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              友飛翔電子工程師聊聊電池電量顯示那些事!

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              瀏覽:- 發(fā)布日期:2020-06-24 18:32:13【

              智能電池,何為智能?因為它懂芯。電池的出現已經(jīng)上百年了,簡(jiǎn)單的保護功能已經(jīng)滿(mǎn)足不了現代社會(huì )的需求了,現在高端電池,用戶(hù)需要知道電池還剩多少電量,剩余時(shí)間,當前電壓,電流,溫度等信息。

                  早在20年前,電量計IC的還沒(méi)有出現,最早期的設計是單片機通過(guò)AD口檢測電池電壓來(lái)判斷電池的剩余電量,但是這種電壓檢測的方法對電池小電流放電,電池電量誤差還算準確,因為電壓逐漸降低的,只要設置幾個(gè)固定的電壓點(diǎn)來(lái)判斷,如100%,75%,50%,25%,10%幾個(gè)容量對應的電壓即可,如(圖一),如果大電流放電,就很不適合了,因為大電流放電,電壓波動(dòng)比較大,就像早期的手機一樣,沒(méi)有打電話(huà)之前顯示還有兩格電,通話(huà)中就直接提示電量不足 ,請及時(shí)充電,(如圖二),這就給會(huì )消費者帶來(lái)誤解,說(shuō)這是你產(chǎn)品有問(wèn)題,明明還有兩格電,為什么通話(huà)不了,要求退貨換貨等一系列售后問(wèn)題,其實(shí)這跟設計方案沒(méi)有多大關(guān)系,因為當時(shí)只有這樣的方案,沒(méi)有其他方案可以選,而且電池材料也不是那么穩定和成熟。


              圖一

              圖1.png

              圖二1592993722(1).jpg

               

                  隨著(zhù)科技的進(jìn)步,電池材料越來(lái)越穩定,電池管理IC如春筍般的不斷冒出,不斷創(chuàng )新,不斷完善,最具代表性的如德州儀器,美信等國際大公司。市場(chǎng)上很多高端的產(chǎn)品都會(huì )用上電量計IC,何為電量計?顧名思義就是電池電量計算,計算電池剩余多少容量,剩余工作時(shí)間,電量計IC內部集成了計量算法,如庫倫計數,阻抗跟蹤,卡曼濾波等算法,能夠通過(guò)電流,電壓,溫度,使用次數等參數計算出電池還剩多少容量,能夠支持使用多長(cháng)時(shí)間,電量低了提醒用戶(hù)充電,常用電量計ICBQ27541、DS2781、DS2782、BQ40Z50等。為何帶電量計IC的電池會(huì )賣(mài)那么貴呢?如果不了解智能電池生產(chǎn)工序,可能就只是片面的理解就是電池加板,加線(xiàn),電池綜合測試儀測試通過(guò)后就出貨了,實(shí)際上生產(chǎn)智能電池遠遠沒(méi)有那么簡(jiǎn)單,比這個(gè)復雜太多了,首先從電池的保護板開(kāi)始,如何能讓主板知道電池的信息,那么保護板就要設計成帶通信的,通過(guò)通信與主板建立聯(lián)系,這樣主板需要什么樣的信息就可以直接讀取電量計存儲的信息,第二,設計保護板后,需要根據客戶(hù)要求的電芯學(xué)習CHEM_ID,何為CHEM_ID?IDTi公司集成了很多電池型號的老化數據,然后對每一款電池的類(lèi)型編了號碼,我們學(xué)習這個(gè)ID就是匹配當中的一款電池的老化數據,這樣電池以后的電量模型就以這個(gè)ID對應的老化曲線(xiàn)進(jìn)行計算。學(xué)習這個(gè)ID并不容易,首先要根據電池的參數設置好,然后校準電壓,溫度,電流;然后以0.2C充滿(mǎn)靜置2個(gè)小時(shí),然后以0.2C放電至過(guò)放保護靜置5個(gè)小時(shí);得到數據后上傳到Ti的官網(wǎng),Ti的官網(wǎng)會(huì )返回一系列的ID號,選擇合適的ID號之后,寫(xiě)入電量計IC,然后電池與保護板進(jìn)行電量計算老化測試,以0.2C充滿(mǎn)靜置2個(gè)小時(shí),然后以0.1C放電至過(guò)放靜置5個(gè)小時(shí),循環(huán)兩次,得到最新的滿(mǎn)充容量,電池阻抗更新,狀態(tài)的變化,就如BQ40Z50兩串的保護板,學(xué)習成功后,阻抗會(huì )更新成0055,Update4.png圖三
              5.png

              Status更新成0e,學(xué)習完成后,如圖三、圖四;導出批量文件,做批量使用。保護燒錄老化數據后,電池組裝生產(chǎn)后,需要上充放電柜老化測試,老化電池容量。整一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程非常復雜,不僅僅是單單一個(gè)電量計IC價(jià)格比普通保護IC的價(jià)格貴10倍,同樣電池組裝工序也復雜幾倍,所以為什么帶通信的電池會(huì )那么貴,但是貴有貴的好處,設備能夠準確得到電池的電壓、溫度、電流、剩余容量、剩余時(shí)間等信息,避免設備關(guān)機造成損失。
                 

              未來(lái)的電池發(fā)展趨勢肯定是都是帶電量計的,現在不管什么行業(yè)都想把電池的性能發(fā)揮到極致,大到汽車(chē)電池,小到平時(shí)的穿戴設備,能夠精確的估算出電池還剩多少容量,剩余多少時(shí)間,因為電池早已經(jīng)到滲透到我們生活中,我們生活中很多東西都離開(kāi)不了電池,但是我們都得了一種病,叫電池電量焦慮癥,像我們手機電池一樣,每天都擔心不夠用,如出差怎么辦?找不到充電怎么辦?電池剩下50%了要不要充電?電池還能使用多久?這是我們目前生活中的通病,如果我們把電池的信息準確的計算出來(lái),那么我相信我們的這種焦慮癥會(huì )緩解!

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