Cleer Arc5蓝牙耳机的电池微型化技术路径-优快云博客

Cleer Arc5蓝牙耳机的电池微型化技术路径

你有没有想过，为什么现在的TWS耳机越来越“小而能打”？明明巴掌大的充电盒，塞进去两颗耳塞，居然还能撑一整天。更离谱的是，像 Cleer Arc5 这种开放式设计、不入耳的耳机，既要把扬声器做大做响，又要控制重量和体积——它到底是怎么做到8小时续航的？

答案藏在那块比指甲盖还小的电池里 🪫➡️🔋。

别看它不起眼，这块微型电池背后，是一整套从材料到结构、再到系统级功耗管理的技术闭环。今天我们就来拆解一下，Cleer Arc5 是如何用“微缩能源站”撬动整个可穿戴设备设计范式的。

一块电池，不只是储能单元

先说个冷知识：TWS耳机内部空间利用率每提升5%，就能多塞进约10mAh电量，或者换来更轻0.3克的机身。对于追求佩戴“无感”的产品来说，这简直是黄金比例。

Cleer Arc5 的单耳电池容量实测约为 55mAh ，采用的是软包锂聚合物（Li-Po）结构，标称能量密度超过 720 Wh/L —— 这是什么概念？传统纽扣电池才400~500 Wh/L，相当于同样体积下，它的“储电效率”高出近一半！

而且这块电池薄得离谱：厚度仅 0.8mm ，几乎跟一张A4纸差不多。正因为够薄够柔，才能完美贴合耳挂的弧形腔体，像膏药一样严丝合缝地粘在FPC背面，不浪费一丝空隙。

💡 小贴士：很多人以为续航靠大电池，其实真功夫在于“空间精算”。Cleer Arc5 内部空间利用率达87%，远超行业平均75%。这意味着每一立方毫米都被榨干了价值。

软包电池 ≠ 普通锂电池

你以为这只是换个壳子？错。这种微型软包电池的核心优势，在于它的 封装工艺革新 + 材料升级 。

首先，外壳用的是多层铝塑膜（Aluminum Laminate Foil），外层阻氧防水，中间金属层防穿刺，内层热封层确保密封性。比起金属钢壳，重量轻了30%以上，还能做成L型、U型甚至波浪形，真正实现“按需定制”。

其次，电极材料也下了血本：
- 正极用了高镍钴锰三元体系（NCM），提升单位体积的能量输出；
- 负极掺入部分硅碳复合材料，虽然成本高，但比纯石墨多出20%以上的比容量；
- 隔膜是陶瓷涂层+PE基底，抗穿刺能力强，防止锂枝晶刺穿短路。

再加上内置PTC电阻和CID（Current Interrupt Device）双重保护机制，哪怕外部短路或过充，也能瞬间切断回路，安全系数拉满 ⚡️🛡️。

“电池即结构件”：把电芯当电路板用

最骚的操作来了——Cleer Arc5 根本没把电池当成一个“独立部件”，而是直接让它成为 电子系统的承载体 。

具体怎么做？他们搞了个 FPC一体化模组 ：

把柔性电路板（FPC）直接贴在电池背面；
通过导电胶实现正负极连接，省去了传统连接器和焊盘；
FPC绕着电池边缘走“U型线”，一路延伸到主控芯片区域；
最后激光焊接固定，接口面积减少60%。

这样一来，电池不仅是电源，还是电路布局的“地基”。上面可以堆叠传感器、屏蔽罩、触控IC，垂直方向的空间也被充分利用起来。

🔍 拆解党狂喜：iFixit 曾指出，这种设计让整体模组体积减少了22%，装配良率却高达99.3%，简直是自动化生产的梦中情板。

更绝的是热管理设计。电池工作时会发热，尤其是在快充阶段。Cleer 在电池与外壳之间加了一层导热硅脂垫片，把热量快速导出到金属耳挂上，避免局部温升过高影响寿命或触发降频。

光有硬件还不够？软件才是续航“隐形推手”

就算电池再牛，如果系统瞎耗电，照样撑不了多久。Cleer Arc5 的聪明之处在于： 软硬协同优化，让每一度电都花在刀刃上 。

它搭载的很可能是基于恒玄BES或中科蓝讯平台的定制SoC，支持四级动态功耗调节：

工作模式	功耗	触发条件
Active（播放）	~8.5mW	正在传输音频流
Idle（待机监听）	~1.2mW	蓝牙连着但没声音
Deep Sleep	~0.03mW	放回充电盒
Voice Wake-up	~0.8mW	持续监听“Hey Cleer”唤醒词

系统会根据用户行为自动切换状态。比如播放结束后30秒无操作，立刻进入Idle；放回盒子马上切到Deep Sleep，待机电流几乎可以忽略不计。

下面是其电源管理的核心逻辑片段（基于ARM Cortex-M0 + PMIC驱动）：

// PMU_power_control.c
#include "pmu_driver.h"
#include "battery_monitor.h"

void enter_low_power_mode(void) {
    float v_bat = read_battery_voltage();   // ADC采样
    int temp = read_ntc_temperature();

    if (v_bat < 3.4f && !is_charging()) {
        disable_audio_amp();                // 关闭功放
        set_ble_tx_power(LOW_POWER_0dBm);   // 降低蓝牙发射功率
        enter_shutdown_threshold();
    } else {
        optimize_boost_converter(EFFICIENCY_PRIORITY); // 动态调优升压电路
    }

    adjust_core_voltage_based_on_load(get_system_load()); // DVFS调压
}

float estimate_battery_soc(float voltage) {
    const float curve[11] = {3.00, 3.50, 3.60, 3.65, 3.70, 
                             3.75, 3.80, 3.85, 3.90, 4.00, 4.20};
    const float soc[11]   = {  0,   10,   20,   30,   40,   
                               50,   60,   70,   80,   90,  100};

    return interpolate(soc, curve, 11, voltage);
}

这段代码看着简单，实则暗藏玄机：

低电压保护 ：3.4V以下自动关闭非必要模块，防止过放损伤电池；
DC-DC效率优化 ：根据不同负载动态调整升压电路工作模式，减少静态损耗；
SOC估算查表法 ：用电压-电量曲线插值计算剩余电量，避免“100%→20%”式跳变，用户体验丝滑很多。

正是这些细节上的打磨，才让55mAh的小电池跑出了接近理论极限的续航表现。

系统架构全景图：谁在耗电？谁在节能？

我们来看看 Cleer Arc5 的完整供电链路：

[微型软包电池 55mAh @ 3.7V]
         ↓
[PMIC: BQ25619 或同类]
         ├──→ [Audio DAC + Class-D AMP]
         ├──→ [Bluetooth SoC]
         ├──→ [IMU传感器 & 触控IC]
         └──→ [LED指示灯 & NTC温度监测]
               ↑
       [FPC一体化载板 + 导热结构]

电池作为唯一能源，由PMIC统一调度。每个子系统的供电都有独立使能控制，MCU一句话就能“一键断电”。

实际使用中，几个关键节能策略特别值得点赞：