鋰離子電池容量計算之電壓法
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
先給出一個表格:如下,百分比是電池的剩余容量,右側(cè)是對應(yīng)的電池的開路電壓(OCV).
100%----4.20V
90%-----4.06V
80%-----3.98V
70%-----3.92V
60%-----3.87V
50%-----3.82V
40%-----3.79V
30%-----3.77V
20%-----3.74V
10%-----3.68V
5%------3.45V
0%------3.00V
以下是這個表格的來龍去脈.
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一.首先幾個概念解釋:
1.OCV:open circuit voltage的縮寫,開路電壓.
2.鋰離子電池:本篇討論的是目前手機上普遍采用的以4.2V恒壓限制充電的單節(jié)鋰離子電池.
3.mAh:電池容量的計量單位,實際就是電池中可以釋放為外部使用的電子的總數(shù).
折合物理上的標(biāo)準(zhǔn)的單位就是大家熟悉的庫侖.
庫侖的國際標(biāo)準(zhǔn)單位為電流乘于時間的安培秒.
1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6庫侖
mAh不是標(biāo)準(zhǔn)單位,但是這個單位可以很方便的用于計量和計算.
比如一顆900mAh的電池可以提供300mA恒流的持續(xù)3小時的供電能力.
4.fuel gauging:電量計量,原意是油量計量,后在電化學(xué)上被引用為電量計量的意思.
最科學(xué)的并且是最原始的電池的電量計量方法是對流經(jīng)的電子流量的統(tǒng)計.即庫侖計(coulomb count).
bigstar;要想獲得鋰離子電池的電量使用的正確情況,只有用庫侖計.就象大家家里面的水量計量用的水表的作用原理.要計算流經(jīng)的電荷的多少才能獲得鋰離子電池的電量使用情況.
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二.電壓與容量的關(guān)系
但是鋰離子電池有一個對電量計量很有用的特性,就是在放電的時候,電池電壓隨電量的流逝會逐漸降低,并且有相當(dāng)大的斜率.這就提供給我們另外一種近似 的電量計量途徑.取電池電壓的方法.就好像測量水箱里面的水面高度可以大概估計剩余的水量這個道理一樣.但是實際上電池的電壓比水箱里面的平靜的水面高度 測量要復(fù)雜的多.
用電壓來估計電池的剩余容量有以下幾個不穩(wěn)定性:
1.同一個電池,在同等剩余容量的情況下,電壓值因放電電流的大小而變化.
放電電流越大,電壓越低.在沒有電流的情況下,電壓最高.
2.環(huán)境溫度對電池電壓的影響, 溫度越低,同等容量電池電壓越低.
3.循環(huán)對電池放電平臺的影響,
隨著循環(huán)的進(jìn)行,鋰離子電池的放電平臺趨于惡化.放電平臺降低.所以相同電壓所代表的容量也相應(yīng)變化了.
4.不同廠家,不同容量的鋰離子電池,其放電的平臺略有差異.
5.不同類型的電極材料的鋰離子電池,放電平臺有較大差異.鈷鋰和錳鋰的放電平臺就完全不同.
以上這些都會造成電壓的波動和電壓的差異,使電池的容量顯示變的不穩(wěn)定
bigstar;bigstar;一臺手機上用電壓計量電池容量時,因為手機不可能一直處于小電流的待機狀態(tài).暫時的大電流的損耗,比如開背光, 放鈴聲,特別是通過,都會造成電池電壓很快降低.此時手機顯示的容量要降低得比實際容量降低更多.而當(dāng)大電流撤掉以后,電池的電壓會回升.這就會造成手機 容量顯示反而上升這種不合理的現(xiàn)象.
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三.電池電壓對電池容量的表格
說了這么多,下面給出一個標(biāo)準(zhǔn)的電壓對電池剩余容量的表格(左側(cè))
以及大電流恒流放電是電池電壓對容量的表格(右側(cè))
標(biāo)準(zhǔn)條件描述:
1.室溫
2.新的電池
3.完全充飽以后進(jìn)行GSM模擬放電
4.測量電池電壓時,關(guān)斷放電回路,測量電池開路電壓.排除放電電流對電壓的影響.
5.選用鈷鋰的電池,因為目前手機上大多選用的是鈷鋰.錳鋰很少.
大電流恒流放電條件描述:
1.室溫
2.新的電池
3.完全充飽以后進(jìn)行550mA的恒流放電
4.測量電池電壓時,不關(guān)斷放電回路,測量電池實際工作電壓.攜帶放電電流對電壓的影響.
5.選用鈷鋰的電池,因為目前手機上大多選用的是鈷鋰.錳鋰很少.
bigstar;bigstar;bigstar;bigstar;bigstar;
具體數(shù)據(jù)如下,以10%的容量間隔進(jìn)行劃分
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