上一篇我們聊完了運(yùn)動(dòng)相機(jī)防水避坑和鏡頭凝霧問題今天進(jìn)入一個(gè)新的板塊秋冬低溫續(xù)航縮水。很多戶外拍攝愛好者、硬件研發(fā)工程師都會(huì)發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)相機(jī)在冬天戶外使用時(shí)續(xù)航表現(xiàn)會(huì)明顯變差。同樣一塊電池常溫下可以連續(xù)拍攝較長(zhǎng)時(shí)間但到了低溫環(huán)境下可能會(huì)出現(xiàn)掉電快、自動(dòng)關(guān)機(jī)、剩余電量無法釋放等問題。本文從鋰電池基本特性出發(fā)拆解運(yùn)動(dòng)相機(jī)低溫續(xù)航衰減的底層原因并結(jié)合量產(chǎn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)分享工廠階段會(huì)采用的優(yōu)化思路以及普通用戶在戶外拍攝中可以直接使用的省電技巧。一、為什么低溫下續(xù)航會(huì)明顯變差運(yùn)動(dòng)相機(jī)大多使用鋰聚合物電池電池釋放電量的過程本質(zhì)上是鋰離子在正負(fù)極之間移動(dòng)并提供電能的過程。低溫環(huán)境會(huì)直接影響這個(gè)過程。鋰離子活性降低溫度降低后電池內(nèi)部電解液的流動(dòng)性會(huì)變差鋰離子在正負(fù)極之間的移動(dòng)速度變慢。這時(shí)候電池內(nèi)部并不是完全沒有電量而是電量難以順暢釋放出來。設(shè)備檢測(cè)到電壓下降就會(huì)認(rèn)為電量不足從而觸發(fā)低電量提醒或自動(dòng)關(guān)機(jī)。2. 帶載電壓下降明顯運(yùn)動(dòng)相機(jī)在錄像、防抖、屏幕亮起、無線傳輸時(shí)都會(huì)持續(xù)耗電。低溫狀態(tài)下電池帶負(fù)載能力會(huì)變?nèi)蹼妷焊菀妆焕?。尤其是高?fù)載拍攝場(chǎng)景電壓下降會(huì)更加明顯設(shè)備可能提前進(jìn)入低電量保護(hù)。3. 電池保護(hù)機(jī)制被提前觸發(fā)為了保護(hù)電池安全設(shè)備系統(tǒng)通常會(huì)設(shè)置低壓保護(hù)閾值。常溫下電池電壓下降到一定程度才會(huì)觸發(fā)保護(hù)但在低溫環(huán)境中電池本身輸出能力變?nèi)跸到y(tǒng)可能更早判斷為電量不足從而關(guān)閉設(shè)備。這也是很多用戶覺得 “明明還有電卻突然關(guān)機(jī)” 的主要原因之一。二、不同溫度下的續(xù)航表現(xiàn)差異從實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)來看鋰電池對(duì)溫度變化非常敏感。常溫環(huán)境在 20℃ 左右的環(huán)境中鋰電池活性較好電量釋放相對(duì)穩(wěn)定設(shè)備續(xù)航表現(xiàn)也更接近標(biāo)稱值。0℃ 左右當(dāng)溫度降到 0℃ 附近時(shí)電池可用容量開始明顯下降。這個(gè)階段不一定會(huì)立刻關(guān)機(jī)但連續(xù)拍攝時(shí)間會(huì)縮短掉電速度會(huì)比常溫更快。-5℃ 至 -10℃在 -5℃ 到 -10℃ 的環(huán)境中很多戶外運(yùn)動(dòng)設(shè)備的可用容量會(huì)降到常溫的 60% 到 70%。也就是說原本能拍攝 100 分鐘的設(shè)備在這種環(huán)境下可能只能使用 60 到 70 分鐘。-15℃ 以下在更低溫度環(huán)境中電池輸出能力會(huì)進(jìn)一步下降。部分設(shè)備可能出現(xiàn)短時(shí)間拍攝后就低電量關(guān)機(jī)的情況這并不是單純電池容量小而是低溫限制了電量釋放。三、量產(chǎn)階段如何優(yōu)化低溫續(xù)航表現(xiàn)對(duì)于硬件產(chǎn)品來說低溫續(xù)航問題無法完全消除但可以通過設(shè)計(jì)降低影響。電芯選型優(yōu)化面向戶外場(chǎng)景的設(shè)備在電芯選擇上會(huì)更重視低溫放電性能。普通消費(fèi)級(jí)電池可能更關(guān)注常溫容量和成本而戶外設(shè)備會(huì)優(yōu)先選擇低溫表現(xiàn)更好的鋰聚合物電芯。這類電芯通常會(huì)在電解液、電極材料等方面做優(yōu)化讓鋰離子在低溫環(huán)境下仍能保持相對(duì)較好的移動(dòng)能力。電源管理策略調(diào)校設(shè)備主板會(huì)通過電源管理芯片對(duì)電池狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。