户外电源选型

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根据锂离子电池所用电解质材料的不同,锂离子电池分为液态锂离子电池 (LIB, Liquefied Lithium-Ion Battery) 和聚合物锂离子电池 (PLB, Polymer Lithium-Ion Battery)或塑料锂离子电池 (PLB, Plastic Lithium Ion Batteries)。聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的,电池工作原理也基本一致。与液态锂离子电池相比,聚合物锂离子电池具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点,因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳,从而可以改善整个电池的比容量;聚合物锂离子电池还可以采用高分子作正极材料,其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高20%以上,目前国产聚合物电芯的内阻甚至可以做到 35mΩ 以下
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* 钴酸锂 (LiCoO₂) 电池标称电压 3.7V、终止充电电压是 4.2V、终止放电压是 2.5V,标准放电持续电流:0.2C,最大放电持续电流:0.5C
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* 锰酸锂 (LiMn₂O4) 电池标称电压 3.7V、终止充电电压是 4.2V、终止放电压是 2.5V,标准放电持续电流:0.2C,最大放电持续电流:1C,成品内阻 ≤200mΩ,以成本低,安全性尚可被广泛使用,但其循环寿命衰减较快,容易发生鼓胀,高温性能较差、寿命相对短。
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* 磷酸铁 (LiFePO4) 电池标称电压 3.2V、终止充电电压是 3.6V、终止放电压是 2.0V,可以 10C 放电,常用于动力电池。。。
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=== 常用充电电池规格 ===
 
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软件: Easy Battery
 
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步骤参考: http://zke2006.blog.163.com/
 
步骤参考: http://zke2006.blog.163.com/
  
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2019年6月10日 (一) 11:08的最后版本

目录

[编辑] 1 电压考虑

一般户外用电设备按紧急性分:

卫星电话 5V

GPS AA 电池,3V

手机 5V

PX-2R 手台 5V

APRS手台 12.5V/7.4V


手电 1xAA 电池 1.2 ~ 1.5V

大手电 2x 18650 7.4V

头灯 AA 电池,为了统一用 AA (5号)的电池,把头灯也换成了用3节5号电池的头灯了


相机 3.7V


笔记本电脑 13.8V



[编辑] 1.1 电源输出电压

先行满足 卫星电话, GPS, 手机, 相机的充电需求


卫星电话和手机为 5V,标准 Micro USB 出口就行

GPS 为 2节AA 电池,考虑用一个 5V USB 的 AA 充电器代替 http://item.taobao.com/item.htm?id=14987872579


相机的 3.6V 可以用 元明M20 解决(舍弃Kodak UC-200),其同样能解决 7.4V 锂电池的充电问题




[编辑] 1.2 电源输入电压

电压高,传输的损耗就少

户外主要的电能来源,一个是市电,一个是太阳能电池板,现在的方案都有 12V 和 5V 的



[编辑] 2 电能获取

在户外,电能的取得主要有两个途径:

市电,对应设备为充电器,用于在有人的村庄城镇补给,所以就要求充电器稳定、电流大小适当(与安全稳定不伤害电芯平衡)、宽电压输入,现有方案为与手机复用一个 5V 2A 的充电器

太阳能,对于设备为太阳能电池板,用于无人区的补给,要求稳定、效率高、功率适当(与重量和价格平衡)


可选的有:

Brunton 6W 柔性电池板,12V 输出,230g 左右,电源出口需转换头和线

sCharger-5 5W 单晶硅电池板,5V USB 口输出,高效稳定 ( 有一个国内的山寨:http://item.taobao.com/item.htm?id=20806263090

Bushnell solarwarp mini,5W 柔性电池板,5V 输出,标称 88g




[编辑] 3 电能存储

[编辑] 3.1 锂电池概述

现在锂电池的常用正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍锰钴三元材料及磷酸铁锂

现在锂电池的负极皆为石墨

根据锂离子电池所用电解质材料的不同,锂离子电池分为液态锂离子电池 (LIB, Liquefied Lithium-Ion Battery) 和聚合物锂离子电池 (PLB, Polymer Lithium-Ion Battery)或塑料锂离子电池 (PLB, Plastic Lithium Ion Batteries)。聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的,电池工作原理也基本一致。与液态锂离子电池相比,聚合物锂离子电池具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点,因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳,从而可以改善整个电池的比容量;聚合物锂离子电池还可以采用高分子作正极材料,其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高20%以上,目前国产聚合物电芯的内阻甚至可以做到 35mΩ 以下


