Jauge de carburant pour la tension de la batterie au lithium

Jauge de carburant basée sur la tension

Avantages

- Apprentissage sans décharge complète

- Autodécharge sans correction

- Très précis dans des conditions de faible courant de charge

Inconvénients

- Précision médiocre due à l'impédance interne de la batterie

- L'impédance est fonction de la température, du vieillissement et de l'état de charge.

En résumé, l'inconvénient d'une jauge de carburant basée sur la tension est sa faible précision due à l'impédance interne de la batterie. Il existe une relation fonctionnelle entre l'impédance, la température, l'état de vieillissement et le pourcentage de capacité de la batterie. Cette relation fonctionnelle est assez complexe. Seuls les professionnels de la batterie peuvent trouver une relation fonctionnelle relativement approximative, mais il est difficile de trouver une relation fonctionnelle précise.

Par conséquent, ce modèle est assez compliqué, et il est difficile pour les ingénieurs en électronique ordinaires ou les ingénieurs en logiciel d'écrire des relations très précises. C'est pourquoi le calcul de la capacité dans un logiciel est le problème le plus difficile pour les ingénieurs. L'avantage est qu'il n'est pas nécessaire que la batterie soit complètement déchargée pour obtenir la capacité actuelle de la batterie.

Les personnes qui ont travaillé sur des batteries savent qu'une batterie doit généralement être entièrement chargée et déchargée avant de quitter l'usine. Pourquoi la charger et la décharger ? Cela permet de déterminer la capacité actuelle de la batterie, la capacité de charge totale de la batterie, en particulier la capacité de charge totale de la batterie, la capacité de charge totale des différentes batteries étant différente,

Bien sûr, vous pouvez choisir la capacité nominale d'une batterie, mais l'écart entre les différentes batteries et la capacité nominale est encore relativement important. Pour obtenir cette pleine capacité de charge, il faut encore effectuer une charge et une décharge complètes. Les exigences du processus de production sont relativement élevées et de nombreux coûts directs doivent être ajoutés.

En outre, les batteries ont des caractéristiques d'autodécharge. La batterie est placée là. Même si la charge ne fonctionne pas, la batterie se décharge d'elle-même. Au bout d'un certain temps, la puissance diminuera de plus en plus et la tension sera de plus en plus basse. La jauge de carburant de la surveillance de la tension n'a plus qu'à évaluer la capacité en fonction de la tension, ce qui permet de signaler autant de capacité que de tension,

Il n'est donc pas nécessaire de se préoccuper outre mesure de la quantité d'autodécharge, de sorte que ce type de jauge à carburant basée sur la tension peut encore atteindre une certaine précision si le courant est faible, mais à l'heure actuelle, les diverses applications sont de plus en plus complexes et le courant augmente également, de sorte qu'il est un peu difficile pour les jauges à carburant basées sur la tension de répondre aux exigences des clients.

Surveillance de l'électricité basée sur le comptage de coulomb

Outre les jauges de carburant basées sur la tension, il existe une autre jauge de carburant : la technologie des jauges de carburant à comptage de coulomb. L'idée de cette jauge est de charger d'abord une batterie à pleine capacité, puis de connaître la capacité actuelle de la batterie pendant le processus de charge, ce qui correspond à la capacité de charge totale de la batterie.

Ensuite, pendant le processus de décharge, la capacité de décharge de la batterie est déduite de la capacité existante pour obtenir la capacité restante dans la batterie. Il s'agit en fait d'une intégrale du courant dans le temps pour déterminer la capacité libérée, afin d'obtenir la capacité restante dans la batterie.

Avec cette technologie, la capacité de décharge sera enregistrée à la fin de chaque décharge, et la capacité enregistrée sera utilisée comme capacité de charge complète de la batterie, de sorte que Qmax sera mis à jour chaque fois que la décharge se termine, c'est-à-dire que la capacité chimique et la capacité maximale de la batterie seront mises à jour.

Apprentissage avant la décharge complète

C'est le cas en théorie, mais en pratique, lors de la mise à jour de la capacité de charge complète ou de la capacité chimique de la batterie, il n'est pas nécessaire de vider complètement la batterie avant la mise à jour. La tension de la batterie de mise à jour étant très faible à ce moment-là, il est possible que le système s'arrête ou qu'il se produise quelque chose. Il est alors trop tard. La mise à jour habituelle est effectuée lorsque la capacité de la batterie est d'environ 7%.