低溫環(huán)境下系統(tǒng)可以根據(jù)電池溫度、電壓、負(fù)載情況調(diào)整放電策略避免因?yàn)樗矔r(shí)電壓跌落導(dǎo)致過早關(guān)機(jī)。例如在低溫時(shí)限制部分高功耗功能或者動(dòng)態(tài)調(diào)整防抖、屏幕亮度、無線模塊的工作狀態(tài)從而平衡續(xù)航和使用體驗(yàn)。電池倉(cāng)結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計(jì)設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也會(huì)影響低溫表現(xiàn)。如果電池倉(cāng)直接暴露在低溫環(huán)境中電池溫度下降速度會(huì)更快。因此部分產(chǎn)品會(huì)在電池倉(cāng)周圍增加隔熱材料減緩冷空氣對(duì)電池的影響。同時(shí)電池倉(cāng)布局也會(huì)考慮設(shè)備自身發(fā)熱利用主板工作產(chǎn)生的少量熱量幫助電池維持相對(duì)更穩(wěn)定的溫度。4. 功耗控制優(yōu)化續(xù)航優(yōu)化不只是電池問題也和整機(jī)功耗有關(guān)。運(yùn)動(dòng)相機(jī)的屏幕、防抖模塊、圖像傳感器、無線傳輸模塊都是耗電大戶。在量產(chǎn)調(diào)試階段工程師會(huì)根據(jù)不同使用場(chǎng)景調(diào)整功耗策略讓設(shè)備在保證功能可用的前提下盡可能減少無效耗電。四、戶外拍攝時(shí)怎樣緩解低溫掉電對(duì)于普通用戶來說低溫環(huán)境下提升續(xù)航核心思路很簡(jiǎn)單讓電池盡量保持溫度同時(shí)降低不必要的功耗。開機(jī)前先讓電池回溫從低溫環(huán)境中拿出設(shè)備后不要立刻開始長(zhǎng)時(shí)間錄像?？梢韵仁治赵O(shè)備幾分鐘讓電池溫度略微回升再進(jìn)入正式拍攝。這樣可以減少電壓驟降和提前關(guān)機(jī)的概率。避免冷熱交替頻繁切換從寒冷室外進(jìn)入溫暖室內(nèi)時(shí)不要立刻充電或開機(jī)。溫差過大容易導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部結(jié)露可能影響電池、主板和鏡頭。建議先靜置一段時(shí)間讓設(shè)備溫度緩慢恢復(fù)。降低屏幕亮度跟息屏錄像屏幕是運(yùn)動(dòng)相機(jī)的主要耗電來源之一。在戶外能夠看清畫面的前提下可以適當(dāng)降低屏幕亮度減少無效功耗。在運(yùn)動(dòng)過程中確保有錄像可以開啟息屏錄像有指示燈提示在錄像就好了關(guān)閉不使用的無線功能WiFi、藍(lán)牙等無線功能會(huì)持續(xù)消耗電量。如果不需要實(shí)時(shí)傳輸、遙控或者連接手機(jī)建議關(guān)閉這些功能尤其是在長(zhǎng)時(shí)間戶外拍攝時(shí)。合理使用防抖功能電子防抖雖然能提升畫面穩(wěn)定性但也會(huì)增加功耗。靜態(tài)拍照時(shí)可以不開防抖適當(dāng)降低畫質(zhì)和幀率4K 高幀率模式畫質(zhì)更好但功耗也更高。在低溫環(huán)境下如果優(yōu)先考慮續(xù)航可以適當(dāng)降低分辨率或幀率減少圖像處理壓力延長(zhǎng)拍攝時(shí)間。不要把電量完全耗盡低溫環(huán)境下不建議把電池用到自動(dòng)關(guān)機(jī)。一般來說設(shè)備剩余 15% 到 20% 電量時(shí)就應(yīng)該準(zhǔn)備充電或更換電池。長(zhǎng)期深度放電也會(huì)影響鋰電池的健康狀態(tài)。長(zhǎng)時(shí)間拍攝優(yōu)先使用外接電源如果是長(zhǎng)時(shí)間戶外記錄、騎行、露營(yíng)、滑雪等場(chǎng)景外接電源會(huì)更穩(wěn)定。通過移動(dòng)電源直接供電可以減少內(nèi)置電池反復(fù)充放和低溫限制帶來的問題。五、總結(jié)低溫續(xù)航縮水本質(zhì)上是鋰電池在低溫環(huán)境下釋放能力下降造成的。它不是簡(jiǎn)單的 “電池不耐用”而是電化學(xué)特性、溫度環(huán)境、負(fù)載狀態(tài)和電源保護(hù)機(jī)制共同作用的結(jié)果。對(duì)于硬件設(shè)計(jì)來說工廠可以通過電芯選型、電源管理、結(jié)構(gòu)隔熱和功耗調(diào)校來改善低溫表現(xiàn)。對(duì)于用戶來說最直接有效的方法還是做好電池保溫、控制負(fù)載、減少不必要耗電。理解這一點(diǎn)后我們就不會(huì)簡(jiǎn)單地把低溫關(guān)機(jī)歸因于電池容量小而是可以從使用方式上提前規(guī)避問題。# 運(yùn)動(dòng)相機(jī) #數(shù)碼科普 #硬件原理 #戶外數(shù)碼 #鋰電池