[多图]小米16000mAh充电宝做工解析与充放电测试

2014年11月16日 23:08 次阅读 稿源:充电头 条评论

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今年双十一的前一周,雷军在微博上公布新版小米移动电源的上市消息:16000mAh,定价129元,双十一天猫首发,特价99元。较以往的10400mAh移动电源限量发布,这次备足了10万台货源公开抢购,但不到10小时已经销售一空,次日就恢复回了原价。作为小米推出的首款大容量移动电源,16000mAh新品的做工和性能表现如何呢,我们从小米天猫店自购了一台,通过做工分析和充放电测试,为大家揭开更多面纱。

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一、外观赏析

笔者在东莞,双十一凌晨下单当天就通过顺丰送到,外面是一个牛皮纸快递盒。盒子上是顺丰的电子面单,签收联快递已经拿走。

拆开包装,包含有电源一个,说明书一份,充电线一条。另外还带了机打发票。

小米16000mAh比10400mAh容量增加5600mAh;长度方面16000mAh、10400mAh分别为145mm、90.5mm,新款增加了54.5mm,但宽度变窄握感更佳;重量上,小米16000mAh为350g,10400mAh为250g,仅增加了100g,小米16000mAh的重量相当于一听330ml的可乐。

工业设计方面,小米16000mAh的充放电接口、电量指示灯和按键的布局,延续了小米10400mAh的家族style。输入上16000mAh跟10400mAh保持一致,都还是5V 2A,小米官方给出的充电时间参考:使用 5V/2A 充电器,标配 cable,需9小时;使用5V/1A充电器,标配 cable,需14.5小时。通过与小米4原装充电器(MDY-03-EB)的实际搭配测试,16000mAh不支持QuickCharge 2.0极速充电。

再来看下背面的铭牌,小米16000mAh的具体型号为NDY-02-A1,两路USB分别都可以输出5V 2.1A,同时使用时最大电流是3.6A。这次小米采用了全新的标注方式,标注了容量的同时,还提供了5.1V 1A输出条件下90%转换率后的容量为10800mAh。细节上可见,小米16000mAh两端铝合金外壳采用了CNC镂边工艺,不再割手,提升了手感。

二、内部拆解

拆解前,揭开小米16000mAh两端的装饰品,分别露出4颗螺丝,拧下后就能无损拆解。采用这一设计,方便工人组装,也便于后续维修。

拆解后的内部由三部分组成,分别是电池组、PCBA、固定框架。电芯的面积比重最大,小米16000mAh采用了5只LG目前最高容量的3200mAh圆柱电芯。Pack好的并联电池组都有一个唯一条码,方便原厂追溯生产日期和批次。为了照顾设计上的布局,电池组正负极连接PCBA的镍带使用了3条,其中正极1条,负极2条。绝缘细节上,使用了大量的青稞纸和麦拉片(图中黄色高温胶带),避免运输以及使用过程的颠簸或振动,造成电池短路。

LG这款新品电芯型号为LGABE11865,外观为深紫色PVC封套。官方PDF中标称容量为3200mAh(12.0Wh),最小容量为3100mAh(11.6Wh);充电截止电压为4.35V(±0.05V),放电截止电压为2.75V;电芯内阻在50毫欧以下,最大放电电流为4.65A;LGABE11865每支重量约49g左右,相比LGABB41865(2600mAh)的48g重了仅1g,可见新工艺让能量密度得到显著提升。

移动电源的电路分为充电、MCU控制、放电三部分。小米16000mAh的电路中使用了充放电二合一的TI BQ24195方案,这颗IC在小米其他移动电源中也有用到。TI BQ24195集成了5V 2.1A充电和放电;电池充电截止电压可调,通吃3.6V(铁电)、4.2/4.3/4.35V(锂电)等各类主流锂电池;还能自动调节适配器输入电流;可实现路径管理,支持边充边放;封装为QFN-24,体积小巧仅4x4mm。具备众多功能的TI BQ24195,是移动电源攻城湿心目中的“梦中情人”。

除了TI BQ24195之外,小米16000mAh还采用了另外一颗重磅IC:矽力杰sy7065A,图中编号为VL4PF采用QFN 2x2mm封装的IC。矽力杰sy7065A是一颗高效率同步整流升压IC,在这款充电宝的设计上担当与TI BQ24195一起承担了联合输出电流。两个USB输出中,TI BQ24195负责USB上口,矽力杰sy7065A负责USB下口。

图中左侧的IC为现代ABOV 97F1204SMBN单片机,SOP16封装,生产周期为14年第16周,这颗MCU负责小米16000mAh的电量显示,配合TIBQ24195实现温度保护。 

