TI电池电量监测基础知识讲义-3阻抗跟踪技术的优势
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利用阻抗跟踪TM电量计改善电池备用系统的LiFePO4电池平衡TI 的阻抗跟踪TM电池电量计技术是一种专有算法,它可获取随时间变化的电量和阻抗信息,从而精确地计算出充电状态(SOC)和剩余电量。
电池备用电源应用中,每隔几天电池便会出现短暂的充电以对自放电进行再补充,很少会出现完全放电的情况。
在处理这种应用时,我们需要知道一些特殊条件。
使用磷酸铁锂(lithium-iron-phosphate,即LiFePO4)电池时,必须关闭电量计的平衡功能,或者必须使用一种增强型固件。
本文将介绍一款TI专门为bq20z45-R1电量监测计而开发的固件,它对数据闪存参数进行编程以实现正常电池循环和最佳的平衡结果。
我们还将介绍当正常工作状态下闭关平衡功能时实现离线电池平衡的一些原则。
图1显示了TI经过约10年的分析所得出的所有锂离子电池的单电池、开路电压(OCV)电压密度曲线图与放电深度(DOD)的对比情况。
(DOD刚好为1/SOC。
)您可以看到,SOC曲线的很大一部分,LiFePO4电池的电压均非常扁平。
这种电压扁平,导致很难通过阻抗跟踪算法精确地估算电池平衡所需的SOC。
在充电结束时(约0% DOD),电压上升明显,其导致明显的电池到电池电压发散,从而进一步使SOC估算和电池平衡变得更加复杂。
图1 锂电池的电压密度曲线消除工作期间的Qmax更新在现场运行时,允许无Qmax更新。
尽管不要求,但是一种高度可靠电池备用电源应用的理想情况是,通过制造工艺期间的完全放电来确定封装的Qmax。
知道Qmax以后,无需再更新Qmax。
确定初始Qmax的事件表1显示了bq20z45-R1的典型增强型数据闪存参数,其固件为7.02版,必须通过TI 的bq评估软件工具进行修改,以实现一次Qmax更新。
这些特殊参数均受到保护(类别为“隐藏”),但可通过TI的应用技术人员解锁。
表1的电池参数来自TI数据库,用于404化学ID的2串联、2并联(2s2p)2500mAh LiFePO4电池组。
阻抗测量在电解液离子电导率中的应用阻抗测量是一种常用的电化学技术,可以用于评估电解液中的离子电导率。
离子电导率是指电解液中离子在电场作用下传导电流的能力,是衡量电解液导电性能的重要指标。
阻抗测量通过测量电解液中的电流和电压之间的关系,可以准确地确定电解液的离子电导率。
在阻抗测量中,通常使用交流电源和电极将电流引入电解液中。
通过测量电极上的电压和电流的相位差以及幅度,可以计算得到电解液的阻抗。
阻抗是电压和电流之间的复数比值,其中实部表示电阻,虚部表示电容或电感。
通过测量不同频率下的电流和电压,可以得到电解液的阻抗频谱,进而推断出电解液中的离子电导率。
阻抗测量的应用十分广泛。
阻抗测量在电化学领域中被广泛应用于电解液的电导性能研究。
电解液的电导率影响着电池、燃料电池、电解质电容器等能源设备的性能,通过阻抗测量可以评估电解液的离子导电能力,为材料的研发和性能优化提供依据。
阻抗测量在环境监测中也有重要应用。
在水处理中,阻抗测量可以监控水中的离子浓度和电导性,从而评估水的质量和污染程度。
阻抗测量还可用于地下水和土壤中离子迁移和扩散的研究,为环境保护提供科学依据。
阻抗测量还在药物研究和生物医学领域中得到应用。
在药物研发中,阻抗测量可以用于评估药物离子在生理液体中的释放和传输行为,为药物控释系统的设计和优化提供指导。
在生物医学领域,阻抗测量被广泛应用于生物体内离子传输和细胞膜电活动的研究,为了解生物体内离子平衡、细胞功能以及疾病发生机制提供重要信息。
总结起来,阻抗测量在电解液离子电导率评估中具有重要应用。
通过测量电解液中的电流和电压之间的关系,可以准确地评估电解液的离子电导率,为各种领域的研究、开发和应用提供了重要的工具和依据。
阻抗测量的广泛应用将进一步推动材料科学、能源技术、环境保护和生物医学的发展。
阻抗测量方法在各个领域中的重要应用众多,这些应用为研发和性能优化提供了依据,并推动了科学技术的进步。
下面将进一步探讨阻抗测量在多个领域中的具体应用和优势。