L'idée de cette mise à jour est de dire que la capacité atteint 7%, ce qui signifie que 93% de la capacité sont libérés. Si vous intégrez la capacité qui vient d'être libérée, le nombre de mAh de la capacité sera libéré. Divisez ce nombre de mAh par 93%. Vous obtenez la pleine capacité, ce qui permet également d'obtenir l'effet d'apprentissage, de sorte que l'apprentissage n'est généralement pas placé à 0%, mais à 7%.

En ce qui concerne l'apprentissage, ce qui est appris est la capacité de charge totale de la batterie. Une fois la capacité de charge complète obtenue, le courant de décharge peut être intégré pour calculer la capacité restante. Par conséquent, la puissance de la batterie entièrement chargée est également plus importante pour le calcul de la puissance. Quant à la tension correspondant à 7% et 3%, elle dépend du courant, de la température et de l'impédance à ce moment-là.

Généralement, lorsque le courant à température ambiante est constant et que la différence d'impédance du même lot de batteries n'est pas trop importante, cette tension peut également être considérée comme fondamentalement constante, car à 7%, l'écart de tension à ce moment n'entraînera pas un écart de capacité trop important, de sorte qu'elle peut être utilisée dans Corrigé à 7%.

Tension de fin de décharge compensée

Le point 7% que nous venons de mentionner est en fait une température donnée, un courant donné ou le même lot de piles, la tension de ce point est fondamentalement fixe, mais en fait son courant ne peut pas être un courant fixe, dans le processus d'utilisation, le courant moyen changera toujours constamment, de sorte que la tension correspondant à 7% est également différente, c'est-à-dire que le 7% correspondant à des courants différents est différent.

Dans cette courbe, le courant de décharge est I1, et la tension correspondant à I1 dans cette courbe est représentée par CEDV2, qui est une fonction de I1. Si le courant change, il est également corrigé par 7% de la tension. Cette erreur est importante. On peut voir sur la courbe CEDV que la tension correspondant à 7% a en réalité une capacité restante de 30%. Si vous synchronisez ou apprenez selon 7%, et corrigez la capacité de charge complète, il y aura 23% de capacité perdue,

Par conséquent, une erreur importante est causée à ce moment, et cet algorithme doit corriger la tension de 7% en fonction du courant. La tension de 7% est appelée CEDV2, et la fonction de la tension à ce point est trouvée avec le courant. La fonction de la tension en ce point est trouvée avec le courant. Ainsi, dans le cas du courant I2, on obtient CEDV2, en fait, son rapport de tension est un peu plus faible,

Le CEDV2(I2) est en fait obtenu sur la base de calculs complexes. Sa formule est approximativement la suivante : CEDV=OCV(T,SOC)-I*R(T,SOC), C de CEDV est compensé, et EDV est terminé La tension de décharge, c'est-à-dire la tension de décharge de terminaison compensée, est en fait égale à la tension en circuit ouvert de la batterie moins la chute de tension due à la résistance interne.

La clé est que dans cette formule, OCV(T, SOC) peut trouver une fonction qui correspond mieux à la courbe, et cette courbe ne change pas beaucoup, mais la dernière courbe est une fonction de T et SOC, et il est difficile de trouver une fonction correspondante, de sorte que la formule est assez compliquée.

En raison de l'existence de différences de résistance interne, la précision de cette formule est limitée lors de son utilisation. Cela ne signifie pas que cette formule est universelle dans l'ensemble du processus de décharge. En général, lorsque nous utilisons cette formule pour calculer, elle est inférieure à 7%. Calculée avec cette formule, c'est-à-dire une relation fonctionnelle telle que R(T, SOC), qui peut être trouvée dans notre fiche technique, et la plage applicable est seulement la plage après 7% ou 12%.

C'est en fait suffisant, car le doigt de correction doit être corrigé à environ 7%, ce n'est donc pas un gros problème que sa plage d'application soit petite, donc avant 12%, le calcul de Coulomb est toujours utilisé pour l'intégration, et l'erreur causée par l'intégration du calcul de Coulomb peut être trouvée dans Après 12%, elle est compensée par la correction de la tension, ce qui est l'idée simple de l'algorithme CEDV.

