什麼是電池續航計算機?
這個工具可以估算一顆電池能讓裝置運作多久。計算時會用到電池的標示容量(單位為毫安時,mAh)、裝置平均消耗的電流(單位為毫安,mA),以及一個效率係數。效率係數用來反映現實中的各種損耗,例如電壓轉換、發熱,以及電池實際上很少能完整釋放標稱容量等情況。
使用方式
請輸入電池容量(通常印在電芯上或可查閱規格書)、裝置的平均負載電流,以及效率百分比。如果不確定效率該填多少,實務上以 80~90% 當作預設值相當合理;若想計算理論上的最佳情況,則可填 100%。計算結果會顯示以小時表示的續航時間、換算成「小時+分鐘」的直覺呈現,以及相當於多少天。
公式說明
核心關係為 續航時間(小時)=(容量 × 效率)÷ 負載電流。
$$\text{續航時間(小時)} = \frac{\text{容量(mAh)} \times \dfrac{\text{效率(\%)}}{100}}{\text{負載(mA)}}$$由於容量以 mAh 為單位、負載以 mA 為單位,兩者的「毫安」會互相抵消,剩下的單位正好是「小時」。效率項(以百分比輸入後換算成小數)則會將可用容量縮減到較貼近現實的數值。
實際範例
一顆 2000 mAh 的電池,為一個耗電 150 mA 的裝置供電,效率設為 85%:
$$(2000 \times 0.85) \div 150 = 1700 \div 150 \approx 11.33 \text{ 小時}$$約等於 11 小時 20 分鐘,也就是大約 0.47 天。
典型電池容量及設備負載
要估計運行時間,您需要兩個數字:電池容量(以 mAh 計)和設備負載電流(以 mA 計)。下表列出了常見的實際值,您可以直接代入計算機。請注意,容量額定值是基於特定的放電速率和電壓,所以應將其視為額定數值。
常見的電池容量
| 電池類型 | 額定電壓 | 典型容量 (mAh) |
|---|---|---|
| AAA(鹼性 / 鎳氫) | 1.5 / 1.2 V | ~1000 |
| AA(鹼性 / 鎳氫) | 1.5 / 1.2 V | ~2000–3000 |
| 18650 鋰離子電池 | 3.7 V | ~2500–3500 |
| 智慧型手機電池 | 3.7–3.85 V | ~3000–5000 |
| USB 行動電源 | 3.7 V(電芯額定值) | ~10000–20000 |
典型設備負載電流
| 設備 / 元件 | 典型負載 (mA) |
|---|---|
| 單個指示 LED | ~20 |
| 低功率微控制器(例如 AVR/ARM) | ~5–50 |
| GPS 接收器模組 | ~50 |
| ESP32(Wi-Fi 活躍) | ~150–250 |
| 智慧型手機(螢幕關閉 / 待機) | ~10–50 |
| 智慧型手機(螢幕開啟 / 主動使用) | ~300–800 |
例如,配備 3000 mAh AA 電池、穩定 20 mA LED 負載、90% 效率的設備可以運行135 小時。
選擇現實的效率因子
效率因子說明了無法到達您的負載的能量 — 轉換損耗、內部電阻、自放電,以及您很少將電芯完全放電的事實。選擇現實的數值會使您的運行時間估計更加準確。使用下面的指南。
| 效率 | 適用情況 | 損耗原因 |
|---|---|---|
| 100% | 僅理論上限 | 忽略所有現實損耗;用於快速最好情況計算 |
| 90–95% | 直接使用電池,低/中等電流 | 輕微的內部電阻和線路損耗;電池以其本機電壓向負載供電 |
| 80–90% | 具有穩壓器或 DC-DC 轉換器 | 轉換損耗(LDO 將電壓降作為熱量;開關型調節器效率約 85–95%) |
| 70–80% | 高放電速率或低溫 | 普克特效應在高電流下降低可用容量;化學反應在低溫下減速;電壓在截止前下降 |
對於在室溫下通過穩壓器運行的大多數電池供電電子產品,85% 是一個合理的預設值。對於驅動 USB 設備的行動電源(升壓轉換至 5 V 加上線纜損耗會累積)或任何在冬季戶外運行的專案,下調至 75%。對於直接由電芯供電、具有輕微穩定負載的電路,保留 90–95%。
常見問題
為什麼要加入效率係數?沒有任何電池能釋放出完整的標稱容量。溫度、放電速率與轉換損耗都會減少可用能量,因此填入 80~90% 的係數,能得到更貼近實際的估算結果。
如果裝置的電流會變動怎麼辦?請使用一個典型運作週期內的平均電流。對於大部分時間都處於休眠狀態的裝置,可依照運作與待機各自所佔的時間長度加權,計算出平均電流。
可以改用瓦時(Wh)嗎?本計算機以 mAh 與 mA 運算。如果你手邊只有瓦時數值,可先把瓦時除以電池電壓、再乘以 1000,即可換算成 mAh。