Indicador de tensión de la batería de litio

Indicador de combustible basado en la tensión

Ventajas

- Aprendizaje sin descarga completa

- Autodescarga sin corrección

- Muy preciso en condiciones de corriente de carga pequeñas

Desventajas

- Poca precisión debido a la impedancia interna de la batería

- La impedancia es función de la temperatura, el envejecimiento y el estado de carga

En resumen, el inconveniente de un indicador de combustible basado en la tensión es su escasa precisión debido a la impedancia interna de la batería. Existe una relación funcional entre la impedancia, la temperatura, el estado de envejecimiento y el porcentaje de capacidad de la batería. Esta relación funcional es bastante complicada. Sólo el personal profesional de baterías puede encontrar una relación funcional relativamente aproximada, pero es difícil encontrar una relación funcional exacta.

Por lo tanto, este modelo es bastante complicado, y es difícil para los ingenieros electrónicos ordinarios o ingenieros de software para escribir relaciones muy precisas. Por lo tanto, el cálculo de la capacidad en el cálculo de software es el problema más problemático para los ingenieros, por lo que también tiene algunos La ventaja es que no necesita ser completamente descargada para obtener lo que es la capacidad actual de la batería.

Porque la gente que ha hecho baterías sabe que, por lo general, una batería debe cargarse y descargarse por completo antes de salir de fábrica. ¿Por qué cargarla y descargarla? Esto es para localizar la capacidad actual de la batería, la capacidad de carga completa de la batería, especialmente la capacidad de carga completa de la batería, la capacidad de carga completa de diferentes baterías es diferente,

Por supuesto, se puede elegir la capacidad de diseño de una batería, pero la desviación entre diferentes baterías y la capacidad de diseño sigue siendo relativamente grande. Para obtener esta capacidad de carga completa, aún es necesario realizar una carga y descarga completas. Los requisitos del proceso de producción son relativamente altos, y hay que añadir muchos costes directos.

Además, las baterías tienen características de autodescarga. La batería se coloca allí. Aunque la carga no funcione, la batería se autodescargará. Después de mucho tiempo, la potencia será cada vez menor, y el voltaje será cada vez más bajo. Entonces el medidor de combustible de monitoreo de voltaje sólo necesita juzgar la capacidad de acuerdo con el voltaje, por lo que ahora Informe tanta capacidad como voltaje haya,

Así que no es necesario preocuparse demasiado por la cantidad de auto-descarga, por lo que este tipo de medidor de combustible basado en el voltaje todavía puede lograr una cierta precisión si la corriente es pequeña, pero en la actualidad, diversas aplicaciones son cada vez más complejas, y la corriente Los cambios también están aumentando, por lo que es un poco difícil para los medidores de combustible basados en el voltaje para satisfacer las necesidades del cliente.

Control de la electricidad basado en el recuento de culombios

Además de los medidores de combustible basados en la tensión, otro medidor de combustible es la tecnología del medidor de combustible de recuento de culombios. La idea de este medidor de combustible es cargar primero una batería a plena capacidad, y entonces se puede conocer la capacidad actual de la batería durante el proceso de carga, que es la capacidad de carga completa de la batería.

A continuación, durante el proceso de descarga, la capacidad de descarga de la batería se deduce de la capacidad existente para obtener cuánta capacidad queda en la batería. Su idea es en realidad una integral de la corriente a lo largo del tiempo para obtener cuánta capacidad se libera, con el fin de obtener cuánta capacidad queda en la batería.

Con esta tecnología, habrá un registro de la capacidad de descarga al final de cada descarga, y la capacidad registrada se utilizará como la capacidad de carga completa de la batería, por lo que Qmax se actualizará cada vez que finalice la descarga, es decir, la capacidad química y la capacidad máxima de la batería. capacidad se actualizarán.

