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1、目录序2目录第一章电池电量监测基本知识1.1什么是电池电量监测技术51.2概要简介5.3第一部分：电池化学成分基本知识54电池化学容量Qx715可用容量Quse16电池电阻91.7电荷状态（SOC)91.8抗阻与温度和DOD有关101.9阻抗和容量随老化而变化11110新电池的阻抗差别121.1电池剩余容量（RM)11.电池化学成分概要4第二章老式的电池电量监测措施152.1目的：充足运用可用的电池容量12.2老式的电池包侧电量监测计1.3系统侧阻抗跟踪电量监测计172.电量监测计有哪些功能？7.5如何实现电量监测计18.基于电压的电量监测计19.7电池电阻22.8阻抗与温度和DD有关202.
2、9新电池的阻抗差别212.10电池瞬态响应2211电压弛豫和电荷状态误差232.12基于电压之电量监测的C误差24第三章基于电压的电量监测计2.基于电压的电量监测计63.基于库伦计数的电量监测273.3在完全放电之迈进行学习2734经补偿的放电终结电压（C)235基于库伦计数的电量监测303.6对于典型电量监测计的优势323.7电池管理产品-电池电量监测-BQ3060238问题考察33第四章阻抗跟踪技术的优势44.1电量监测4.2 OV = f (SOC, T)曲线的比较34.3如何测量 OCV ？64.4如何测量阻抗?364.对于老式电池容量学习的问题374.在未完全放电的状况下学习 Qmx
3、7第五章电量监测3951电量监测的好处39.2未得到使用的电池容量的含义435.3由于监测不精确而导致的损失444总结4附录：46第一章电池电量监测基本知识11什么是电池电量监测技术含义:电池电量监测是一种用于在所有的系统运营及空闲状况下预测电池容量的技术。l电池容量:比例至电量耗尽布满的时间73%毫安时(mh)瓦时（h）运营时间 6:23通话时间、限制时间等l可获得用于反映电池健康状况及安全诊断的其她数据1.健康状态.满充电容量电池电量监测技术重要是用来报告电池的容量，同步它一般也可以提供电池的健康状态和电池的满充容量。12概要简介l电池化学成分基本知识l老式的电池电量监测措施 基于电压 库
4、仑计数l阻抗跟踪技术及其优势1.3第一部分：电池化学成分基本知识一方面给人们简介的是某些跟电池电量计量有关的某些电池化学成分的知识。下图为:锂离子电池放电曲线:最优运营时间这里的三张图是在不同状况下测到的锂离子电池放电曲线图。随着放电速率、温度和老化状况变化关断电压可提供尽量长的运营时间。从这些图中我们一方面可以看到,在室温小电流状况下电池的电压在3.5V 之后会不久的发生跌落,虽然系统可以支持的最低电压可以到30V或.3V，但是由于到3.5之后电压会不久跌落,为了避免忽然关机导致的数据丢失或者加载文献的电路忽然中断,客户的应用系统一般的倾向于把电池的最低容量为零的参照点设立为.5V,如果在低
5、温或者大电流的状况下，或者在电池非常老化的状况下,如果还是把3.5V作为电量为零的参照点，那就会导致电池的可用容量大大的减少，人们可以从这些曲线上可以看到，在大电流状况下,基本上一开始放电的曲线就已经快到5V了,那么在老化或者低温的状况下也是类似的，因此如果固定的以3.作为容量为零的参照点,那在低温或者大电流状况，或者是接近老化的状况下，会导致所报告容量的缩减,为了避免这种状况，电池的容量需要根据温度、放电速率、电池的老化限度进行调节。锂离子电池的大电流放电能力可通过使用较厚或较薄的活性材料层在很宽的范畴内进行调节。活性材料层较薄意味着电池拥有较高的大电流放电能力,但能量密度则较低。笔记本电脑
