友飛翔電子工程師聊聊電池電量顯示那些事！

智能電池，何為智能？因?yàn)樗?。電池的出現(xiàn)已經(jīng)上百年了，簡單的保護(hù)功能已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代社會(huì)的需求了，現(xiàn)在高端電池，用戶需要知道電池還剩多少電量，剩余時(shí)間，當(dāng)前電壓，電流，溫度等信息。

    早在20年前，電量計(jì)IC的還沒有出現(xiàn)，最早期的設(shè)計(jì)是單片機(jī)通過AD口檢測電池電壓來判斷電池的剩余電量，但是這種電壓檢測的方法對(duì)電池小電流放電，電池電量誤差還算準(zhǔn)確，因?yàn)殡妷褐饾u降低的，只要設(shè)置幾個(gè)固定的電壓點(diǎn)來判斷，如100%，75%，50%，25%，10%幾個(gè)容量對(duì)應(yīng)的電壓即可，如（圖一），如果大電流放電，就很不適合了，因?yàn)榇箅娏鞣烹?，電壓波?dòng)比較大，就像早期的手機(jī)一樣，沒有打電話之前顯示還有兩格電，通話中就直接提示電量不足 ，請及時(shí)充電，（如圖二），這就給會(huì)消費(fèi)者帶來誤解，說這是你產(chǎn)品有問題，明明還有兩格電，為什么通話不了，要求退貨換貨等一系列售后問題，其實(shí)這跟設(shè)計(jì)方案沒有多大關(guān)系，因?yàn)楫?dāng)時(shí)只有這樣的方案，沒有其他方案可以選，而且電池材料也不是那么穩(wěn)定和成熟。

圖一

圖二

    隨著科技的進(jìn)步，電池材料越來越穩(wěn)定，電池管理IC如春筍般的不斷冒出，不斷創(chuàng)新，不斷完善，最具代表性的如德州儀器，美信等國際大公司。市場上很多高端的產(chǎn)品都會(huì)用上電量計(jì)IC,何為電量計(jì)？顧名思義就是電池電量計(jì)算，計(jì)算電池剩余多少容量，剩余工作時(shí)間，電量計(jì)IC內(nèi)部集成了計(jì)量算法，如庫倫計(jì)數(shù)，阻抗跟蹤，卡曼濾波等算法，能夠通過電流，電壓，溫度，使用次數(shù)等參數(shù)計(jì)算出電池還剩多少容量，能夠支持使用多長時(shí)間，電量低了提醒用戶充電，常用電量計(jì)IC有BQ27541、DS2781、DS2782、BQ40Z50等。為何帶電量計(jì)IC的電池會(huì)賣那么貴呢？如果不了解智能電池生產(chǎn)工序，可能就只是片面的理解就是電池加板，加線，電池綜合測試儀測試通過后就出貨了，實(shí)際上生產(chǎn)智能電池遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有那么簡單，比這個(gè)復(fù)雜太多了，首先從電池的保護(hù)板開始，如何能讓主板知道電池的信息，那么保護(hù)板就要設(shè)計(jì)成帶通信的，通過通信與主板建立聯(lián)系，這樣主板需要什么樣的信息就可以直接讀取電量計(jì)存儲(chǔ)的信息，第二，設(shè)計(jì)保護(hù)板后，需要根據(jù)客戶要求的電芯學(xué)習(xí)CHEM_ID,何為CHEM_ID?ID是Ti公司集成了很多電池型號(hào)的老化數(shù)據(jù)，然后對(duì)每一款電池的類型編了號(hào)碼，我們學(xué)習(xí)這個(gè)ID就是匹配當(dāng)中的一款電池的老化數(shù)據(jù)，這樣電池以后的電量模型就以這個(gè)ID對(duì)應(yīng)的老化曲線進(jìn)行計(jì)算。學(xué)習(xí)這個(gè)ID并不容易，首先要根據(jù)電池的參數(shù)設(shè)置好，然后校準(zhǔn)電壓，溫度，電流；然后以0.2C充滿靜置2個(gè)小時(shí)，然后以0.2C放電至過放保護(hù)靜置5個(gè)小時(shí)；得到數(shù)據(jù)后上傳到Ti的官網(wǎng)，Ti的官網(wǎng)會(huì)返回一系列的ID號(hào)，選擇合適的ID號(hào)之后，寫入電量計(jì)IC,然后電池與保護(hù)板進(jìn)行電量計(jì)算老化測試，以0.2C充滿靜置2個(gè)小時(shí)，然后以0.1C放電至過放靜置5個(gè)小時(shí)，循環(huán)兩次，得到最新的滿充容量，電池阻抗更新，狀態(tài)的變化，就如BQ40Z50兩串的保護(hù)板，學(xué)習(xí)成功后，阻抗會(huì)更新成0055，Update圖三

Status更新成0e,學(xué)習(xí)完成后，如圖三、圖四；導(dǎo)出批量文件，做批量使用。保護(hù)燒錄老化數(shù)據(jù)后，電池組裝生產(chǎn)后，需要上充放電柜老化測試，老化電池容量。整一個(gè)生產(chǎn)過程非常復(fù)雜，不僅僅是單單一個(gè)電量計(jì)IC價(jià)格比普通保護(hù)IC的價(jià)格貴10倍，同樣電池組裝工序也復(fù)雜幾倍，所以為什么帶通信的電池會(huì)那么貴，但是貴有貴的好處，設(shè)備能夠準(zhǔn)確得到電池的電壓、溫度、電流、剩余容量、剩余時(shí)間等信息，避免設(shè)備關(guān)機(jī)造成損失。
   

未來的電池發(fā)展趨勢肯定是都是帶電量計(jì)的，現(xiàn)在不管什么行業(yè)都想把電池的性能發(fā)揮到極致，大到汽車電池，小到平時(shí)的穿戴設(shè)備，能夠精確的估算出電池還剩多少容量，剩余多少時(shí)間，因?yàn)殡姵卦缫呀?jīng)到滲透到我們生活中，我們生活中很多東西都離開不了電池，但是我們都得了一種病，叫電池電量焦慮癥，像我們手機(jī)電池一樣，每天都擔(dān)心不夠用，如出差怎么辦？找不到充電怎么辦？電池剩下50%了要不要充電？電池還能使用多久？這是我們目前生活中的通病，如果我們把電池的信息準(zhǔn)確的計(jì)算出來，那么我相信我們的這種焦慮癥會(huì)緩解！