電量計(jì)IC延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間和性能

您可能聽說過有關(guān)智能手機(jī)制造商放慢舊型號(hào)以適應(yīng)老化電池的新聞。目的是防止帶有舊電池的手機(jī)意外關(guān)機(jī)。

雖然意圖是崇高的，但這一消息仍然導(dǎo)致客戶的強(qiáng)烈反對(duì)，主要是由于客戶無法獲得詳細(xì)的電池信息，以及缺乏對(duì)舊電池管理方式變化的明確解釋。這一事件無疑凸顯了向客戶提供可靠電池信息的重要性。

管理老化電池的簡(jiǎn)單方法

目前使用的大多數(shù)移動(dòng)設(shè)備都使用鋰離子電池，鋰離子電池會(huì)隨著時(shí)間的推移而退化。它們失去容量，內(nèi)部阻抗上升。在重負(fù)載的老化電池中，與輕負(fù)載相比，可以提取的容量更少。這是由于舊電池的阻抗高于新電池。

將電量計(jì) IC 集成到電池供電設(shè)計(jì)中，提供了一種相對(duì)簡(jiǎn)單的方法來管理老化的電池。除了許多電量計(jì)提供的充電狀態(tài)（SOC）數(shù)據(jù)外，現(xiàn)代電量計(jì)（如Maxim ModelGaugem5 IC）還提供以下數(shù)據(jù)點(diǎn)：

可用和報(bào)告的剩余容量

年齡

小時(shí)

清空時(shí)間

周期

年齡預(yù)測(cè)

電池電阻

您可以根據(jù)客戶的期望決定披露哪些信息。這可以幫助他們更好地管理電池供電的設(shè)備，并有助于建立對(duì)您的電池管理策略的信任。

讓我們更詳細(xì)地看一下這些參數(shù)中的每一個(gè)。

可用容量和報(bào)告的剩余容量

ModelGauge m5 的空補(bǔ)償功能可估算理論剩余容量 （RemCap混合），假設(shè)理想的電池條件，以及可用容量（RemCap之），考慮負(fù)載、溫度和年齡?？捎萌萘靠梢噪S著負(fù)載或溫度的任何變化而立即變化。但是，這會(huì)導(dǎo)致基于負(fù)載或溫度變化的值突然跳躍。例如，即使未連接充電器，當(dāng)負(fù)載從重變?yōu)檩p時(shí)，看到可用容量增加可能會(huì)令人困惑。為了緩解此問題，報(bào)告的容量（RemCap代表） 可用于將剩余容量傳送到用戶界面。報(bào)告的容量不會(huì)像可用容量那樣立即更改。在負(fù)載變化時(shí)，其軌跡只是重新瞄準(zhǔn)與可用容量軌跡估計(jì)的相同的清空時(shí)間。

圖1.可用和報(bào)告的剩余容量為設(shè)備用戶提供電池壽命的指示。

年齡

電量計(jì)中的年齡寄存器是當(dāng)前滿容量與原始設(shè)計(jì)容量的百分比比率。隨著電池的使用時(shí)間推移，這通常會(huì)呈下降趨勢(shì)。

小時(shí)

定時(shí)器允許電量計(jì)根據(jù)自IC首次連接到電池以來的絕對(duì)時(shí)間跟蹤電池的年齡。作為學(xué)習(xí)功能的一部分，一些Maxim電量計(jì)還會(huì)定期將此信息備份到片內(nèi)非易失性存儲(chǔ)器中。對(duì)于其他人，主機(jī)系統(tǒng)可以定期保存此信息，并在斷電時(shí)將其恢復(fù)到IC。

清空時(shí)間

當(dāng)前負(fù)載下的空載時(shí)間 （TTE） 以及假設(shè)的負(fù)載或功率是另一個(gè)有用的參數(shù)。在啟動(dòng)高負(fù)載會(huì)話之前，系統(tǒng)可以查詢電量計(jì)，以查看電池是否可以支持該假設(shè)會(huì)話成功的預(yù)期運(yùn)行時(shí)間。此措施可用于通過阻止高負(fù)載會(huì)話啟動(dòng)來防止意外崩潰，尤其是在電池電量不足的情況下。相反，系統(tǒng)可以主動(dòng)采取電源管理操作，只允許輕負(fù)載會(huì)話，并且可能還會(huì)向消費(fèi)者傳達(dá)電池電量太低而無法啟用某些高負(fù)載功能的信息。