Cette formule reflète la relation entre l'impédance, la température et l'état de charge. Cette relation reflète l'impédance de la batterie. Après avoir déterminé les paramètres généraux de cette formule, la relation entre l'impédance, la température et le pourcentage de capacité est déterminée. En fait, au fur et à mesure que la durée de vie de la batterie augmente, la résistance interne change, mais cette formule ne reflète pas la différence entre la résistance interne de la batterie et la durée de vie. Cette formule ne peut pas refléter cette différence.

Bien entendu, nos algorithmes ultérieurs ont été améliorés et une compensation linéaire a été ajoutée. Cela peut être fait dans nos puces avec CEDV, comme le BQ3060 de TI, l'ancien BQ2084, et le BQ2085, qui sont fabriqués avec l'algorithme CEDV.

Surveillance de l'électricité basée sur le comptage de coulomb

Avantages

- Non affecté par la distorsion de la mesure de la tension

- La précision est déterminée par le matériel d'intégration actuel

- Erreur de surveillance : 3-10% (en fonction des conditions de travail et d'utilisation)

Inconvénients

- Un cycle d'apprentissage est nécessaire pour mettre à jour Qmax

- La capacité de la batterie diminue avec l'âge

- Qmax moins portée : 3-5% (100 charges)

- Sans apprentissage, l'erreur de surveillance augmentera de 1% pour 10 charges.

- L'autodécharge doit être modélisée : inexacte

Le principal paramètre lié au vieillissement est l'impédance

Quels sont les avantages de la surveillance de l'électricité basée sur le comptage de coulomb ?
Étant donné qu'il calcule principalement la puissance sur la base de l'intégration du courant, la distorsion de la mesure de la tension a moins d'influence, et la précision du courant est déterminée par le matériel d'intégration du circuit. Si vous contrôlez relativement bien les paramètres de l'algorithme CEDV, l'erreur peut être contrôlée à 3% ou même moins. Si les paramètres correspondent au modèle de batterie réel, l'erreur peut être plus importante, et l'erreur globale peut être d'environ 3~10%, en fonction des conditions de travail et de l'utilisation.

Son inconvénient est ce que je viens de dire, car il utilise le comptage de coulomb, c'est-à-dire la quantité d'électricité chargée et la quantité d'électricité libérée pour le calcul de la capacité. Le principe est qu'il doit connaître la capacité de charge totale de la batterie avant de pouvoir calculer la capacité restante de la batterie. combien de capacité.

Cette capacité de charge totale doit généralement être mise à jour avant de quitter l'usine, car l'écart entre la capacité de charge totale et la capacité restante de la batterie est encore relativement important, et la capacité restante de la batterie ne peut pas être directement utilisée comme capacité de charge totale, de sorte que la batterie doit être fabriquée avant de quitter l'usine. La capacité de charge totale de la batterie est obtenue par le cycle de charge et de décharge, et la capacité de charge totale est obtenue en fonction du cycle par la jauge de carburant elle-même, mais le cycle doit être équipé d'outils spéciaux sur la ligne de production, ce qui prend beaucoup de temps.

En outre, la capacité de la batterie diminue également avec l'augmentation de la durée de vie. Bien sûr, la diminution n'est pas aussi importante que celle de l'impédance, mais il y aura une diminution de 3~5% après 100 charges et décharges. Cette diminution doit être compensée. Pourquoi ? Parce que dans le cas d'une utilisation réelle, toutes les décharges ne peuvent pas être apprises, parce que notre équipement électrique est sorti (téléphone mobile ou ordinateur portable) pour se décharger,

Il se peut qu'il ne soit pas toujours vide après une charge complète, ou qu'il ne soit pas inférieur à 7% pour vous permettre de mettre à jour la capacité de charge complète. En général, il peut être déchargé à moitié, ou l'adaptateur sera branché immédiatement après une petite décharge. Dans ce cas, la décharge est très superficielle et l'adaptateur n'a pas nécessairement la possibilité de mettre à jour la capacité de charge totale. S'il n'y a pas de mise à jour, l'erreur de chaque 10 fois de charge augmentera de 1%. Ainsi, l'erreur de Qmax augmentera de plus en plus si elle n'est pas mise à jour.

