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输入计算

数学公式

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结果

预计电池续航时间
135
小时
大致时长 135 h 0 min
换算成天数 5.62 days

什么是电池续航时间计算器?

这个工具用来估算电池能让设备运行多久。计算时会用到三个参数:电池的额定容量(单位为毫安时 mAh)、设备工作时的平均电流(单位为毫安 mA),以及一个效率系数。效率系数用于反映现实中的各种损耗,比如电压转换、发热,以及电池实际上很难百分之百释放标称容量这一情况。

电池为设备供电,时钟显示运行时间
电池容量除以负载电流即得运行时间。

使用方法

填入电池容量(一般印在电芯外壳上,或可在规格书中查到)、设备的平均负载电流,以及一个效率百分比。如果不确定效率取多少,按现实经验取 80–90% 比较合理;若想计算理论上的最佳情况,可填 100%。计算结果会显示以小时表示的续航时间,并贴心地换算成「几小时几分钟」,同时给出对应的天数。

公式解析

核心关系式为:续航时间(小时)=(容量 × 效率)÷ 负载电流

$$\text{续航时间(小时)} = \frac{\text{容量(mAh)} \times \dfrac{\text{效率(\%)}}{100}}{\text{负载(mA)}}$$

由于容量的单位是 mAh,电流的单位是 mA,两者中的「毫安」相互抵消,最终得到的就是小时数。效率项(以百分比输入,再换算成小数)会把可用容量按比例下调,得出更贴近实际的数值。

容量乘以效率除以负载等于运行小时数的示意图
运行时间公式:容量乘以效率,再除以负载电流。

实例演算

一块 2000 mAh 的电池,给一个工作电流为 150 mA 的设备供电,效率为 85%:

$$(2000 \times 0.85) \div 150 = 1700 \div 150 \approx \mathbf{11.33 \text{ 小时}}$$

约合 11 小时 20 分钟 —— 大约 0.47 天。

典型电池容量及设备负载

要估算运行时间,您需要两个数字:电池容量(以mAh为单位)和设备负载电流(以mA为单位)。下面的表格列出了常见的现实值,您可以直接输入计算器中。请注意,容量额定值假设特定的放电速率和电压,因此应将其视为名义值。

常见电池容量

电池类型 标称电压 典型容量(mAh)
AAA(碱性/镍氢) 1.5 / 1.2 V ~1000
AA(碱性/镍氢) 1.5 / 1.2 V ~2000–3000
18650 锂离子电芯 3.7 V ~2500–3500
智能手机电池 3.7–3.85 V ~3000–5000
USB充电宝 3.7 V(电芯额定值) ~10000–20000

典型设备负载电流

设备/部件 典型负载(mA)
单个指示灯LED ~20
低功耗微控制器(如AVR/ARM) ~5–50
GPS接收模块 ~50
ESP32(Wi-Fi活跃) ~150–250
智能手机(屏幕关闭/待机) ~10–50
智能手机(屏幕打开/主动使用) ~300–800

例如,配备3000 mAh AA电池、持续20 mA LED负载、效率为90%的设备可运行135小时

选择现实的效率因子

效率因子说明永远无法到达负载的能量——转换损耗、内阻、自放电,以及您很少将电芯放电至绝对零的事实。选择现实的值可以保持您的运行时间估计诚实。使用下面的指南。

效率 何时适用 损耗原因
100% 仅限理论上限 忽视所有现实损耗;用于快速最佳情况数学计算
90–95% 直接电池使用,低/中等电流 轻微内阻和布线损耗;电池以其原生电压供电给负载
80–90% 带有稳压器或DC-DC转换器 转换损耗(LDO以热形式降低电压;开关稳压器效率约85–95%)
70–80% 高放电速率或低温 Peukert效应在高电流时减少可用容量;冷环境中化学特性变慢;电压在截断前下降

对于大多数在室温下通过稳压器运行的电池供电电子设备,85%是明智的默认值。对于驱动USB设备的充电宝(升压转换器至5 V加上电缆损耗),或任何在冬季室外运行的项目,降至75%。对于直接由电芯供电的轻负载、稳定负载电路,保留90–95%。

常见问题

为什么要加入效率系数?没有哪块电池能完整释放其标称容量。温度、放电速率以及转换损耗都会减少可用电量,因此取 80–90% 的系数能让估算结果更真实可信。

如果设备电流是变化的怎么办?取一个典型工作周期内的平均电流即可。对于大部分时间处于休眠状态的设备,可按工作状态和待机状态各自持续的时长加权,求出平均电流。

能用瓦时(Wh)代替吗?本计算器使用 mAh 和 mA 进行计算。如果你手上只有瓦时数据,可先用瓦时除以电池电压,再乘以 1000,把容量换算成 mAh。

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