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更高精度的電量計 IC 有望實現(xiàn)更長的運行時間

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

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 IC 也就不足為奇了。通過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)，包括延長系統(tǒng)運行時間和電池壽命、幫助管理電池的健康狀況，以及通過報告故障情況提高安全性。同時，通過執(zhí)行原本需要使用分立元件的任務(wù)，電量計 IC 有助于減少元件數(shù)量、成本和產(chǎn)品占用空間，同時最大限度地減少系統(tǒng)處理器上的軟件開銷。鑒于電池壽命在用戶滿意度和便攜式產(chǎn)品的市場成功中發(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 IC 也就不足為奇了。通過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)，包括延長系統(tǒng)運行時間和電池壽命、幫助管理電池的健康狀況，以及通過報告故障情況提高安全性。同時，通過執(zhí)行原本需要使用分立元件的任務(wù)，電量計 IC 有助于減少元件數(shù)量、成本和產(chǎn)品占用空間，同時最大限度地減少系統(tǒng)處理器上的軟件開銷。然而，準確估算鋰離子 (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 IC 用于估算 SOC 的算法必須補償自放電、電池內(nèi)部阻抗和電池老化等多種問題。電量計 IC 必須將此數(shù)據(jù)與電池的先驗知識相結(jié)合才能準確估算 SOC。然而，準確估算鋰離子 (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 IC 用于估算 SOC 的算法必須補償自放電、電池內(nèi)部阻抗和電池老化等多種問題。電量計 IC 必須將此數(shù)據(jù)與電池的先驗知識相結(jié)合才能準確估算 SOC。老齡化問題是這項任務(wù)固有挑戰(zhàn)的一個很好的例子。雖然電池的容量通常不同，但隨著電池老化和失去存儲電荷的能力，單個電池的容量也會隨著時間的推移而變化（圖 1）。設(shè)計人員在估算 SOC 時面臨的更困難的挑戰(zhàn)之一是如何補償能夠提供電壓的時間比新電池短的舊電池。老齡化問題是這項任務(wù)固有挑戰(zhàn)的一個很好的例子。雖然電池的容量通常不同，但隨著電池老化和失去存儲電荷的能力，單個電池的容量也會隨著時間的推移而變化（圖 1）。設(shè)計人員在估算 SOC 時面臨的更困難的挑戰(zhàn)之一是如何補償能夠提供電壓的時間比新電池短的舊電池。圖 1：電量計 IC 必須補償電池壽命對容量的影響。上圖說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間的推移而下降。（來源：德州儀器）圖 1：電量計 IC 必須補償電池壽命對容量的影響。上圖說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間的推移而下降。（來源：德州儀器）快速進化快速進化通常，電量計 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)控電路只是簡單地測量電池的電壓。然而，很難獲得高度準確的電池容量估計值，因為隨著負載電流水平的變化，對于給定的 SOC，電池的瞬時電壓可能會上下移動。通常，電量計 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)控電路只是簡單地測量電池的電壓。然而，很難獲得高度準確的電池容量估計值，因為隨著負載電流水平的變化，對于給定的 SOC，電池的瞬時電壓可能會上下移動。現(xiàn)在大多數(shù)電量計 IC 使用庫侖計數(shù)方法來計算電池容量。這些設(shè)備使用帶有測量電路和定時器/計數(shù)器的小型檢測電阻隨時間跟蹤進出電池的毫安電流。為了在典型條件下生成電池容量模型，他們從已知起點（例如 100% 容量）計算電池進出的 mAH。然后，電路可以在電池充電和放電時跟蹤 SOC。現(xiàn)在大多數(shù)電量計 IC 使用庫侖計數(shù)方法來計算電池容量。這些設(shè)備使用帶有測量電路和定時器/計數(shù)器的小型檢測電阻隨時間跟蹤進出電池的毫安電流。為了在典型條件下生成電池容量模型，他們從已知起點（例如 100% 容量）計算電池進出的 mAH。然后，電路可以在電池充電和放電時跟蹤 SOC。然而，庫侖計數(shù)方法有其自身的一些弱點。這種類型的儀表必須考慮所有操作充電和放電活動，以準確測量 SOC。然而，當(dāng)電池通常由于自放電而失去電荷時，這種方法通常無法解決長期儲存期間的損失。它也無法補償變化很大的負載電流，特別是在極低端或極高端，電流感測電路可能無法測量。? 然而，庫侖計數(shù)方法有其自身的一些弱點。