什麼是電池續航時間計算器?
這個計算器會根據三個數值,估算一顆電池能讓裝置運作多久:電池的容量(以毫安時 mAh 為單位)、裝置的平均耗電電流或負載(以毫安 mA 為單位),以及反映實際耗損的效率係數。無論是替物聯網(IoT)感測器、手電筒、空拍機、行動電源,還是 DIY 電子專案挑選電池組,它都能幫你快速抓出大概的續航力。
使用方法
先輸入電池容量(大多數電芯與電池組上都會標示,例如 2000 mAh),接著填入裝置的耗電電流(mA),最後設定效率百分比。若想看理論上的最大值,可填 100%;但建議用 80~90% 會更貼近現實,因為電壓轉換會有損耗、會發熱,而且電池實際能放出的電量往往達不到標示容量。計算結果會顯示以小時為單位的運作時間,並貼心換算成「幾小時幾分鐘」的格式。
公式說明
運作時間的計算方式為 小時 =(容量_mAh ÷ 負載_mA)× 效率。
$$\text{Runtime (h)} = \frac{\text{Capacity (mAh)}}{\text{Load (mA)}} \times \frac{\text{Efficiency (\%)}}{100}$$
由於容量的單位是毫安時、負載的單位是毫安,兩者相除後直接得到小時數。效率項(以百分比輸入後換算成小數)會把理想值往下調,得出較貼近實際的估計值。
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續航時間等於電池容量(mAh)除以負載(mA),再乘以效率。
實際範例
一顆 2000 mAh 的電池,供電給耗電 100 mA 的裝置,效率為 85%:
$$\left(\frac{2000}{100}\right) \times 0.85 = 20 \times 0.85 = 17 \text{ 小時}$$
也就是大約 17 小時 0 分鐘,或總計 1020 分鐘的運作時間。
在相同電池容量下,電流消耗越低,續航時間越長。
常見場景中的運行時間
下表顯示了三種容量(1000、2000 和 5000 mAh)在三種負載(10、100 和 500 mA)下的估計運行時間,所有情況下效率均為 85%。效率考慮了電壓轉換、自放電和可用容量低於額定容量等損耗。運行時間公式為:
$$\text{運行時間 (h)} = \frac{\text{容量 (mAh)}}{\text{負載 (mA)}} \times \frac{85}{100}$$
容量 (mAh)
負載 (mA)
運行時間(小時)
運行時間(h:min)
1000
10
85.0
85 h 00 min
1000
100
8.5
8 h 30 min
1000
500
1.7
1 h 42 min
2000
10
170.0
170 h 00 min
2000
100
17.0
17 h 00 min
2000
500
3.4
3 h 24 min
5000
10
425.0
425 h 00 min
5000
100
42.5
42 h 30 min
5000
500
8.5
8 h 30 min
注意運行時間與容量成正比,與負載成反比:容量加倍時運行時間加倍,而負載增加十倍時運行時間減少到十分之一。相對於容量的高負載也可能導致效率因內部電壓降低而低於 85%。
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mAh、Wh 和電流轉換
mAh 測量的是電荷,而不是能量。要比較不同電壓下的電池,需要轉換為瓦時 (Wh)。關鍵關係如下:
$$1\ \text{A} = 1000\ \text{mA} \qquad \text{Wh} = \frac{\text{mAh} \times \text{電壓}}{1000} \qquad \text{mAh} = \frac{\text{Wh} \times 1000}{\text{電壓}}$$
安培到毫安
安培 (A)
毫安 (mA)
0.01
10
0.1
100
0.5
500
1
1000
2
2000
常見電壓下 mAh 轉換為 Wh
容量 (mAh)
電壓
能量 (Wh)
2000
3.7 V
7.4
2000
5 V
10.0
2000
12 V
24.0
3000
3.7 V
11.1
5000
3.7 V
18.5
10000
3.7 V
37.0
容量轉換示例
典型的 18650 電池額定容量為 3000 mAh,電壓為 3.7 V,儲存約 11.1 Wh 的能量。相同的 11.1 Wh 以 5 V(USB 輸出)表示時對應 2220 mAh,這就是為什麼 10000 mAh 行動電源在其 5 V USB 接口輸出時,在考慮電壓升壓和轉換損耗後,能提供的容量明顯少於 10000 mAh。
常見問題
為什麼要加入效率係數?真實電池會因內部電阻、電壓穩壓器與溫度而損失能量,所以實際續航時間通常只有理論值的 80~90%。
如果我的裝置是用安培(A)而不是毫安(mA)怎麼辦?把安培乘以 1000 換算成毫安後再填入負載即可(\(1 \text{ A} = 1000 \text{ mA}\))。
這有把電壓差異考慮進去嗎?沒有。以 mAh 為基礎的估算,假設裝置與電池的電壓彼此相容。若要跨不同電壓比較或選型,請改用瓦時(Wh)來換算容量。