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？

在過去的幾年裏，諸如筆記本電腦、手shou機ji以yi及ji媒mei體ti播bo放fang器qi等deng便bian攜xie式shi設she備bei的de數shu量liang顯xian著zhu增zeng長chang。這zhe些xie具ju有you更geng多duo特te性xing與yu功gong能neng的de設she備bei要yao求qiu更geng高gao的de電dian量liang，所suo以yi電dian池chi必bi須xu能neng夠gou提ti供gong更geng多duo的de能neng量liang以yi及ji更geng長chang的de運yun行xing時shi間jian。對dui於yu電dian池chi供gong電dian的de係xi統tong而er言yan
，最zui大da的de挑tiao戰zhan在zai於yu電dian池chi的de運yun行xing時shi間jian。通tong常chang
，電dian子zi係xi統tong設she計ji人ren員yuan通tong常chang將jiang注zhu意yi力li集ji中zhong在zai提ti高gao dc-dc 電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)上(shang)以(yi)此(ci)來(lai)延(yan)長(chang)電(dian)池(chi)的(de)運(yun)行(xing)時(shi)間(jian)，而(er)往(wang)往(wang)會(hui)忽(hu)略(lve)與(yu)電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)和(he)電(dian)池(chi)容(rong)量(liang)同(tong)等(deng)重(zhong)要(yao)的(de)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)監(jian)測(ce)計(ji)的(de)精(jing)確(que)度(du)問(wen)題(ti)。如(ru)果(guo)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)監(jian)測(ce)計(ji)的(de)誤(wu)差(cha)範(fan)圍(wei)是(shi) ±10%，那麼就會有相當於 10% 的電池容量或運行時間損失掉。然而，電池的可用電量與其放電速度、工作溫度、老lao化hua程cheng度du以yi及ji自zi放fang電dian特te性xing具ju有you函han數shu關guan係xi。此ci外wai，傳chuan統tong的de電dian池chi電dian量liang監jian測ce計ji還hai要yao求qiu對dui電dian池chi進jin行xing完wan全quan充chong電dian和he完wan全quan放fang電dian以yi更geng新xin電dian池chi容rong量liang
，但dan是shi這zhe在zai現xian實shi應ying用yong中zhong很hen少shao發fa生sheng，因yin而er造zao成cheng了le更geng大da的de測ce量liang誤wu差cha。因yin此ci，在zai電dian池chi運yun行xing周zhou期qi內nei很hen難nan精jing確que預yu測ce電dian池chi剩sheng餘yu容rong量liang及ji工gong作zuo時shi間jian。

設計目標

為了充分利用電池電量，當每節電池達到 3.0V 的終止電壓時
，用戶希望能夠在電池的運行周期內對其剩餘電量進行精確度為 ±1% 的電池電量監測。此外，他們還希望去除耗時的充放電周期以更新使用 3S2P 鋰離子電池組（三節鋰離子電池串聯以及兩節鋰離子電池並聯）的筆記本型電腦的電池容量，每節電池的容量為 2200mAh。

解決方案

當dang前qian用yong於yu電dian池chi電dian量liang監jian測ce的de最zui常chang見jian的de技ji術shu就jiu是shi庫ku侖lun計ji數shu算suan法fa或huo對dui流liu入ru和he流liu出chu電dian池chi的de電dian流liu進jin行xing積ji分fen的de算suan法fa。對dui於yu剛gang剛gang充chong滿man電dian量liang的de新xin電dian池chi而er言yan
，這zhe種zhong方fang法fa非fei常chang有you效xiao。但dan是shi

，隨sui著zhe電dian池chi老lao化hua和he自zi放fang電dian

，這zhe種zhong方fang法fa就jiu顯xian得de不bu那na麼me有you效xiao了le。我wo們men沒mei有you辦ban法fa來lai測ce量liang自zi放fang電dian速su度du。因yin此ci通tong常chang用yong一yi個ge預yu定ding義yi的de自zi放fang電dian速su度du公gong式shi來lai對dui其qi進jin行xing校xiao正zheng。這zhe種zhong方fang法fa不bu是shi很hen精jing確que，因yin為wei電dian池chi間jian的de自zi放fang電dian速su度du各ge不bu相xiang同tong，而er且qie一yi個ge模mo型xing不bu能neng適shi用yong於yu所suo有you的de電dian池chi。

kulunjishusuanfadelingyigebiduanzaiyuzhiyouzaiwanquanchongdianyihoulijijinxingwanquanfangdiancainengduidianchidezongrongliangjinxinggengxin
，erbianxieshishebeiyonghuhenshaoduidianchijinxingwanquanfangdian，yinci，shijidianliangzaiwanchenggengxinzhiqiankenenghuibeidadajiangdi。

第二種方法是利用電池電壓與充電狀態 (SOC) 之間的相互關係來進行電池電量監測。這種方法看起來比較直觀，但是隻有當未對電池接入負載電流時，電池電壓才與 SOC 或電池電量具有很高的關聯性。這是因為如果接入了一個負載電流