周期

循環(huán)寄存器維護(hù)電池上發(fā)生的充電/放電循環(huán)的總數(shù)。它累積分?jǐn)?shù)和整個(gè)周期，就像汽車上的里程表一樣。

周期+年齡預(yù)測(cè)

Cycle+ Age Forecast估計(jì)消費(fèi)者在其生命周期內(nèi)可以從電池中取出的循環(huán)次數(shù)。ModelGauge m5 算法監(jiān)控電池容量隨時(shí)間的變化，并計(jì)算電池容量下降到預(yù)定義閾值所需的循環(huán)次數(shù)。此預(yù)測(cè)可用于計(jì)劃及時(shí)更換電池，或采取其他電池管理措施，通過動(dòng)態(tài)更改充電配置文件來延長(zhǎng)電池的使用壽命。

電池電阻

電阻寄存器包含電池平均內(nèi)阻的計(jì)算值。該寄存器通過在負(fù)載或充電時(shí)長(zhǎng)時(shí)間比較開路電壓與測(cè)量電壓來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。隨著電池的使用時(shí)間推移，此值呈上升趨勢(shì)。

擴(kuò)展運(yùn)行時(shí)和性能

為了進(jìn)一步增強(qiáng)用戶體驗(yàn)，電量計(jì)IC可以提供一些主動(dòng)電池管理功能。例如，許多Maxim電量計(jì)都包含動(dòng)態(tài)電池電量功能，通過實(shí)現(xiàn)最佳CPU性能，實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間。此功能通過限制 CPU 剛好足以防止系統(tǒng)崩潰來實(shí)現(xiàn)此目的。例如，在許多單節(jié)電池應(yīng)用中，系統(tǒng)至少需要3.3V才能正常工作。通過為動(dòng)態(tài)電池電源配置電量計(jì)，可以控制或限制系統(tǒng)的負(fù)載，使其保持在電池的能力范圍內(nèi)，并確保在電池處于非常低狀態(tài)之前不會(huì)超過最小系統(tǒng)電壓，此時(shí)系統(tǒng)可以正常關(guān)閉。因此，用戶可以延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間，并且可以避免因電池欠壓條件而導(dǎo)致的意外崩潰。如果沒有像動(dòng)態(tài)電池供電這樣的功能，系統(tǒng)制造商基本上只能盲目地限制系統(tǒng)性能，從而冒著客戶強(qiáng)烈反對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)。

一些Maxim電量計(jì)還具有可編程的高速電流比較器，可在峰值負(fù)載損壞電池之前對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。跳閘時(shí)，這些比較器會(huì)向主機(jī)系統(tǒng)發(fā)送警報(bào)，然后主機(jī)系統(tǒng)可以采取適當(dāng)?shù)?a target="_blank">電源管理措施來降低峰值負(fù)載/尖峰?？删幊涕撝悼梢栽O(shè)置為低于電池保護(hù)器限值，否則會(huì)意外觸發(fā)硬電池關(guān)斷。這些比較器還可用于確保系統(tǒng)符合電量計(jì)提供給主機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)功率建議。

圖2.利用MAX17055電量計(jì)IC，動(dòng)態(tài)功率特性可估算放電時(shí)的功率能力。

最終，客戶期望獲得清晰的電池信息，以及與運(yùn)行時(shí)間和電池壽命相關(guān)的潛在性能權(quán)衡。借助電量計(jì) IC，您可以為客戶提供大量可靠的電池信息。特別是Maxim電量計(jì)，它提供了多種工具，可延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間，同時(shí)實(shí)現(xiàn)峰值系統(tǒng)性能，幫助您與客戶建立信任。

審核編輯：郭婷