针对多体锂离子电池组的电池电量监测计——第二部分作者:Sihua Wen ,德州仪器 (TI )阻抗跟踪电池电量监测的工作原理如图 3 所示,阻抗跟踪电池电量监测计 IC 可以精确地测量下列主要参数:● OCV :当电池处于松弛模式时,电池的开路电压;● 电池阻抗:,仅在放电时进行测量; ● PassedCharge :在电池放电或充电期间对电荷或库仑的积分;● Q Max :电池最大的化学容量;● SOC :在任何时候的充电状态,定义为 SOC= Q D / Q Max ,其中,Q D 是由完全放电状态计算得出的 PassedCharge ;● RM :剩余电量;● FCC :完全充满时的容量,从满充电状态到终止电压所通过的电荷量;图 3:在有负载的情况下,电池的 OCV 特性和放电曲线SOC对于特殊的锂离子电池化学特性来说,因为 SOC 和 OCV 之间存在密切的相互关系,所以,可以从电池的 OCV 来估计其 SOC 。
当电池处于松弛模式时,所测得的 OCV I 被定义为电池的状态,此时其电流小于一个给定的阀值(如 10mA )且电池的电压稳定。
然后,就可以利用预先定义的 OCV-SOC 关系来确定 SOC 。
这就为后来的放电或充电周期标记了一个最初的电池状态,并且当系统处于低功耗模式时完成,如关机时。
阻抗如图 3 所示,当便携式设备处于正常工作模式时,负载电流会影响电池的放电曲(OCV) 特性的偏差。
当施加负载时,有负载情况下所测得的电固件中实施的电压仿真,就可以计算剩余电量 (RM)。
仿真SOC FINAL 开始,并利用 4% 的 SOC 增量连续地计算同一负载条件下将FI 线并导致开路电压 压与在当前充电状态 (SOC) 下电池化学性质的特定 OCV 之间存在差异,通过测量两个电压之差,可以测量每一个电池的阻抗。
该电压差除以施加的负载电流可以得出阻抗 R 。
此外,阻抗与测量时的温度有关,要将该阻抗代入模型之中才能解决温度效应问题。
三点式交流阻抗方法快速监控锂离子电池寿命衰降通常我们认为锂离子电池寿命衰降大都与界面副反应有关,例如估计持续的SEI膜生长,正极表面结构变化等,界面副反应在导致电池可逆容量衰降的同时还会引起电池内阻的增加,因此内阻常常被用作反映电池寿命衰降的一个重要的指标。
锂离子电池的内阻分为两种:一种是直流内阻,通常通过脉冲放电的方式测量,主要能够反应电池内部极化和欧姆阻抗的情况;一种是交流阻抗,交流内阻能够反应的信息则比较丰富,例如电池欧姆阻抗、电荷交换阻抗和扩散阻抗等都能够清晰的反映在交流阻抗图谱中,通过等效电路拟合我们能够区分锂离子电池中这几种不同的阻抗形式。
然而,交流阻抗测试非常耗费时间,我们以100KHz-0.01Hz这样的一个常规交流阻抗测试为例,其耗时可达15分钟以上,严重影响了测试效率,因此交流阻抗测试仅仅是作为实验中一种研究手段使用。
近日,国防科技大学的XingZhou(第一作者)和清华大学的Minggao Ouyang(通讯作者)等人采用三点交流阻抗方法对锂离子电池的容量衰降进行检测,不但大幅缩短了测试时间,还很好的保证了测试精度,并实现对欧姆阻抗RO、接触阻抗RC和SEI膜阻抗RSEI区分,对于交流阻抗方法在锂离子电池寿命衰降实时监测中的应用具有非常重要的意义。
交流阻抗的测试原理是通过电池内部不同阻抗类型的反映速度不同(弛豫时间)来实现对电池内部阻抗的区分,在较高的频率下反映的是反应速度较快的欧姆阻抗,随后中频段是稍慢的SEI膜阻抗、电荷交换阻抗,在低频段则主要速度最慢的固相扩散阻抗。
实验中Xing Zhou将电池的阻抗分为五个部分:1)欧姆阻抗RO,主要来自电解液离子阻抗和电极的电子阻抗;2)接触阻抗RC,主要来自活性物质颗粒之间,以及活性物质颗粒与集流体之间的接触阻抗;3)SEI膜阻抗RSEI,主要来自SEI膜;4)电荷交换阻抗RCT,主要来自正负极界面的电化学反应;5)扩散阻抗RD,主要来自Li+在活性物质内部扩散。
电池测试基础知识-概述说明以及解释1.引言1.1 概述电池测试是一种广泛应用于电池行业的重要技术手段,旨在评估电池的性能、安全性和可靠性。
随着电力需求的增加和可再生能源的推广应用,电池作为一种重要的能源储存装置,其性能和寿命对能源领域的发展至关重要。
电池测试的概念是基于对电池的输入和输出进行详细测试和分析,以评估其性能指标。
这些指标包括电池的电压特性、容量、循环寿命、充放电效率等。
通过电池测试,可以了解电池的工作原理、性能特点以及故障原因,为电池的设计、选择和应用提供科学依据。
在电池测试中,常用的测试方法包括充放电测试、循环测试、容量测试、内阻测试等。
这些测试可以通过实验室设备和仪器进行,也可以利用计算机模拟和数值计算进行。
通过这些测试,可以全面了解电池的工作状态和长期使用性能,为电池的可靠性验证和性能改善提供重要数据支持。
