基于移动电源容量标示不科学的分析和建议

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  【摘要】市场对移动电源关注度曲线出现了几近垂直的上升,而电池容量虚标、电芯的转换率、电芯的安全性、电芯的充放电保护是移动电源行业目前存在的几个主要问题,特别是电池容量虚标问题尤为突出。电池容量的真实性一般用户根本无法检测,一些采用虚标或低品质电芯组装的低成本移动电源充斥市场,形成了产品质量高下难分,良莠难辨的局面。这对移动电源市场培植品牌明显不利,也对驱逐伪劣厂商,净化市场不利。笔者认为,这源于移动电源容量标示的不科学,直接造成了消费者无法直观区分产品良莠。
  【关键词】容量标示;转换效率;额定输出容量;可充电池容量
  据网络调查数据显示,移动电源从面世至2011年初,市场关注度都相对较为平缓,2011年中期至今的市场关注度曲线出现了几近垂直的上升。这缘于便携电子产品的普及特别是智能手机的普及,和用户提高数码产品续航能力需求的强势增长。
  移动电源的类型较多,有内置锂电池储能、采用干电池换能、完全或搭配太阳能电池换能等几种类型。市面销量和保有量最多的是内置锂电池的移动电源,它依靠内置锂电池储存的能量转换成输出接口的额定电压,通过USB接口输出电能,并具备一定的负荷能力。容量大小和接口配套的多样性满足了用户续航能力和待充电产品多样性的需求,电芯容量很大程度上决定了移动电源输出能量的能力,所以众厂家在移动电源容量标示上直接使用了内置电池的容量来标示。这样标示虽然简单,但不严谨,也不科学。
  本文仅针对最为普遍的这类内置锂电池单一充电功能的移动电源进行探讨。
  一、移动电源内部电池的容量存在不确定性
  市面上移动电源的内置电池较多采用圆柱形18650锂电池,少部分采用聚合物锂电池。电池厂家为下游企业设计电池产品时,结合了下游企业使用时的充、放电终止电压参数来设计容量,其标称容量是这一放电区间的容量值。同一电池应用于不同的产品中,由于放电终止电压不同,释放的容量自然不同,所以同一电池在不同厂家的产品中发挥的容量也不一样。市场上大型企业向上游定制电池,而小型企业则面向市场采购,一些作坊小厂甚至使用廉价劣质电池和拆机二手电池。这就不难看到,同样标称容量的电池出现不一样的容量发挥。所以,移动电源内部电池的实际使用容量存在不确定性,现有的这种标示方法在源头上就存在不严谨。
  二、升压电路改变电压规格和使用容量,转换成输出容量
  锂电池的单体电压标称3.7V,充电限制电压通常在4.19V至4.2V,放电平台期电压约3.7V,放电电压低于3.5V后呈快速下降。为了充分发挥电池容量和减小了电能损耗,要求直流变换电路要有较宽的输入电压范围和尽量高的转换效率。
  现在市面移动电源主要采用单体或并联电池后升压输出的形式,小部分采用电池串联后降压输出的形式。直流变换电路如果采用同步整流方案,效率在89%至97%,普遍在92%左右;如果采用非同步整流方案,效率最高达到88%左右,平均在75%左右。但成本方面,前者超过后者十几倍以上,所以市面大多数产品使用非同步整流电路。即使取效率较优秀的88%进行计算,假设电池以3.7V输出1000mAh的电量,通过升压后,获得5V电压下的容量是(3.7V×1000mA×1h/5V)×88%,即651.2mAh。换而言之,3.7Wh的能量经过效率88%的电路升压后得到3.256Wh能量,除以5V电压得到651.2mAh的容量。变压比和模块效率的叠加,使得移动电源每标称1000mAh容量只能输出651.2mAh的容量。
  另外,移动电源输出电压的高低会明显改变转换效率。USB端口的电压范围是4.8V至5.2V,市面合格产品的输出电压在4.7V到5.2V之间。上例3.7Wh能量经效率88%电路转换后得到3.256Wh能量,如果以4.7V输出,可获得692.8mAh的输出容量,如果以5.2V输出,可获得626.2mAh的输出容量。以前者电压输出,被充电设备的控制电路损耗小,输出容量大,但是获得充电电流小,充电时间长;以后者电压输出,被充电设备的控制电路损耗高,输出容量小,但是获得充电电流大,充电时间短。所以不同变压比叠加模块效率后,输出容量是内部电池容量的69.3%至62.6%之间。