Aprendizaje antes del alta completa

Esto es así en teoría, pero en la práctica, cuando se actualiza la capacidad de carga completa o la capacidad química de la batería, no es necesario vaciar completamente la batería antes de actualizar. Debido a que el voltaje de la batería de actualización es muy bajo en este momento, es posible que el sistema se apague o suceda algo. En este momento, es demasiado tarde. La actualización habitual es actualizar cuando la capacidad de la batería es de alrededor de 7% izquierda.

La idea de esta actualización es decir que la capacidad alcanza 7%, lo que significa que se liberan 93% de la capacidad. Si integras la capacidad recién liberada, saldrá el número de mAh de la capacidad. Divide este número de mAh por 93%. Obtenga la capacidad completa, que también logra el efecto de aprendizaje, por lo que generalmente el aprendizaje no se pondrá en 0%, pero en general a 7%.

En cuanto al aprendizaje, lo que se obtiene es la capacidad de carga completa de la batería. Una vez obtenida la capacidad de carga completa, se puede integrar la corriente de descarga para calcular la capacidad restante. Por lo tanto, la potencia de la batería totalmente cargada también es más importante para el cálculo de la potencia. En cuanto a la tensión correspondiente a 7% y 3%, depende de la corriente, la temperatura y la impedancia en ese momento.

Generalmente, cuando la corriente a temperatura ambiente es constante y la diferencia de impedancia del mismo lote de baterías no es demasiado grande, también se puede considerar que esta tensión es básicamente constante, porque a 7%, la desviación de la tensión en este momento no hará que la desviación de la capacidad sea demasiado grande, por lo que se puede utilizar en Corregido a 7%.

Tensión compensada de fin de descarga

El punto de 7% que acabamos de mencionar es en realidad una temperatura dada, la corriente o el mismo lote de baterías, la tensión de este punto es básicamente fija, pero de hecho su corriente no puede ser una corriente fija, en el proceso de uso La corriente media siempre cambiará constantemente, por lo que la tensión correspondiente a 7% también es diferente, es decir, el 7% correspondiente a diferentes corrientes es diferente.

En esta curva, la corriente de descarga es I1, y la tensión correspondiente a I1 en esta curva está representada por CEDV2, que es función de I1. Si la corriente cambia, también se corrige por 7% de la tensión. Este El error es grande. Se puede ver en la curva CEDV que la tensión correspondiente a 7% en realidad tiene 30% de capacidad restante. Si se sincroniza o aprende según 7%, y se corrige la capacidad de carga completa, habrá 23% de capacidad perdida,

Por lo tanto, se produce un gran error en este momento, por lo que este algoritmo necesita corregir la tensión de 7% de acuerdo con la corriente. La tensión de 7% se llama CEDV2, y la función de la tensión en este punto se encuentra con la corriente. , se obtienen diferentes tensiones a diferentes corrientes. Así, en el caso de la corriente I2, obtenemos CEDV2, de hecho, su relación de tensión es un poco menor,

En realidad, CEDV2(I2) se obtiene a partir de cálculos complejos. Su fórmula es aproximadamente la siguiente CEDV=OCV(T,SOC)-I*R(T,SOC), C de CEDV se compensa, y EDV se termina La tensión de descarga, es decir, la tensión de descarga de terminación compensada es en realidad igual a la tensión de circuito abierto de la batería menos la caída de tensión debida a la resistencia interna.

La clave está en que en esta fórmula, OCV(T, SOC) puede encontrar una función que se ajuste mejor a la curva, y esta curva no cambia mucho, pero la última curva es una función de T y SOC, y esta curva es difícil de encontrar. función que se ajuste, por lo que la fórmula es bastante complicada.

Debido a la existencia de diferencias en la resistencia interna, la precisión de esta fórmula es limitada en el proceso de utilización. Esto no significa que esta fórmula sea universal en todo el proceso de descarga. Por lo general, cuando utilizamos esta fórmula para calcular, es inferior a 7%. Calculado con esta fórmula, es decir, una relación funcional como R(T, SOC), que se puede encontrar en nuestra hoja de datos, y el rango aplicable es sólo el rango después de 7% o 12%.