电池测试的重要性不言而喻。
首先,电池作为一种能源储存装置,其性能和可靠性直接影响到能源领域的发展。
仅靠感性认知无法准确评估电池的性能,只有通过科学的测试方法才能了解其真正的性能表现。
其次,电池测试可以帮助提高电池的安全性。
通过对电池的安全性能进行测试,可以及时发现潜在的安全隐患,从而采取相应的措施确保使用过程的安全。
另外,电池测试还可以指导电池的设计和制造过程,提高产品的质量和可靠性。
综上所述,电池测试是电池行业中至关重要的一环。
通过对电池的详细测试和分析,可以全面了解其性能和可靠性,为电池的设计、选择和应用提供科学依据。
随着未来能源需求的不断增长和电池技术的不断进步,电池测试将继续发挥重要作用,促进电池行业的健康发展。
1.2文章结构文章结构部分的内容如下:1.2 文章结构本文将分为三个主要部分进行讨论。
首先,在引言部分,我们将概述电池测试的重要性和本文的目的。
接下来,在正文部分,我们将介绍电池测试的背景知识,包括电池的基本原理、不同类型的电池以及电池测试的常见方法和标准。
随后,我们将重点讨论电池测试的重要性,涵盖电池测试在电子设备、新能源领域等方面的应用,并强调电池测试对产品安全、性能和可靠性的重要性。
TI阻抗跟踪算法技术解决电池电量报告不
准确性问题
自查报告。
题目,以 TI阻抗跟踪算法技术解决电池电量报告不准确性问题。
自查人,XXX。
自查日期,XXXX年XX月XX日。
自查内容:
在本次自查中,我对以TI阻抗跟踪算法技术解决电池电量报告不准确性问题进行了深入的研究和分析。
首先,我对电池电量报告不准确性问题进行了全面的了解。
我发现,传统的电池电量报告往往存在着误差较大的问题,这会给用户带来不便和困扰。
因此,采用新的技术来解决这一问题显得尤为重要。
接着,我对TI阻抗跟踪算法技术进行了深入的学习和探讨。
我了解到,这项技术能够通过对电池的阻抗进行跟踪,从而实现对电池电量的精准测量。
这一技术的应用将大大提高电池电量报告的准确性,为用户提供更加可靠的电量信息。
最后,我对这一技术在实际应用中的效果进行了分析。
通过查阅相关文献和资料,我发现TI阻抗跟踪算法技术已经在一些电池管理系统中得到了广泛的应用,并取得了良好的效果。
这表明,采用这一技术来解决电池电量报告不准确性问题是可行的,并且具有实际的应用前景。
总结起来,通过本次自查,我对以TI阻抗跟踪算法技术解决电池电量报告不准确性问题有了更加深入的认识和了解。
我相信,这一技术的应用将为解决电池电量报告不准确性问题提供有效的解决方案,为用户带来更好的使用体验。
应用阻抗跟踪电池电量计技术延长电池寿命TI的阻抗跟踪电池电量计技术是一种功能强大的自适应算法,其会记住电池特性随时间的变化情况。
将这种算法与电池组具体的化学属性结合可以非常准确地知道电池的充电状态(SOC),从而延长电池组使用寿命。
然而,更新电池总化学容量(Qmax)相关信息要求具备某些条件。
磷酸铁锂(LiFePO4)电池的极端稳定电压状态下要完成这项工作变得较为困难(请参见图1),特别是如果无法对电池完全放电且让其休息数小时那就更加困难了。
图1显示了典型开路电压(OCV) 特性与钴酸锂(LiCoO2) 和磷酸铁锂(LiFePO4)电池化学属性放电深度(DOD) 的关系。
本文主要讨论参考文献1和参考文献2的阻抗跟踪技术。
图1:基于DOD的电池OCV测量TI建议所有磷酸铁锂电池都使用阻抗跟踪3 (IT3) 算法。
IT3对早期阻抗跟踪算法的改进包括:●通过更好的温度补偿实现更佳的低温性能●更多滤波,以防止出现SOC容量跳跃●更高的精度,用于磷酸铁锂电池的非理想OCV读取●保守的剩余容量估算,以及额外的负载选择配置IT3包括在TI的bq20z4x、bq20z6x和bq27541-V200电量监测计中(所列并非全部)。
Qmax更新的典型条件阻抗跟踪算法将Qmax定义为电池的总化学容量,其以毫安小时(mAh)计算。
一次正确的Qmax更新,必须满足下列两个条件:1、两个OCV测量必须在不合格电压范围以外进行,基于TI确定的电池化学身份(ID)编码。
只能对一块闲置电池(没有进行数小时的充电或者放电)进行OCV测量。
参考文献3列出了一些不合格电压范围,其中一些显示在表1中。
我们可以看到,就化学ID编码100而言,如果任何电池电压超出3737mV或者低于3800mV则不允许进行OCV测量。
实际上,这就是OCV测量获得最佳精确度的“禁用”范围。