Par conséquent, dans le processus d'utilisation réelle, si vous utilisez un compteur d'électricité à l'ancienne, si vous avez une telle expérience, vous devrez peut-être charger et décharger complètement l'ordinateur portable une fois par mois, et le laisser constamment mettre à jour les paramètres Qmax à l'intérieur. relativement précis.

Une autre consiste à estimer l'autodécharge de la batterie, ce qui est inexact, car comme la technologie de surveillance de la puissance basée sur la tension que nous venons de mentionner, la puissance de la batterie est évaluée en fonction de la tension, puis de la quantité restante. Quant à la batterie, elle ne se soucie pas de la quantité d'électricité qu'elle contient.

S'il s'agit d'un compteur de coulomb, il évalue principalement la capacité non pas en fonction de la tension, mais en fonction de la charge et de la décharge du courant, la charge et la décharge à l'intérieur de la batterie, la puce de surveillance du compteur de coulomb ne peut pas surveiller ce courant, parce que le compteur de coulomb est connecté à l'extérieur de la batterie, et il ne peut que surveiller le courant entrant et sortant de la batterie, mais il ne peut pas mesurer le courant consommé à l'intérieur de la batterie.

Par conséquent, elle ne peut être estimée qu'à l'aide d'un modèle simple, et le résultat n'est donc pas très précis. Une fois la durée de vie retardée, l'erreur augmentera également, de sorte que le facteur de la batterie est relativement important. Vieillissement, le compteur de coulomb est plus limité dans le traitement du vieillissement, et il est affecté par le vieillissement. D'une part, la capacité diminue avec l'augmentation du vieillissement.

L'impédance d'une autre batterie augmente avec le vieillissement. Comme indiqué précédemment, lorsque l'impédance de la batterie augmente, l'erreur de calcul du CEDV de la batterie augmente également, car dans cette formule, l'impédance est uniquement liée à la température et au pourcentage de capacité, et l'estimation de la capacité est ajoutée, ce qui est en fait une estimation linéaire. 

il existe toujours une certaine différence avec la batterie réelle, de sorte que l'erreur deviendra de plus en plus importante en termes de contribution de l'impédance à la capacité causée par l'augmentation de l'âge de la batterie.

Par conséquent, l'algorithme CEDV prend en compte la correction de l'impédance de la batterie à la tension, mais il ne prend pas en compte le facteur de l'impédance de la batterie qui change avec le temps, ou alors il est relativement simple à prendre en compte. Par conséquent, la méthode traditionnelle de contrôle de la puissance peut utiliser la méthode de contrôle de la tension pour obtenir une capacité plus précise lorsqu'il n'y a pas de charge, et peut obtenir la capacité par comptage de coulomb lorsqu'il y a une charge, de sorte que ces deux méthodes sont complémentaires. En fait, les puces disponibles sur le marché utilisent essentiellement la combinaison de ces deux méthodes.

Avantages par rapport à une jauge de carburant classique

Gestion de la batterie Surveillance de la puissance du produit

La puce BQ3060 combine les deux technologies de surveillance de la tension et de comptage de coulomb.

Contrôle des questions

Par conséquent, qu'il s'agisse d'une jauge à carburant basée sur la tension ou d'une jauge à carburant basée sur l'intégration du courant, l'impédance qui a le plus d'impact sur le calcul de la capacité est l'impédance, et l'impact sur le vieillissement de cette impédance est basé sur un modèle linéaire simple. En d'autres termes, il n'y a pas d'effet de vieillissement de cette pièce au stade initial, parce que le modèle sur lequel elle est basée est relativement simple.

Par conséquent, le succès de l'adaptation à la batterie est en fait relativement faible, c'est-à-dire que l'erreur causée deviendra de plus en plus évidente avec le temps et les années. Par conséquent, l'un des facteurs qui a le plus d'impact sur le calcul de la puissance de la batterie est en fait l'impédance de la batterie. Si l'on obtient l'impédance de la batterie, la capacité de notre batterie peut être calculée avec plus de précision.