊,5年)+300×6(芯)×1(1塊,5 年)
=3300元
節(jié)約費用 =9000-3300=5700元。
可見,成本比原來降低了 63%。
由于時間所限以及對于電池原理知識的了解不足,不能提出具體的電池參數(shù)以供論 證,這是本文不足的之處。
三、其它:由于減少了電池的使用量,還有助于改善地球環(huán)境,符合環(huán)保發(fā)展要求
這次實驗探究讓我更多的知道了改善電池使用效率和壽命的方法,對于如控制電路的工作原理,充放電 次數(shù)以外其他影響電池壽命的因素等都沒有詳細(xì)討論。同時還應(yīng)進(jìn)行更多的市場的調(diào)查,以進(jìn)一步核實所提改進(jìn)方法的市場需求,獲得更精確的成本節(jié)省數(shù)據(jù),給生產(chǎn)廠商提供更 翔實的數(shù)據(jù)做出是否改進(jìn)的決定。
(作者單位:河北省衡水第一中學(xué)748班)