虽然本文给出了SOC百分比,但电量计仅根据电压来确定不合格范围。
表1:摘选自参考文献3,其根据Qmax更新的化学属性列出不合格的电压范围2、最小通过电荷量必须由电量计进行综合。
TI针对电源管理推出Impedance Track™技术(华强电子世界网讯)日前,德州仪器 (TI) 凭借其在电池管理方面雄厚的研发实力宣布推出一款功能独特的“电量监测计”技术,能够在电池整个寿命周期内以高达 99% 的精确度计算锂电池组的剩余电量。
新型Impedance Track™ 技术使便携式医疗设备、工业设备以及笔记本的设计人员和用户能够延长电池使用寿命,并始终能了解电池内剩余的可用能量。
TI 的创新型阻抗跟踪技术可精确监测阻抗改变或由电池老化、温度以及循环模式造成的电阻,从而准确预计双节池组、三节电池组和四节电池组的运行时间。
该技术集成在TI 基于闪存的 bq20z8x 电量监测计芯片组中,在电池组处于静止状态时,通过在相应的温度下关联电池组的空载电压和充电状态可以分析出准确的电荷状态。
该技术能够从静态电压中明确得出准确的“起始和终止位置”,并从相应的容量差中得出总容量,从而消除了完全充电与放电的必要。
对于如心脏起搏器等特定应用或用于电信系统(从不完全放电)中的电池组而言,阻抗跟踪将确保我们始终能够实时获得准确的电量信息。
阻抗跟踪依靠动态建模算法得知电池随着老化、温度或使用产生了多少衰减,并关联电池电解槽中阳极/阴极的典型化学属性,而跟电池属于何种品牌无关。
事实上,阻抗跟踪允许在同一电池组中混合使用来自不同制造商的电池,这就实现了电源的灵活性与持续性。
目前许多电量监测计集成电路技术均依赖静态而不可靠的建模技术,要求创建大型数据库才能测量数百种可用电池参数的具体属性。
而即将获得专利的阻抗跟踪技术能够显著降低 OED 及 OEM 厂商所需的开发与实施设置时间,可保证获得正确的特性,因为我们再也不需要什么数据库了。
双芯片 bq20z8x 电量监测计通过系统管理总线 (SMBus) 接口向系统主机控制器报告电量信息。
诸如 TMS320C55x 数字信号处理器等主机控制器管理剩余电池电量的目的在于进一步延长系统的运行时间。
TI阻抗跟踪算法技术解决电池电量报告不准确性问题英文回答:TI Impedance Track Algorithm Technology Tackles Battery Inaccuracy Reporting。
Battery life reporting inaccuracy is a pervasive issue that has plagued portable electronic devices for years. This inaccuracy stems from various factors, including battery aging, temperature fluctuations, and manufacturing variations. Over time, batteries lose their ability to hold a charge, leading to inconsistent and unpredictable power levels. This inconsistency can cause frustration for users who rely on their devices to stay connected and productive throughout the day.Traditional methods for estimating battery life rely on voltage measurements. However, voltage alone is not a reliable indicator of battery capacity. Batteries canexhibit a relatively flat voltage profile during discharge, making it challenging to accurately determine the remaining charge. This limitation can lead to significant errors in battery life reporting, often resulting in premature device shutdowns