En realidad, esto es suficiente, porque el dedo de corrección necesita ser corregido en alrededor de 7%, por lo que no es un gran problema que su rango aplicable sea pequeño, por lo que antes de 12%, el cálculo de Coulomb todavía se utiliza para la integración, y el error causado por la integración del cálculo de Coulomb se puede encontrar en Después de 12%, se compensa mediante la corrección de voltaje, que es la idea simple del algoritmo CEDV.

Esta fórmula refleja la relación entre impedancia, temperatura y SOC. Esta relación refleja la impedancia de la batería. Una vez determinados los parámetros generales de esta fórmula, se determina la relación entre impedancia, temperatura y porcentaje de capacidad. De hecho, a medida que aumenta la vida útil de la batería, la resistencia interna cambiará definitivamente, pero esta fórmula no refleja realmente la diferencia entre la resistencia interna de la batería y la vida útil. Esta fórmula no puede reflejar esta diferencia.

Por supuesto, nuestros algoritmos posteriores se han mejorado y se ha añadido cierta compensación lineal. Esto puede hacerse en nuestros chips con CEDV, como el BQ3060 de TI, el anterior BQ2084 y el BQ2085, que se fabrican con el algoritmo CEDV.

Control de la electricidad basado en el recuento de culombios

Ventajas

- No se ve afectado por la distorsión de la medición de la tensión

- La precisión viene determinada por el hardware de integración actual

- Error de monitorización: 3-10% (dependiendo de las condiciones de trabajo y el uso)

Desventajas

- Se requiere un ciclo de aprendizaje para actualizar Qmax

- La capacidad de la batería disminuye con la edad

- Qmax menos alcance: 3-5% (100 cargas)

- Sin aprendizaje, el error de control aumentará en 1% por cada 10 cargas

- La autodescarga debe modelarse: inexacta

El principal parámetro relacionado con el envejecimiento es la impedancia

¿Cuáles son las ventajas del control de la electricidad basado en el recuento de culombios?
Como calcula principalmente la potencia basándose en la integración de la corriente, la distorsión de la medición de la tensión influye menos en ella, y la precisión de la corriente viene determinada por el hardware del circuito de integración. Si se controlan relativamente bien los parámetros del algoritmo CEDV, el error puede controlarse en 3% o incluso menos. Si los parámetros coinciden con el modelo de batería real, puede ser mayor, y el error global puede rondar los 3~10%, dependiendo de las condiciones de trabajo y uso.

Su desventaja es lo que acabo de decir, porque utiliza el recuento de culombios, es decir, cuánta electricidad se carga y cuánta electricidad se libera para calcular la capacidad. La premisa es que necesita saber la capacidad de carga completa de la batería antes de que pueda calcular la capacidad restante en la batería. cuánta capacidad.

Por lo general, esta capacidad de carga completa debe actualizarse antes de salir de fábrica, ya que la desviación entre la capacidad de carga completa y la capacidad restante de la batería sigue siendo relativamente grande, y la capacidad restante de la batería no puede utilizarse directamente como capacidad de carga completa, por lo que la batería debe fabricarse antes de salir de fábrica. La capacidad de carga completa de la batería se obtiene a través del ciclo de ciclos de carga y descarga, y la capacidad de carga completa se obtiene de acuerdo con el ciclo por el propio medidor de combustible, pero el ciclo necesita ser equipado con herramientas especiales en la línea de producción, por lo que esto consume mucho tiempo.

Además, la capacidad de la batería también disminuirá con el aumento de la vida útil. Por supuesto, la disminución no es tan significativa como la impedancia, pero habrá una disminución de 3~5% después de 100 cargas y descargas. Esta disminución debe ser compensada. ¿Por qué? Porque en el caso de uso real, no se pueden aprender todas las descargas, porque nuestros equipos eléctricos se sacan (teléfono móvil o portátil) para descargar,

Puede que no siempre esté vacío de carga completa, o por debajo de 7% para permitirle actualizar la capacidad de carga completa. Generalmente, puede estar descargado a la mitad, o el adaptador se enchufará inmediatamente después de una pequeña descarga. En este caso, la descarga es muy superficial, y no necesariamente tiene la oportunidad de actualizar la capacidad de carga completa. Si no hay actualización, el error de cada 10 veces de carga aumentará en 1%. De esta forma, el error de Qmax será cada vez mayor si no se actualiza.