，那麼電池內部阻抗兩端就會有一個壓降。溫度每下降 100℃，電池阻抗就會提高 1.5 倍。此外
，當電池老化時，會出現與阻抗有關的重大問題。一個典型的鋰離子電池在完成 100 次充放電周期以後，其 DC 阻抗會增加一倍。最後，該電池對階躍負載 (step-load) bianhuahuiyouyigefeichangdadeshijianchangshushuntaixiangying。zaijierufuzaiyihou
，dianchidianyahuisuizheshijiandebianhuayibutongdesuduzhujianxiajiang，bingzaiquchufuzaiyihouzhujianshangsheng。jinjinzaiqiwancheng15.0%的標準的充放電周期（500 個）以後，對於全新電池而言，基於非常有效的電壓算法就可能會引起高達 50% 的誤差。

基於阻抗跟蹤TM 技術的電池電量監測

通過上述結果可以看出，無論是庫侖計數算法還是基於電池電壓相關算法的電池電量監測
，要想實現 1% 的電池容量估計都是不可能的。因此

，TI 開發出了一種全新電池電量監測算法——阻抗跟蹤TM 技術，該技術綜合了基於庫侖計數算法和電壓相關算法的優點。

當筆記本型電腦係統處於睡眠或關機模式時，其電池及其電池組處於沒有負載的空閑狀態。這時在電池開路電壓 (OCV) 和 SOC 之間存在非常精確的相關性。該相關性給出了 SOC 確切的開始位置。由於所有自放電活動都在電池的 OCV 降低過程中反應出來
，所以無需進行自放電校正。在便攜式設備開啟之前，精確的 SOC 通常取決於對電池 OCV 的de測ce量liang。當dang設she備bei處chu於yu活huo動dong模mo式shi而er且qie接jie入ru了le負fu載zai，便bian開kai始shi執zhi行xing基ji於yu電dian流liu積ji分fen的de庫ku侖lun計ji數shu算suan法fa。庫ku侖lun計ji數shu器qi測ce量liang通tong過guo的de電dian荷he量liang並bing進jin行xing積ji分fen
，從cong而er不bu間jian斷duan地di算suan出chu SOC 值。 [page]
圖 1 顯示了電池總容量測量的更新。電池總容量是通過電池在充放電前後電壓的變化足夠小、處於全空閑狀態時，在 P1 和 P2 處的兩個 OCV 讀數計算得出的。在 P1 處電池完成放電之前，SOC 值可由下式得出：

電池完成放電且通過電荷為 DQ 時，SOC 值可由下式得出：

兩個等式相減，得出：

其中

式中，通過分別在 P1 處和 P2 處測量電池的 OCV，可由電池 OCV 以及 SOC 之間的相關性得出 SOC1 和 SOC2。從該等式可以看出，無需經曆完全的充放電周期即可確定電池總容量。

在zai接jie入ru了le外wai部bu負fu載zai之zhi後hou，可ke以yi通tong過guo測ce量liang出chu在zai負fu載zai條tiao件jian下xia的de電dian池chi電dian壓ya差cha來lai測ce量liang每mei節jie電dian池chi的de阻zu抗kang。壓ya差cha除chu以yi接jie入ru的de負fu載zai電dian流liu，就jiu可ke以yi得de出chu低di頻pin電dian池chi阻zu抗kang。


ciwai，dangcaiyongmiaoshuwenduxiaoyingdemoxingjinxingcelianggongzuoshi，zukangdedaxiaoyuwendugaodiyouguan。youlegaizukangxinxi
，womenjiukeyiduizhongzhidianyajinxingyuce，congerkeyijingquejisuansuoyoufuzaihuowenduxiadeshengyudianliang。youlegaidianchizukangxinhao，womentongguozaigujianzhongshiyongyizhongdianyafangzhenfangfajiukeyiquedingshengyudianliang。gaifangzhenfangfaxianjisuanchudangqiande SOCstart 值
，然後計算出在負載電流相同且 SOC 值持續降低的情況下未來的電池電壓值。當仿真電池電壓低於電池終止電壓（典型值為 3.0V/每節）時
，獲取與此電壓對應的 SOC 值並記做 SOCfinal。剩餘電量 RM 可由下式得出：

圖 2 說明了 bq20z80 如何精確地預測電池的剩餘電量。對剩餘電量預測的誤差不到 1.0%。該誤差率會貫穿於整個電池組的使用壽命。

結論

基於阻抗跟蹤TM jishudedianchidianliangjiancejizonghelejiyukulunjishusuanfayujiyudianyaxiangguansuanfadeyoudian，congershixianlezuijiadedianchidianliangjiancejingquedu。tongguoceliangkongxianzhuangtaixiade OCV，可以得出精確的 SOC 值。由於所有自放電活動都在電池的 OCV jiangdiguochengzhongfanyingchulai，suoyiwuxujinxingzifangdianxiaozheng。dangshebeideyunxingmoshiweihuodongmoshiqiejierulefuzai，biankaishizhixingjiyudianliujifendekulunjishusuanfa。tongguoshishiceliangshixianduidianchizukangdegengxin，erqietongguozukanggenzongjishuwomenhaikeyishengquhaoshidedianchizidongjiyizhouqi。yinci
，zaizhenggedianchishiyongzhouqineidoushixianle 1% 的電池電量監測精度。

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