在小米的官方宣传中,16000mAh移动电源具备输出电流自动识别功能,这个由图中USB附近的TI TPS2513完成,这是一颗USB专用充电端口 (DCP) 控制器,支持BC1.2规范和中国电信标准YD/T 1591-2009短接模式,解决了安卓和苹果手机在充电过程中无法识别。同时采用了两颗R050精密取样电阻,保证了输出电流保护点不会随着温度上升或者电流变化而偏移影响输出的稳定性。24.jpg

小米16000mAh在使用安全上采用了多重保护,其中图中的5222V(类似DW01)与多颗8205搭配,组成了锂电池的最后一道安全防线,可以在单片机或者BQ24195都故障的情况下防止电池被过充电、过放电和短路。这款移动电源的输出高达5V3.6Amax,小米工程师在PCBA正反使用多达5颗8205,降低大电流输出的发热以及减小MOS导通内阻,避免因为输出电流过大,导致移动电源误关断。

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在MicroUSB的选择上,小米16000mAh需要承受长达9小时5V 2A(10W)大电流的冲击,发热和牢固性面临了挑战。这里小米选用了具有四个固定柱的“牛角”MicroUSB座子,深插入PCB中,提升了长期插拔稳定性。

三、充放电性能测试

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用万用表实时监测充电截止电压,可直观的反应出这款充电宝是否充满,以及过压。在这里,笔者将小米16000mAh充到4颗LED指示灯长亮为止,实时监测得出电池组的充满截止电压为4.346V,没有超过LGABE11865电芯PDF中规定的4.35V,可见充电截止未过压。 spacer.giflg.gif

充电截止电压测试完毕后,笔者将16000mAh电池组按照GB/T 18287-2013《移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范》,进行0.2C分容测试,放电电流为3200mAh,截止电压为2.75V;经过4小时54分33秒恒流放电,最终得出实际容量15700mAh(平均每支电芯为3140mAh)。结合LGABE11865 PDF中的最小容量偏差,小米16000mAh的容量处于正常范围,没有虚标。

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再次对电池组进行充满电,分别以以5V 1A/2A恒流放电进行效率测试,移动电源放电到4盏LED电量指示灯全部熄灭,实时监测电池组电压为3.058V。此时电池组内还留有余量未放净,但单片机已经控制输出IC停止工作。这个电压比LGABE11865 PDF中规定的2.75V截止略高,放电截止电压略带保守,留有的余量可供单片机待机,避免了长期闲置充电宝后,电池过放报废。

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首先采用标准的5V 1A测试输出效率,放电截止电压设为4V的条件下(充电宝低于4V输出已经无法给手机正常供电),小米16000mAh经过11小时5分16秒放电测试,得出11090mAh容量(55.73Wh)。实际效率为92.92%,如何得来:放电能量55.73Wh除以电芯实际能量59.97Wh。

回到小米移动电源铭牌所标注的5.1V1A输出条件下90%转换率后的容量为10800mAh,实际测试结果超出了标称值。

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以5V 2A恒流放电进行效率测试,放电截止电压设为4V的条件下(充电宝低于4V输出已经无法给手机正常供电),小米16000mAh经过5小时21秒放电测试,得出10340mAh容量(50.92Wh)。实际效率为84.90%,如何得来:放电能量50.92Wh除以电芯实际能量59.97Wh。

iPhone6 Plus的电池能量为6.91Wh,小米16000mAh以2A输出后的能量为50.92Wh,相当于7.369块iPhone6 Plus电池(不等同于充电次数)。

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经常有小伙伴在使用移动电源时,同时给手机和平板充电,发现移动电源自动关闭,拔下一个孔又好了。这是因为两路输出超过了移动电源预设的最大电流,为防止拉坏移动电源启动了过流保护。

在这里,经过实测得到小米16000mAh两个USB接口联合输出时的过流点,可供大家实际使用时参考。

1、上口和下口分别单路输出,达到2.6A时保护启动;

2、上口1A恒定负载,下口步进输出,1A+2.6A =3.6A,达到单口最大保护;

3、上口2A恒定负载,下口步进输出,2A+2.3A =4.3A 保护。

测试总结

小米16000mAh大量使用了与5200mAh和10400mAh通用的元器件,有效控制成本;同时还引进了矽力杰作为主力供应商,提升了产品性能。内置LGABE11865电芯,每千只的批量报价为19元/只,首批成品以99元包邮销售,可见小米在电芯、IC、外壳三方供应链整合中已经具有强势议价权。无论是上一代的10400mAh,还是新发布的16000mAh,每一次,小米都给行业一记重创,让用户得到实惠,也加速了行业的洗牌。

电源易买,精品难求,如果要给这款充电宝找缺点,笔者希望价格能依旧保持99元敞开供应;此外,充电速度希望更快,如能使用小米4手机上的Quick Charge 2.0快充,缩短用户充电过程中的等待时长,离完美产品更进一步。

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