锂电池容量计算

电池容量计算
锂电池分为⾦属锂电池(⼀次性锂电池)和锂离⼦电池(可充放电电池)。
锂离⼦电池是⽬前最常见的⼆次锂电池,拥有⾼能量密度,与⾼容量镍镉/镍氢电池相⽐,其能量密度为后者的1.5~2倍。其平均使⽤电压为3.6~4.2VV,是镍镉电池、镍氢电池的3倍。它的内阻较⼤,不能进⾏⼤电流充放电,并且需要精确的充放电控制,以防⽌电池损坏并达到最佳使⽤性能。锂离⼦电池⼴泛使⽤在各种便携电⼦产品中,包括⼿机、笔记本电脑、mp3等。
光盘标签纸聚合物锂离⼦电池是⼀种新型的⼆次锂电池,具有更⼤的容量;内阻较低,允许10C充放电电流。它和锂离⼦电池⼀样需要精确的充放电控制。⽬前,锂聚合物电池主要⽤于⼀些需要⼤电流充放电的应⽤中,如动⼒/模型汽车等。
充电电池容量估算⽅法
锂离⼦电池容量,是锂离⼦应⽤中⾮常关键的指标,⽬前常⽤的电池容量计算评估⽅法有化学法、电压法、电流积分法等。
widevine化学法:通过测试电解液的⽐重和PH值指⽰电池的容量。
电压法:建⽴电池充放电过程中电压和容量的关系,通过读取电压值反映电池容量。火漆印章头如何自制
电流积分法:电池充放电电流与时间的积分计算电池容量。
本⽂重点就电压法和电流积分法展开阐述。
图1 简化的电池电量计框图
电压法是最早检测电池容量的⽅法,通过监视电池开路电压来获得剩余容量。这是因为电池端电压和剩余容量之间有⼀个确定的关系,测量电池端电压即可估算其剩余容量。这种⽅法的局限是:1)对于不同⼚商⽣产的电池,其开路电压与容量之间的关系各不相同。2)只有通过测量电池空载时的开路电压才能获得相对准确的结果,但是⼤多数应⽤都需要在运⾏中了解电池的剩余容量,此时负载电流在内阻上产⽣的压降将会影响开路电压测量精度。⽽电池内阻的离散性很⼤,且随着电池⽼化这种离散性将变得更⼤,因此要补偿该压降带来的误差将⼗分困难。综上所述,通过开路电压来实时估算电池剩余容量的⽅法在实际应⽤中⽆法达到⾜够的精度,只能提供⼀个⼤致的参考值。
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电流积分是⼀种⼤量应⽤的⽅法,通过测量流⼊/流出电池的净电荷来估算电池剩余容量。这种⽅法对
流⼊/流出电池的总电流进⾏积分,得到的净电荷数即为剩余容量。电池容量可以预置,也可在后续的完整充电周期中进⾏学习。在补偿电池⾃放电、不同温度下的容量变化等因素后,这种⽅法可以获得令⼈满意的精度,因此⼴泛运⽤于笔记本电脑等⾼端应⽤中。
电池电量计⼯作原理
电池电量计对流⼊/流出电池的总电流持续进⾏积分,并将积分得到的净电荷数作为剩余容量。
简化的电池电量计如图1所⽰。其中,RSNS为mΩ级检流电阻,RL为负载电阻。电池通过开关、RSNS对RL放电时的电流IO在RSNS两端产⽣的压降为VS(t)=IO(t)×RSNS。电量计持续检测RSNS两端的压差VS,并将其通过ADC转换为N 位的数字量Current(简称CR),之后以时基确定的速率进⾏累加,M位累加结果Accumulated_Current(简称ACR)的单位为Vh(伏时)。对量化后的VS进⾏累加相当于对其进⾏积分,结果为:电池电量。
因此,将ACR值除以检流电阻RSNS的阻值即得到以Ah(安时)为单位的电池容量。ADC转换结果和累加后的结果都带有符号位,按照图1中的连接⽅式,充电时CR为正,ACR递增;放电时CR为负,AC
R递减。外部微控制器可以读取CR 和ACR值,经过换算得到真实的充放电电流和电量值。
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实际的电量计还包括⼀些控制和接⼝逻辑,通常还能检测电池电压和温度等参数。⼀些智能电量计可以⾃动完成电池⾃放电的修正,还可保存电池特性曲线,允许⽤户定制电池电量计算法。pamam
电池电量计计算
通常,在电量计数据资料中CR的单位为mV,ACR的单位为mVh。
根据前⽂的说明,CR值为取样电阻两端的电压值,典型的12bitCR如表2所⽰。
其中,S为符号位,20为LSB。如果CR的满偏值为F,则其LSB的计算公式如下:
若CR的读数为M,取样电阻为值RSNS,则实际的电流值为:
电流⽅向由S位确定。若满偏值F为±64mV,则LSB为±15.625µV;RSNS为10mΩ时最⼤电流为±6.4A。若M为768,则实际电流为:
ACR为取样电阻两端电压的累积值,典型的16bitACR如表3所⽰。
其中,S为符号位,20为LSB。如果ACR的满偏值为F,则LSB的计算公式如下:
净电荷量由S位确定。若满偏值F为±204.84mVh,则LSB为±6.25µVh;RSNS为10mΩ最
⼤电量为±20.48Ah。若M为7680,则实际电量为
本⽂在介绍了电池电量计的原理之后,给出了⼀些简单的计算公式。设计者可以⽅便的从电量计读数中计算出真实电量,从⽽加快设计过程。

本文发布于:2024-09-24 16:31:55,感谢您对本站的认可!

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