實施電池電量計可以通過多種方式完成，包括使用電壓測量或庫侖計數(shù)。雖然使用電壓測量一直是一種流行的選擇方法，但它不能產(chǎn)生最準(zhǔn)確的結(jié)果。本應(yīng)用紀(jì)要研究了基于電壓的鋰離子和鎳氫電池電量計方法。提供的數(shù)據(jù)表明，當(dāng)電池經(jīng)受不同溫度和放電率的真實條件時，將電壓測量作為電量計方法時引入的高度誤差。

與庫侖計數(shù)相比，通過簡單地測量電池的電壓水平來確定電池的剩余容量可能更便宜，并且使用更少的主機(jī)CPU計算能力，但在實際條件下，僅電壓測量可能會產(chǎn)生很大的誤導(dǎo)。雖然給定電池的電壓水平在放電過程中確實會不斷下降，但電壓水平與剩余電荷的關(guān)系隨著電池溫度和放電速率而變化很大。圖1顯示了鎳氫（NiMH）電池在不同溫度和不同放電速率下放電時的電壓曲線。

圖1.NiMH在整個溫度（0.1C / 0.7C）范圍內(nèi)放電。

圖1強(qiáng)調(diào)的一點是電池電壓與其剩余電荷之間的關(guān)系。上圖中電池的剩余電量可以通過將其放電率乘以完全放電前的剩余秒數(shù)來計算。表1和表2顯示了剩余電荷值（以毫安小時為單位）與電池電壓的關(guān)系。表2沒有較高電壓電平的值，因為較高的放電速率會立即降低電池的啟動電壓電平。

這兩個表中的數(shù)據(jù)表明，對于給定的測量電壓，電池的剩余容量可能會有很大差異。圖2顯示了在給定放電速率和電池電壓下，在指定溫度范圍內(nèi)遇到的剩余容量的最大百分比變化，以20°C剩余容量數(shù)為基準(zhǔn)。該最大百分比變化是基于電壓的電量計在指定溫度范圍內(nèi)的最大誤差。例如，在1.2V電池電壓和0.7C放電速率下，-20°C至60°C范圍內(nèi)的最大誤差是從-20°C值到20°C基線的百分比變化，或（2240.27-404.28）/2240.27 = 82%。數(shù)據(jù)分為 0° 至 40° 和 -20° 至 60° 溫度范圍，以表明即使在正常工作條件下，誤差也可能很大。另請注意，放電電流越大，測量誤差越大。

圖2.NiMH 不同放電率和溫度范圍的最大誤差 （%）。

還收集了鋰離子（Li+）電池的類似數(shù)據(jù)。結(jié)果如下表和圖所示。請注意，鋰離子電池的標(biāo)稱容量約為鎳氫電池的三分之一。兩種像元類型的百分比誤差相似。

圖3.Li+最大誤差（%），適用于不同的放電率和溫度范圍。

如果電池的溫度和放電速率已知，系統(tǒng)可以糾正此錯誤。但是，如果包括這些測量，則該過程將變得比庫侖計數(shù)方法更復(fù)雜和昂貴，并且不會提供任何顯著優(yōu)勢。請參閱達(dá)拉斯半導(dǎo)體的應(yīng)用說明AN131“使用達(dá)拉斯半導(dǎo)體器件進(jìn)行Li+燃料測量”，了解如何進(jìn)一步提高達(dá)拉斯庫侖計數(shù)器件的精度。聯(lián)系電池管理營銷部以獲取文檔副本。

該實驗的數(shù)據(jù)是從額定容量為4mAH的3/3500A尺寸鎳氫電池和額定容量為4mAH的3/1250A尺寸鋰離子電池中收集的。NiMH電池在環(huán)境溫度下以1C速率充電，直到電池電壓從峰值下降3mV。Li+以1C的速率充電，直到達(dá)到4.2的電池電壓。充電在恒定的 4.2 伏下完成，直到充電電流降至 C/20 或 70mA 以下。在以不同的速率和溫度放電期間，以30秒的間隔記錄電池的電壓水平。NiMH電池被認(rèn)為在1.0伏特下完全放電，Li+在2.5伏下完全放電。使用吉時利 2304A DVM/電源進(jìn)行測量。細(xì)胞的溫度由Tenney環(huán)境室調(diào)節(jié)。

審核編輯：郭婷