6、中使用的原则1860圆柱形电池专为实现最大C速率放电而设计。然而,有些电池的额定规格则是专为0C放电而拟订的（用于便携式电动工具）,甚至有的电池能达到60C速率放电（用于气电混合动力汽车中的备用电源/再生制动）。大电流放电能力在低于的低温条件下将严重减少,这是由于有机电解液的低导电率所致。电解液的导电率良莠不齐,因此应查阅制造商提供的有关低温放电的数据，这一点很重要。1.4电池化学容量max有关电池电量监测技术里面,有一种比较重要的概念，就是电池的化学容量m。在这张图里面,红色的曲线和3.0的横坐标交叉点，相应的值就是Qmx。这个曲线是负载电流为0.1C的状况下测出来的,由于要测得Qmx必须保
7、证负载电流足够的小，理论上a是指电流趋近零时所能放出来的容量,但实际状况下,工程技术上是用很小的电流来做Qmx的测定，这里我们是用的0.1C的电流。那为什么是.1呢？这个概念在电池电量管理里面就是指电池的放电速率，C实际就是指如果电池的容量为2200mAh,电流为2200A就是1C,因此概念上就是小时内将1节电池完全放空所需要的电流。因此2mAh的电池相应的放电电流就是2200A,那0.5的放电电流相应的就是100m。 在这张图里面所提到的EV指的是系统或者电池自身可以支持的最低电压。在便携式应用中,有关电池功能性的重要问题是“它能持续工作多长的时间”?这是由活性材料的数量、它的比容量和电压特
8、性决定的。当电池放电时，其电压逐渐下降，直至达到设备可接受的最小电压(被称为“放电终结电压 EV”)为止,也就是如果在该电压下继续放电将导致电池受损。通过对放电过程中的传递电荷进行积分，我们可以测量在达到 DV 之前可以放电的容量 max。低速率锂离子电池放电期间的电压曲线在上面进行了图示。15可用容量Qse尚有一种相应的容量就是可用容量。由于刚刚讲的是电池的化学容量，电池的化学容量是在电流很小的时候测得的容量，它更多的是由电池自身的特性决定的。那实际在电池的使用过程中,这样多容量不是都可以放得出来的，在实际的使用过程中，由于有一定的放电电流，因此放电曲线会比开路电压曲线低,人们可以看到这条曲
9、线,由于存在电池的内阻,实际的放电曲线是蓝色的这条曲线，由蓝色的曲线和红色的曲线相应的值得到Quse,Qus实际指的是电池的可用容量，在这张曲线中我们发现，由于电池内阻的存在使这个曲线的位置往下移了，那么放电的时候会更早的达到放电终结电压,也就是更早的达到EDV，因此se一般是不不小于Qmax。 从这个曲线中我们也可以看出，电流越大，Qus会越小.。在这曲线当中,I*Ra就是指的由于内阻的存在，导致电池端电压的下降。16电池电阻电池的内阻对电池电压的监测是有很重要的影响的。基本的公式可以用这样一种公式来表达电池的内阻对电池电量监测的影响：=VocvIRbat这个公式里面Vc指的是电池的开路电压
10、，是指充放电电流，Rba是指的电池的内阻,V是指电池的端电压。电池的阻抗实际是受诸多因数影响的，受到环境温度、电池的容量比例、电池的老化限度的影响。它是这些变量中一种非常复杂的函数。目前要得到这个函数的具体体现式是非常困难的，因此实际常常用实测的措施来得到阻抗,也就是用差分表的措施来得到阻抗。那么这个电池的内阻一般在次充放电之后会增长倍，这是一种经验值。同一批电池之间的偏差控制得比较好的大概可以控制在015%左右，不同电池的制造商生产的电池内阻的偏差往往会更大。因此电池内阻是在生产当中很难把它的偏差控制得小的一种变量,电池的内阻是一种非常难控制的变量，也是非常重要的一种变量。1.7电荷状态（S
