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友飞翔电子工程师聊聊电池电量显示那些事!

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浏览:- 发布日期:2020-06-24 18:32:13【

智能电池,何为智能?因为它懂芯。电池的出现已经上百年了,简单的保护功能已经满足不了现代社会的需求了,现在高端电池,用户需要知道电池还剩多少电量,剩余时间,当前电压,电流,温度等信息。

    早在20年前,电量计IC的还没有出现,最早期的设计是单片机通过AD口检测电池电压来判断电池的剩余电量,但是这种电压检测的方法对电池小电流放电,电池电量误差还算准确,因为电压逐渐降低的,只要设置几个固定的电压点来判断,如100%75%50%25%10%几个容量对应的电压即可,如(图一),如果大电流放电,就很不适合了,因为大电流放电,电压波动比较大,就像早期的手机一样,没有打电话之前显示还有两格电,通话中就直接提示电量不足 ,请及时充电,(如图二),这就给会消费者带来误解,说这是你产品有问题,明明还有两格电,为什么通话不了,要求退货换货等一系列售后问题,其实这跟设计方案没有多大关系,因为当时只有这样的方案,没有其他方案可以选,而且电池材料也不是那么稳定和成熟。


图一

图1.png

图二1592993722(1).jpg

 

    随着科技的进步,电池材料越来越稳定,电池管理IC如春笋般的不断冒出,不断创新,不断完善,最具代表性的如德州仪器,美信等国际大公司。市场上很多高端的产品都会用上电量计IC,何为电量计?顾名思义就是电池电量计算,计算电池剩余多少容量,剩余工作时间,电量计IC内部集成了计量算法,如库伦计数,阻抗跟踪,卡曼滤波等算法,能够通过电流,电压,温度,使用次数等参数计算出电池还剩多少容量,能够支持使用多长时间,电量低了提醒用户充电,常用电量计ICBQ27541DS2781DS2782BQ40Z50等。为何带电量计IC的电池会卖那么贵呢?如果不了解智能电池生产工序,可能就只是片面的理解就是电池加板,加线,电池综合测试仪测试通过后就出货了,实际上生产智能电池远远没有那么简单,比这个复杂太多了,首先从电池的保护板开始,如何能让主板知道电池的信息,那么保护板就要设计成带通信的,通过通信与主板建立联系,这样主板需要什么样的信息就可以直接读取电量计存储的信息,第二,设计保护板后,需要根据客户要求的电芯学习CHEM_ID,何为CHEM_ID?IDTi公司集成了很多电池型号的老化数据,然后对每一款电池的类型编了号码,我们学习这个ID就是匹配当中的一款电池的老化数据,这样电池以后的电量模型就以这个ID对应的老化曲线进行计算。学习这个ID并不容易,首先要根据电池的参数设置好,然后校准电压,温度,电流;然后以0.2C充满静置2个小时,然后以0.2C放电至过放保护静置5个小时;得到数据后上传到Ti的官网,Ti的官网会返回一系列的ID号,选择合适的ID号之后,写入电量计IC,然后电池与保护板进行电量计算老化测试,以0.2C充满静置2个小时,然后以0.1C放电至过放静置5个小时,循环两次,得到最新的满充容量,电池阻抗更新,状态的变化,就如BQ40Z50两串的保护板,学习成功后,阻抗会更新成0055Update4.png图三
5.png

Status更新成0e,学习完成后,如图三、图四;导出批量文件,做批量使用。保护烧录老化数据后,电池组装生产后,需要上充放电柜老化测试,老化电池容量。整一个生产过程非常复杂,不仅仅是单单一个电量计IC价格比普通保护IC的价格贵10倍,同样电池组装工序也复杂几倍,所以为什么带通信的电池会那么贵,但是贵有贵的好处,设备能够准确得到电池的电压、温度、电流、剩余容量、剩余时间等信息,避免设备关机造成损失。
   

未来的电池发展趋势肯定是都是带电量计的,现在不管什么行业都想把电池的性能发挥到极致,大到汽车电池,小到平时的穿戴设备,能够精确的估算出电池还剩多少容量,剩余多少时间,因为电池早已经到渗透到我们生活中,我们生活中很多东西都离开不了电池,但是我们都得了一种病,叫电池电量焦虑症,像我们手机电池一样,每天都担心不够用,如出差怎么办?找不到充电怎么办?电池剩下50%了要不要充电?电池还能使用多久?这是我们目前生活中的通病,如果我们把电池的信息准确的计算出来,那么我相信我们的这种焦虑症会缓解!

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