电池监测基础五-电量监测

一路上

1、电量监测

新电池阻抗跟踪和电压测试图

旧电池阻抗跟踪和电压测试图

这张图也是一样的，这张图不是一个新电池，相对来讲是一个比较旧的电池。它也是放到3.5V关断和在剩10mAh 容量的时候关断，再这种情况下它的时间大概增加了58% 。

这是在低温下的情况，低温下时间延长的效应更明显，因为低温下的内阻增加了很大，在这里使用的时间延长了121% 。

新电池低温阻抗跟踪和电压测试图

旧电池底温阻抗跟踪和电压测试图

在这种测试条件下它的负载电流变化更大，这种情况下它甚至可以延长到 290%，为什么呢？因为如果在低温下在这个地方它就要关机了，这个时间相当短，刚开始放电还没放多久就要关机了，那么如果用了阻抗跟踪技术呢，可以继续放80多分钟才关机，因为只要保留10mAh容量关机就足够了，所以这可以延长很多时间，我不是绝对的根据电压做一个刚性的指标决定它要不要关机的，是根据剩余容量来决定要不要关机的，这样的话只有用阻抗跟踪技术才可以算出到多久必须关机，所以用阻抗跟踪技术可以大大的改善用户体验，用户体验在现在的便携式的消费类电子产品当中对扩大销量、带来竞争优势它是一个很重要的因数。

2、阻抗跟踪监测电量的优势

动态（学习）能力

应用中的温度可变性：考虑到了由于温度的上升/下降所引起的电池阻抗变化；引入了热模拟以针对自发热进行调节；

负载变化：将跟踪由于高负载尖峰所引起的电压降；

老化电池：拥有针对因电池老化所致的可用容量变化进行调节的能力；

延长运行时间：借助基于 IT 的监测计可采用较低的终止电压；

灵活性：电池特性分析；主机系统无需执行任何计算或监测算法；

所以阻抗跟踪技术它的优势就是，具体更深入的讲它在有些地方可以，刚才介绍的是比较直观的可以想到的一些优势，其实阻抗跟踪技术里面随着算法的不断改善在使用过程当中电池的温度不断的上升下降引起的阻抗变化加入了温度模型的估计，引入了热模拟来对电池的发热进行调节，而且对使用过程当中对负载的变化也做了一个学习，就是说一个用户的使用习惯下对一个用电设备，它的电流的变化是有一定的规律的，那么阻抗跟踪的芯片在使用过程当中它会慢慢去学习这个规律，掌握由于负载变化引起的电压降，这些压降其实对容量计算也是要考虑的，也要考虑这些因数的，当然之前也讲到对于老化的电池由于阻抗跟踪是实时的计算电池的阻抗的，它对老化的电池不需要用模型去进行估计，它是实测出来的阻抗，所以老化的影响相对来讲对它就比较小。由于它精确的计算容量，可以最大限度的延长使用时间，大家从刚才的那几张图上可以很明显的看到。有了阻抗跟踪的芯片我们的主机系统就不需要任何算法再去计算电池的容量，只需要简单的读取指定的寄存器就可以得到容量。有了阻抗跟踪技术你还可以对电池彻彻底底的进行一些分析，比如说电池的老化程度、电池的健康状况等等。

3、得到使用的电池容量的含义

还有一个优势在什么地方呢？就是随着阻抗跟踪技术的使用，电池的容量得到更准确的计算，在电池容量更准确的计算的情况下，其实这个电量计就可以给你带来成本上的节省了。对电池来讲，通常 100mAh 的容量它的成本大概在 0.15 美元左右。举一个例子，由于降低放电终止电压来得到较大的电池容量，这里的 TV 值就是放电的终止电压，降低500mV大约可以增加5%的容量，比如说本来的3.5V降低3V，这500mV这个容量可以增加 5%，就1500mAh 的电池它其实大概就节省了5%，75mAh的容量。

但随着电池的老化而言降低 500mV 增加的容量就不是 5%了，而是 50%，当然这是对 1500mAh 容量而言，随着电池容量越来越大，因为现在的智能设备耗电量越来越高，所以会越来越大，那么这个节省的钱就越来越多。

4、由于监测不准而造成的损失

所以客户在设计系统的时候不能光考虑到一个芯片带来的多少成本，也应该考虑到它为你选用电池降低了多少成本，因为有了阻抗跟踪技术这种比较准确的电量计算芯片，选用的电池容量就可以比较精确一点，不需要留有过多的余量，由于监测不准给客户带来的损失这在现实生活当中有很多。举个例子来讲，如果客户每天进行充放电，3 个月时间大概是 90天，大概充电 90 次，电池内阻就要增加 1 倍，这个时候说 100 次电池就会老化 1 倍，如果你没有采用阻抗跟踪的电量监测计，那个时候电池的阻抗增加了 1 倍，会造成电量计算的误差，由于它原有的电量计是按照比较小的内阻来计算电量的，实际的内阻已经增加了 1 倍了，那么它计算出来的内阻势必会有比较大的误差。它会造成一种什么情况呢？它会告诉你比较多的运行时间，但实际的运行时间比这小得多，结果造成突然关机，这个突然关机对系统的影响是很大的，我们的笔记本电脑突然关机可能造成系统的崩溃，那么用户的感觉就是这个电池的使用时间大大的缩短了，而这个缩短可能不是由于电池的老化造成的。

电池的保质期可能为 1~2 年，那么这个地方才使用了 3 个月的时间，就出现了系统突然崩溃这种状况，客户可能会由此要求退货，那么这样反而会造成公司的经济损失，所以这个是举个例子来讲，由于电量计不准造成经济损失。

5、总结

储能锂电池产品而言，准确的监测计对于获得长运行时间的重要性并不亚于降低设计方案的功耗和采用强健的电池。因为你要强健的电池，你就要更多的mAh，这个实际上是要增加成本的。那如果用准确的电量计，最大限度的算出系统可用的容量，这样就可以用相当来讲容量比较低的电池，这样可以带来成本上的节省。