電池電量計測量和測量精度

第1部分：測量和測量精度

電池量表（通常稱為氣體或燃料量表）從電池獲取數(shù)據(jù)以確定其中剩余多少電量。對于量表的測量精度，不應(yīng)曲解計量精度。量表準確報告充電狀態(tài)和預(yù)測剩余電池容量的能力取決于各種測量，包括電壓、電流和電池溫度。應(yīng)該注意的是，測量精度取決于量表的硬件，而測量精度取決于測量算法的魯棒性和量表的測量精度。

存在三種用于電池測量的主要方法。第一種是使用電壓查找表，其適用于具有極輕負載應(yīng)用。第二種是對流出或流入電池的電荷進行庫侖計數(shù)（即，相對于時間將電流集成到電池中或從電池中流出），這種方法更可靠，但在電池插入時具有一些初始化問題，即了解什么是初始充電狀態(tài)。第三種方法組合電壓查找法和庫侖計數(shù)法。這些測量方法的精度隨著算法的復(fù)雜性而增加，其中電壓查找法最不精確。

無論采用何種算法來跟蹤電池的充電狀態(tài)，因為算法中的輸入變量都是測量值，因此所測量參數(shù)的精度至關(guān)重要。準確的電壓測量對于新插入的電池的初始SOC估計很有必要。這有助于解釋電池的自放電，假設(shè)自放電電流（泄漏電流）不流經(jīng)測量傳感電阻器，庫侖計將無法捕獲這些泄漏電流。它還有助于校正由于感測電阻器的漂移和用于庫侖計數(shù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的誤差所導(dǎo)致的累積誤差。精確的電流測量對于捕獲低睡眠電流和短負載尖峰及適當?shù)貙νㄟ^的電荷進行庫侖計數(shù)至關(guān)重要。精確的溫度測量對于由溫度變化而適當補償計算的電池電阻和容量至關(guān)重要。所有TI設(shè)備都使用一個ADC進行電壓和溫度測量，其為一個15位ADC和一個單獨的15位積分ADC，用于庫侖計數(shù)。

為了確定量表是否能準確地報告電池的充電狀態(tài)，可從正確配置的量表著手，并校準電壓、電流和溫度測量，以確保測量精度。然后您需要一種以周期性間隔（1到10秒）記錄電壓、電流和溫度的方法，以便進一步處理。若使用TI量表記錄這些測量值，或使用具有記錄功能的電池充放電的設(shè)備Arbin或Maccor，您可使用TI的電池管理工作室（bqStudio）。電池需在室溫下充電至充滿狀態(tài)，然后使用期望的負載放電至電池的終止電壓。TI的儀表開發(fā)套件（GDK）是一款硬件工具，可在使用bqStudio時幫助自動進行電池的充放電循環(huán)。

為了快速評估測量精度，只需繪制電壓、充電狀態(tài)和電流，并進行簡單檢查，看看其是否在真實的電池端接電壓附近報告0％的SOC，且SOC是否平滑，無大幅度的跳變。圖1所示為一個圖表，其中量表報告了接近終止電壓的0％的SOC。SOC平滑轉(zhuǎn)變，并未出現(xiàn)大幅度跳變（恒定電流負載也是如此）。這種方法雖然簡單，但卻非常主觀，難以測量相對誤差大小。在接下來的博客中，我將討論更復(fù)雜的方法，其允許用戶估計相對誤差大小。

總之，量表具有良好的測量精度以確保計量精度準確很重要，考慮到前者是正確報告電池的充電狀態(tài)的關(guān)鍵要求之一。所采用的測量算法是確保良好測量精度的另一個關(guān)鍵因素。簡單地檢查充電和電壓相對于時間的繪制狀態(tài)是可快速確定測量精度。用于確定測量儀精度，及影響測量精度的其他考慮因素的更復(fù)雜的方法，將在本博文的第2部分討論。

審核編輯：何安淇