智能家居中使用的电池有什么特性

电池（Battery）指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。具有正极、负极之分。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置。如太阳能电池。电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。利用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压，稳定电流，长时间稳定供电，受外界影响很小的电流，并且电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。

现在，智能楼宇自动化中加入了越来越多的智能传感器，比如智能猫眼，门铃，便携式摄像头以及烟感等。这些产品通常采用电池供电，如常见的纽扣电池，AA 干电池。那么在电池供电的产品中，如何设计合理的供电方案是延长电池使用时间是重点问题。

在智能家居产品中，常用的电池类型主要是干电池和锂电池。锂电池又分为18650 圆柱型电池，聚合物锂电池，镍氢电池等。由于电池电压会随着电池使用而降低，对后级电路设计提出了要求。下面是这三种锂电池分别的特性：

无论是哪种类型的锂电池，其放电特性和电量曲线基本一致。下图1是锂电池不同放电率下电压和电量的关系曲线。

图1 锂电池不同放电率电压和电量关系
从图1中可以看出不同的放电率，电池电压和电量的关系是不同的，同时也和工作温度相关。因此，不能针对电池的电压来判断电池是否有电量。通常情况下，锂电池电压掉到3V时，电池基本没有剩余电量，此时即使通过升压芯片，也无法提供足够的能量供负载使用。
同时，下图2展示了在不同负载情况下，电池电压和电量的关系。在不同的负载情况下，相同的电池电压， 剩余电池电量也会产生很大的差距。SOC （State of Charge）为锂电池中可用电能的状态，通常以百分比表示。相对荷电状态的范围是0%-100%，电池完全充电时是100%，完全放电时是0%。负载电流又分为脉冲电流和持续电流，在脉冲电流和持续电流放电情况下，电池的放电曲线也会不同，比如MCU， Sub-1G类负载在启动时都会产生脉冲电流，对于LED等为持续电流。

图2 不同负载下电池电压和电量的关系
另一类应用广泛的电池为纽扣电池和干电池。常见的碱性纽扣电池标称电压为1.5V，锂纽扣电池为3V干电池的工作电压为0.7V~1.5V，当电池放电到电压低于0.7V时将不能正常工作。同时，其恒流放电曲线也和外界环境因素相关。下图3和图4分别为锂纽扣电池和干电池电池的恒流放电曲线：

图4 干电池电压和电量关系
从上面两张图可以看出，以3V系统为例，针对纽扣电池，当电池电压下降到2.5V时，电池依然留有剩余电量可以供系统使用。但由于电池电压太低，无法提供足够的电压，为了进一步延长电池使用时间，需要将2.5V电压升压到满足系统工作水平。

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