Por lo tanto, en el proceso de uso real, si utiliza un medidor de electricidad anticuado, si tiene esa experiencia, puede que tenga que cargar y descargar completamente el portátil una vez al mes, y dejar que actualice constantemente los parámetros de Qmax en su interior. relativamente precisos.

Otra es estimar la autodescarga de la batería, lo cual es inexacto, porque al igual que la tecnología de control de la energía basada en la tensión que acabamos de mencionar, cuánta energía tiene la batería, juzga la tensión y luego comprueba cuánta le queda. En cuanto a la batería No le importa cuánta electricidad se pone dentro.

Si es un contador de coulomb, juzga principalmente la capacidad no según el voltaje, juzga la capacidad según la carga y descarga de la corriente, la carga y descarga dentro de la batería, el chip de monitoreo del contador de coulomb no puede monitorear esta corriente, porque el contador de coulomb El medidor está conectado al exterior de la batería, y sólo puede monitorear la corriente que fluye dentro y fuera de la batería, pero no puede medir la corriente consumida dentro de la batería.

Por lo tanto, sólo puede estimarse mediante un modelo simple, por lo que el resultado no es muy preciso. Después de la vida útil se retrasa, el error también aumentará, por lo que hay un factor relativamente grande en la batería. Envejecimiento, el contador de coulomb es más limitado a la hora de tratar el envejecimiento, y se ve afectado por éste. Una de ellas es que la capacidad disminuirá con el aumento del envejecimiento.

La impedancia de otra batería aumentará tras el envejecimiento. Como se ha mencionado anteriormente, cuando la impedancia de la batería aumenta, el error de cálculo del CEDV de la batería también aumentará, porque en esta fórmula, la impedancia sólo está relacionada con la temperatura y el porcentaje de capacidad, y se añade la estimación de la capacidad, que en realidad es una estimación lineal. 

sigue habiendo una cierta diferencia con la batería real, por lo que el error será cada vez mayor en términos de la contribución de la impedancia a la capacidad causada por el aumento de la edad de la batería.

Por lo tanto, el algoritmo CEDV considera la corrección de la impedancia de la batería a la tensión, pero no considera el factor de la impedancia de la batería que cambia con el tiempo, o es relativamente simple de considerar. Por lo tanto, el método tradicional de monitorización de la potencia puede utilizar el método de monitorización de la tensión para obtener una capacidad más precisa cuando no hay carga, y puede obtener la capacidad mediante el recuento de culombios cuando hay carga, por lo que estos dos métodos son complementarios. De hecho, los chips disponibles en el mercado utilizan básicamente la combinación de estos dos métodos.

Ventajas sobre un indicador de combustible típico

Supervisión de la potencia de los productos de gestión de baterías

El chip BQ3060 combina las dos tecnologías de control de tensión y recuento de culombios.

Comprobación de la pregunta

Por lo tanto, tanto si se trata de un indicador de combustible basado en la tensión como si se trata de un indicador de combustible basado en la integración de la corriente, la impedancia que tiene un mayor impacto en el cálculo de la capacidad es la impedancia, y el impacto del envejecimiento en esta impedancia se basa en un modelo lineal simple. En otras palabras, no hay efecto de envejecimiento de esta parte en la etapa inicial, porque el modelo en el que se basa es relativamente simple.

Por lo tanto, el éxito del emparejamiento con la batería es en realidad relativamente pobre, es decir, el error causado será cada vez más evidente con la extensión del tiempo y los años. Por lo tanto, uno de los factores que tiene el mayor impacto en el cálculo de la potencia de la batería es en realidad la impedancia de la batería. Obtener la impedancia de la batería, entonces la capacidad de nuestra batería se puede calcular con mayor precisión.