什麼是電池容量計算機?
這個工具能幫你估算出,要讓裝置運作指定時間,所需要的電池容量(以毫安時 mAh 為單位)。由於計算過程納入了效率(或稱可用容量)係數,得到的數值會比單純相乘更貼近實際情況,避免你選到容量太小、結果提早沒電的電池。
如何使用
請依序輸入:裝置的平均耗電電流(以毫安 mA 為單位)、希望它持續運作的小時數,以及一個介於 0 到 1 之間的效率係數。這個效率代表了轉換器損耗、自放電、溫度影響,以及實務上幾乎不會把電池放電到 0% 等各種因素。建議常用值約為 0.8~0.9,可保留足夠的安全餘裕。計算機會同時回傳所需容量的 mAh 與 Ah 數值。
公式解析
核心公式為 容量 =(負載電流 × 運作時間)÷ 效率。
$$\text{Capacity (mAh)} = \frac{\text{Load Current (mA)} \times \text{Runtime (h)}}{\text{Efficiency}}$$
負載電流乘以運作時間,可得到原始的電量需求(mAh);再除以效率,會把這個數字放大,確保扣除損耗後、電池實際可用的部分仍能達成你的運作時間目標。最後將結果除以 1000,即可把 mAh 換算成 Ah。
實際範例
假設某裝置耗電 500 mA,需要連續運作 10 小時,效率設為 0.85。原始需求 = 500 × 10 = 5,000 mAh。再除以 0.85,得到 \(5{,}000 \div 0.85 \approx 5{,}882.35\) mAh,約等於 5.88 Ah。
$$\text{Capacity} = \frac{500 \times 10}{0.85} = \frac{5{,}000}{0.85} \approx 5{,}882.35 \text{ mAh} \approx 5.88 \text{ Ah}$$
因此,你應該選擇額定容量約 6,000 mAh 或更高的電池。
選擇和調整電池尺寸
計算器為您提供目標容量後,請按照以下步驟將該原始數字轉換為實際的電池選擇:
- 四捨五入到下一個標準電池包尺寸。電池和電池包具有固定容量(例如單個18650電池約2000–3500 mAh,或袋形LiPo電池包500、1000、2000 mAh等)。始終選擇比計算要求更大的下一個尺寸,而不是最接近的較小尺寸。
- 增加20–30%的裕度。可用容量在電池的使用壽命內下降,在低溫下急劇下降,您很少希望將電池放電至0%。將計算的容量乘以約1.2–1.3可以提供實際的安全邊際。對於上面的1129 mAh示例,這意味著目標大約1350–1470 mAh。
- 針對您的峰值電流檢查放電C額定值。平均電流設置容量,但電池還必須提供短暫的峰值(無線電傳輸、電動機啟動)。額定為1C、1000 mAh的電池可連續供應約1 A;如果您的峰值超過該值,請選擇更高的C額定值或更大的電池包,以免電壓下降並觸發褐色停電重置。
- 當電壓不同時,按瓦時比較能量。毫安時只能在相同電壓下進行公平比較。要比較3.7 V電池與7.4 V電池包,請轉換為瓦時:2000 mAh、3.7 V電池儲存7.4 Wh。瓦時可讓您在相等的條件下,按照尺寸、重量和成本來比較不同化學成分和電壓的電池。
- 注意化學成分和截止。鋰離子/LiPo、鎳氫和鹼性電池具有不同的標稱電壓和可用放電深度。將放電深度限制納入您的效率因子中,而不是假設您可以使用列印容量的100%。
如果您的負載以瓦特而非毫安時為單位,請先從能量調整電池包尺寸,然後進行轉換。這是用於估計目的的一般工程指導,不是安全認證——請遵循製造商的數據表額定值,並為您的電池化學成分使用適當的保護電路和充電器。
常見問題
效率該設多少?對於電池直接供電的簡單電路,可用 0.9~0.95;若設計中有電壓穩壓器,或會在低溫環境下運作,則建議取 0.7~0.85 較為保險。
這有把電壓算進去嗎?沒有——mAh 是在單一標稱電壓下的電量額定值。如果你更換了電池電壓,還應一併比較瓦時(\(\text{Wh} = \text{Ah} \times \text{V}\))。
為什麼是「除以」效率,而不是「乘以」?因為你需要額外儲存的電量來彌補各種損耗,所以實際所需容量會大於原始需求,這就是為什麼要用除法。