  • 钴酸锂 (LiCoO₂) 电池标称电压 3.7V、终止充电电压是 4.2V、终止放电压是 2.5V,标准放电持续电流:0.2C,最大放电持续电流:0.5C
  • 锰酸锂 (LiMn₂O4) 电池标称电压 3.7V、终止充电电压是 4.2V、终止放电压是 2.5V,标准放电持续电流:0.2C,最大放电持续电流:1C,成品内阻 ≤200mΩ,以成本低,安全性尚可被广泛使用,但其循环寿命衰减较快,容易发生鼓胀,高温性能较差、寿命相对短。
  • 磷酸铁 (LiFePO4) 电池标称电压 3.2V、终止充电电压是 3.6V、终止放电压是 2.0V,可以 10C 放电,常用于动力电池。。。


  • 18650 指的是外形尺寸:18mm 直径,65mm 长度



[编辑] 3.2 常用充电电池规格

最早于 2012-07-25 15:10:05 搜集整理在豆瓣日志里


CR2/CR15270
Li-on
3V
800mAh
15mm x 27mm
11 - 13g


CR123A
Li-on
3V
1500mAh

17mm x 34.5mm
20g


eneloop AA (14500)
Ni-MH
1.2V
2000mAh
14mm x 50mm
26g


eneloop AAA
Ni-MH
1.2V
800mAh
11mm x 44mm
13g



[编辑] 3.3 商品移动电源

目前使用的方案为:统一使用 5V 电压输出,5V 电压输入的电源


容量用 11000mAH 的,在重量、容量、价格间的平衡比较好


TP-LINK TL-MR13U WiFi 路由器带 10400mAH 的电源,一物两用挺好,缺点是传统电芯,重量略重


此外可选的有:

PHILIPS DLP8000(超薄),DLP14000




[编辑] 3.4 DIY

主要为特殊电压定制,比如 APRS 手台的 9.6V,13.8V,或者考虑带一个可调的升压模块


选用此聚合物电芯: http://item.taobao.com/item.htm?id=22506696095

保护板: http://item.taobao.com/item.htm?id=14522223463



[编辑] 4 最终方案

电网补充: 5V 2A 充电器(Micro USB 出),为保证多设备并行充电,可带 2 ~ 3 个

太阳能板: sCharger-5 5W

电能存储: TP-LINK TL-MR13U, WiFi 路由器带 10400mAH 的电源


输出适配:

1. 手机、卫星电话、TL-MR13U 移动电源的输入接口都是 Micro USB 接口,带 1 ~ 3 条左右的 USB Micro 线即可

2. 相机、手台的锂电池,可用 元明M20 充电 (可从 5V 2A电网充电器、太阳能板、移动电源补电)

3. AA/AAA 电池的充电需求,可用 三洋爱乐普 N-MDU01S USB 充电器解决 (可从 5V 2A电网充电器、太阳能板、移动电源补电)


所有电能获取方式 ( 5V 2A电网充电器、太阳能板、移动电源),都可共用 USB Micro 线



[编辑] 5 电池容量测试

设备: EBD-AH 电子负载

软件: Easy Battery

步骤参考: http://zke2006.blog.163.com/


[编辑] 5.1 移动电源容量测试

TP-LINK TL-MR13U 标称容量 10400mAH,先用 5V 2A 的充电器充满

后接入 EBD-AH 以 400mA 恒流放电

TL-MR13U-Test.jpg


TL-MR13U-Test2.jpg



[编辑] 5.2 常用电池容量测试

Batteries-test.jpg

[编辑] 5.2.1 三星手机电池

电压 3.7V,冲满电电压 4.2V 左右

标称容量 1500mAh

恒流 0.4A 放电,放电终止电压3V,实测容量 (1287mAh + 1250mAh) / 2 = 1268.5mAh

Batteries-test-samsung.jpg

Batteries-test-samsung2.jpg


[编辑] 5.2.2 三洋eneloop 5号充电电池

GPS、头灯使用,充放电次数 50 次以内。标称容量1900mAh

标称电压 1.2V,冲满电电压 1.42V 左右

0.4A 放电,放电截止电压 1V,实测容量 (1588 + 1618) / 2 = 1603mAh ​​​​

Batteries-test-eneloop1.jpg

Batteries-test-eneloop2.jpg




[编辑] 6 元明M20 扩展

对体积较大的手机电池和对讲机电池,M20 难以夹住。可在内部将电池触点的线路,导出一个 Micro USB 接口(盒体结构限制)

用的时候,用一根转接线或者转接头把 Micro USB 转成标准的 USB 母口。这样找些万用的电池夹就能解决常用大体积电池在 M20 上充电的问题

DSC09047.JPG

DSC09049.JPG

DSC09052.JPG

DSC09143.JPG

DSC09159.JPG



[编辑] 7 参考标准

  • 《GB/T18287-2000蜂窝电话用锂离子电池总规范》
  • 《GB/T31486-2015 电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》







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