  这一数据解释了为什么用户即使购买大品牌的产品,在使用中也会觉得产品标示容量很虚假的主要原因。这是现有标示方法好大喜功、只夸源头数据不讲求实际输出的不科学表现。
  因此,笔者建议产品容量标示应以实际输出容量为指标。标明额定输出容量后,消费者能够更直观的体验和检测容量虚实,而且消费者真正使用的也正是这一输出容量。
  三、用户不同的使用模式影响产品的体验容量
  消费者在购买移动电源时大多会考虑产品的容量等级,选择的参照条件大多是自己电子产品中锂电池的大小。例如用户手机电池是1000mAh,选择一款2500mAh的产品时会乐观的估计能给手机充满电两次以上,但使用中有时能充满一次多一点,有时只能充满一次,有时连充一次都没充满。
  导致这种差别的原因很多人都知道。当设备在使用或待机状态下用移动电源充电,被充电设备处于或大、或小功率的工作状态,移动电源负担了这部分工作电流后可供充电的容量被减少,设备充满电的次数或充电程度要削减;如果设备处于关机状态,移动电源输出的能量几乎全部用于设备充电,被充满电的次数或充电程度响应增长。
  据前面分析,标称2500mAh的移动电源,输出容量在1732.5mAh至1565mAh之间,是手机电池容量的1.7倍至1.5倍啊,为什么仅仅是充满一次左右呢?
  四、电池的充电效率影响用户的体验容量
  大家知道二次电池在充电时,一部分能量转换为化学能,另一部分能量消耗于副反应,这就是充电效率。普通情况下,锂电池充电效率在62%至70%左右,要充满容量1000mAh的锂电池,大致需要充入1500mAh的电能。而标称容量2500mAh的移动电源恰好输出容量在1732.5mAh至1565mAh之间。
  但是普通消费者没有这方面的专业知识,不可能通过一系列的转换计算来验证所购移动电源是否存在标示虚假,甚至在使用品牌产品的过程中丧失对品牌的信心。
  因此笔者建议将移动电源充满外部电池容量的能力辅助标注出来,或在产品说明书中进行说明,毕竟有相当一部分消费者需要使用移动电源向一个或多个设备多次充电,这样的标注可以直观满足这类用户的选型需求。
  现状是厂家们谁都不愿意第一个以输出容量来标示产品,这会出现产品体型一样,容量却比人家产品小很多的劣勢局面。如果大家都维持现状,让消费者糊涂消费,鱼目混珠的市场又很可能出现劣币驱逐良币的现象,最终制造商和消费者的权益都将受到伤害。只有让消费者直观体验到产品使用效果和最简单的评价出产品虚实优劣,才能培植消费者对优质产品的信心和对品牌厂家的信赖。因此笔者呼吁由行业牵头,对移动电源推出相关行业标准,更科学的标示产品容量。
  五、结束语
  移动电源内部电池储存的电能转换成用户可使用的另一电压输出,输出容量与内部电池容量已经改头换面。因此笔者建议产品参数标示“额定输出容量”将更科学。用户可以直接比较出增加移动电源后能延长电子产品待机或工作时间的倍数,实现明明白白选型、踏踏实实使用。另外出于尊重用户的使用习惯,产品辅助标注“可充电池容量”,可以让消费者很简单的计算出给自己携带的众多电子产品充满电需要选择什么型号规格的移动电源。
  只有让消费者在使用中清晰的感受到产品参数,能直观区分产品优劣,才能帮助消费者建立品牌信心,对驱逐伪劣厂商和净化市场产生自然的作用。这也是厂家和消费者共同希望的。
  参考文献
  [1]中华人民共和国轻工业行业标准QBT 2502-2000锂离子蓄电池总规范.
  [2]中华人民共和国机械行业标准JBT 11142-2011锂离子蓄电池充电设备通用要求.
  [3]中华人民共和国机械行业标准JBT 11143-2011锂离子蓄电池充电设备接口和通讯协议.
  作者简介:马建虹(1973—),男,湖南益阳人,大学本科,电子技术讲师,现供职于中山市技师学院。
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