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更高精度的電量計(jì) IC 有望實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間

2416104 2022-11-28 | pdf | 245.84KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

鑒于電池壽命在用戶滿意度和便攜式產(chǎn)品的市場(chǎng)成功中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，因此各種各樣的供應(yīng)商提供燃料或電量計(jì) IC 也就不足為奇了。通過(guò)在所有操作條件下持續(xù)估算電池電量，這些設(shè)備執(zhí)行許多重要任務(wù)，包括延長(zhǎng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間和電池壽命、幫助管理電池的健康狀況，以及通過(guò)報(bào)告故障情況提高安全性。同時(shí)，通過(guò)執(zhí)行原本需要使用分立元件的任務(wù)，電量計(jì) IC 有助于減少元件數(shù)量、成本和產(chǎn)品占用空間，同時(shí)最大限度地減少系統(tǒng)處理器上的軟件開(kāi)銷。鑒于電池壽命在用戶滿意度和便攜式產(chǎn)品的市場(chǎng)成功中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，因此各種各樣的供應(yīng)商提供燃料或電量計(jì) IC 也就不足為奇了。通過(guò)在所有操作條件下持續(xù)估算電池電量，這些設(shè)備執(zhí)行許多重要任務(wù)，包括延長(zhǎng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間和電池壽命、幫助管理電池的健康狀況，以及通過(guò)報(bào)告故障情況提高安全性。同時(shí)，通過(guò)執(zhí)行原本需要使用分立元件的任務(wù)，電量計(jì) IC 有助于減少元件數(shù)量、成本和產(chǎn)品占用空間，同時(shí)最大限度地減少系統(tǒng)處理器上的軟件開(kāi)銷。然而，準(zhǔn)確估算鋰離子 (Li-ion) 電池的容量并非易事。鋰離子電池的充電狀態(tài) (SOC) 受多種因素影響，包括溫度和放電率。電量計(jì) IC 用于估算 SOC 的算法必須補(bǔ)償自放電、電池內(nèi)部阻抗和電池老化等多種問(wèn)題。電量計(jì) IC 必須將此數(shù)據(jù)與電池的先驗(yàn)知識(shí)相結(jié)合才能準(zhǔn)確估算 SOC。然而，準(zhǔn)確估算鋰離子 (Li-ion) 電池的容量并非易事。鋰離子電池的充電狀態(tài) (SOC) 受多種因素影響，包括溫度和放電率。電量計(jì) IC 用于估算 SOC 的算法必須補(bǔ)償自放電、電池內(nèi)部阻抗和電池老化等多種問(wèn)題。電量計(jì) IC 必須將此數(shù)據(jù)與電池的先驗(yàn)知識(shí)相結(jié)合才能準(zhǔn)確估算 SOC。老齡化問(wèn)題是這項(xiàng)任務(wù)固有挑戰(zhàn)的一個(gè)很好的例子。雖然電池的容量通常不同，但隨著電池老化和失去存儲(chǔ)電荷的能力，單個(gè)電池的容量也會(huì)隨著時(shí)間的推移而變化（圖 1）。設(shè)計(jì)人員在估算 SOC 時(shí)面臨的更困難的挑戰(zhàn)之一是如何補(bǔ)償能夠提供電壓的時(shí)間比新電池短的舊電池。老齡化問(wèn)題是這項(xiàng)任務(wù)固有挑戰(zhàn)的一個(gè)很好的例子。雖然電池的容量通常不同，但隨著電池老化和失去存儲(chǔ)電荷的能力，單個(gè)電池的容量也會(huì)隨著時(shí)間的推移而變化（圖 1）。設(shè)計(jì)人員在估算 SOC 時(shí)面臨的更困難的挑戰(zhàn)之一是如何補(bǔ)償能夠提供電壓的時(shí)間比新電池短的舊電池。圖 1：電量計(jì) IC 必須補(bǔ)償電池壽命對(duì)容量的影響。上圖說(shuō)明了隨著電池壽命或循環(huán)次數(shù)的增加，其保持固定電壓的能力如何隨著時(shí)間的推移而下降。（來(lái)源：德州儀器）圖 1：電量計(jì) IC 必須補(bǔ)償電池壽命對(duì)容量的影響。上圖說(shuō)明了隨著電池壽命或循環(huán)次數(shù)的增加，其保持固定電壓的能力如何隨著時(shí)間的推移而下降。（來(lái)源：德州儀器）快速進(jìn)化快速進(jìn)化通常，電量計(jì) IC 位于電池組上，并使用低值分流電阻器跟蹤流入和流出電池的電流。早期的電池監(jiān)控電路只是簡(jiǎn)單地測(cè)量電池的電壓。然而，很難獲得高度準(zhǔn)確的電池容量估計(jì)值，因?yàn)殡S著負(fù)載電流水平的變化，對(duì)于給定的 SOC，電池的瞬時(shí)電壓可能會(huì)上下移動(dòng)。通常，電量計(jì) IC 位于電池組上，并使用低值分流電阻器跟蹤流入和流出電池的電流。早期的電池監(jiān)控電路只是簡(jiǎn)單地測(cè)量電池的電壓。然而，很難獲得高度準(zhǔn)確的電池容量估計(jì)值，因?yàn)殡S著負(fù)載電流水平的變化，對(duì)于給定的 SOC，電池的瞬時(shí)電壓可能會(huì)上下移動(dòng)。現(xiàn)在大多數(shù)電量計(jì) IC 使用庫(kù)侖計(jì)數(shù)方法來(lái)計(jì)算電池容量。這些設(shè)備使用帶有測(cè)量電路和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的小型檢測(cè)電阻隨時(shí)間跟蹤進(jìn)出電池的毫安電流。為了在典型條件下生成電池容量模型，他們從已知起點(diǎn)（例如 100% 容量）計(jì)算電池進(jìn)出的 mAH。然后，電路可以在電池充電和放電時(shí)跟蹤 SOC。現(xiàn)在大多數(shù)電量計(jì) IC 使用庫(kù)侖計(jì)數(shù)方法來(lái)計(jì)算電池容量。這些設(shè)備使用帶有測(cè)量電路和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的小型檢測(cè)電阻隨時(shí)間跟蹤進(jìn)出電池的毫安電流。為了在典型條件下生成電池容量模型，他們從已知起點(diǎn)（例如 100% 容量）計(jì)算電池進(jìn)出的 mAH。然后，電路可以在電池充電和放電時(shí)跟蹤 SOC。然而，庫(kù)侖計(jì)數(shù)方法有其自身的一些弱點(diǎn)。這種類型的儀表必須考慮所有操作充電和放電活動(dòng)，以準(zhǔn)確測(cè)量 SOC。然而，當(dāng)電池通常由于自放電而失去電荷時(shí)，這種方法通常無(wú)法解決長(zhǎng)期儲(chǔ)存期間的損失。它也無(wú)法補(bǔ)償變化很大的負(fù)載電流，特別是在極低端或極高端，電流感測(cè)電路可能無(wú)法測(cè)量。? 然而，庫(kù)侖計(jì)數(shù)方法有其自身的一些弱點(diǎn)。