11、C)刚刚讲到的是SOC,OC实际是指的容量比例,也就是人们常常在使用手机或者平板电脑的时候屏幕角上的容量比例,容量比例的意义是说电池在某种状态下到放空之间还剩余多少电量。英文的缩写叫C，也就是Sate O hrg,因此也可以直接翻译成电荷状态，由于har就是指的电荷的意思。那么显然对一种布满了的电池电压比例,或者电荷状态,就等于1；对一种完全放空的电池电压比例就等于0。因此电压比例的公式SOC等于这条曲线上的Q(状态A时相应的剩余容量）除以电池的化学容量Qax。跟电量比例相应的一种概念是DOD，DOD指的是放电的深度，英文是Deph OfDischrg。那显然在充电比例或者容量比例为1的时候,
12、那么放电深度应当是0；反过来容量比例为0的时候，放电深度就应当是1。我们在I的诸多文档当中会遇到DOD这个概念，DO事实上和SC是一种相对的概念,它们表达的事实上是同一种意思,就是电池里面剩余的电量是多少,或者说这个电池从满充状态到目前已经放了多少电了,是表达这种限度的。1.抗阻与温度和DD有关那么电池的阻抗受影响比较大的有温度和容量比例，也可以用刚刚所说的放电深度来表达,也就是DD来表达。从这张曲线我们可以看出某些基本的趋势，从图中可以看出放电比例越大、放电深度越大，那么电池的内阻就越大,由于这条曲线上纵坐标指的是电池内阻，它的单位是欧姆；横坐标指的是放电比例,也就是DD。不同颜色的曲线表达
13、的是不同温度下测的的数据，显然在同一种温度下面,放电比例越大，也就是放电越深,那它的电池内阻就越大。那么我们在这张图上还可以看到，在同样的DO下,也就是同样的容量比例下，温度越低，电池的内阻也相应的越大。这是一种基本的概念，这是人们要对电池所形成的一种基本的结识。1.9阻抗和容量随老化而变化电池的内阻除了和温度、容量比例有关,此外一种影响比较大的因数就是电池的使用年限,也就是电池的老化限度。一般电池在100次重放电之后，化学容量会减少35%，这个容量减少还不是很明显,但是它的阻抗变化就比较明显了,在100次充放电之后阻抗可以增长几乎倍。人们可以从这2张图中看出来，左边的这张图是第次和第100次
14、的放电曲线画在一起的一张图,从这张图中可以看出来放电次数的增长对容量减少的影响还不是很大。但是放电速率的增长对内阻的影响是很大的,右边这张图指的是电池的内阻和放电次数增长的关系,这里面有诸多条曲线,这张图的横坐标是测电池内阻时所用的频率,纵坐标是指电池的内阻。这张图中我们可以看出来,在频率很低的状况下，最下面的那条曲线是第1次在不同频率下测得的一条曲线,最上面的那条曲线是第100次在不同频率下测得的电池内阻的曲线，这2条曲线在于纵坐标交点的值基本相差了1倍，因此说100次循环之后，电池的内阻增长了倍。这里的内阻横坐标用的是频率,表达在频率很低的状况下,内阻的变化随着循环次数的增长是很明显的，但
15、是反过来讲,随着频率的升高，例如说：测试负载的变化频率升高到1KZ的时候，内阻的变化基本可以忽视不计了,人们可以看到这样多曲线基本都汇聚到同一点去了。那么事实上对我们电池电量监测影响大的是什么样的阻抗呢?是在频率比较低或者是直流状况下的阻抗，因此我们应当看右边这张图曲线和纵坐标的2个交点,从这个交点上我们可以看出，循环次数对电池的直流内阻影响。1.10新电池的阻抗差别这张图体现的是新电池阻抗的差别。电池的工艺构造上是一层一层叠起来或者一层一层卷起来的,因此电池正负极之间从外部看上去,可以看到有电容的特性，也有电阻的特性，也有电感的特性。因此整个电池来讲,如果要测量它的阻抗，阻抗可以分为实部和虚部,在这张图中,我们用一种交变的负载去测定电池的内阻,这个电池的变化频率,也就是负载电流