or unexpected power outages.TI's Impedance Track algorithm technology addressesthis issue by employing a more comprehensive approach to battery characterization. By combining voltage measurements with impedance measurements, our algorithm provides ahighly accurate and dynamic representation of battery capacity. The impedance measurement serves as a complementary indicator of battery health, enabling the algorithm to compensate for voltage variations and aging effects.The Impedance Track algorithm operates by monitoring the battery's impedance over time. As the battery discharges, its internal resistance increases. This increase in resistance is reflected in the impedance measurement, providing valuable insights into the battery's overall health and remaining capacity.The beauty of the Impedance Track algorithm lies in its adaptive nature. The algorithm constantly learns andupdates its battery model based on ongoing measurements. This learning process allows the algorithm to account for individual battery characteristics, ensuring highlyaccurate reporting regardless of the specific battery typeor usage patterns.The benefits of TI's Impedance Track algorithm technology extend beyond improved battery life reporting.By providing a comprehensive understanding of battery health, our algorithm enables more efficient power management. Devices can optimize their power consumption based on the real-time battery status, extending batterylife even further.In conclusion, TI's Impedance Track algorithmtechnology revolutionizes the way we estimate battery life. By leveraging impedance measurements in addition to voltage, our algorithm delivers highly accurate and dynamic battery reporting. This breakthrough technology paves the way formore reliable and user-friendly portable electronic devices, empowering users to stay connected and productivethroughout their day.中文回答:TI阻抗跟踪算法技术解决电池电量报告不准确性问题。