鋰電池容量計(jì)算

1、鋰離子電池容量的測算 鋰離子電池開路電壓與電池容量的對(duì)應(yīng)關(guān)系分析先給出一個(gè)表格:如下,百分比是電池的剩余容量,右側(cè)是對(duì)應(yīng)的電池的開路電壓(OCV).100%-4.20V90%-4.06V80%-3.98V70%-3.92V60%-3.87V50%-3.82V40%-3.79V30%-3.77V20%-3.74V10%-3.68V5%-3.45V0%-3.00V以下是這個(gè)表格的來龍去脈.一.首先幾個(gè)概念解釋:1.OCVpen circuit voltage的縮寫,開路電壓.2.鋰離子電池:本篇爭辯的是目前手機(jī)上普遍接受的以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(jì)量單位,實(shí)際

2、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)的單位就是大家生疏的庫侖. 庫侖的國際標(biāo)準(zhǔn)單位為電流乘于時(shí)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(gè)單位可以很便利的用于計(jì)量和計(jì)算. 比如一顆900mAh的電池可以供應(yīng)300mA恒流的持續(xù)3小時(shí)的供電力量.4.fuel gauging:電量計(jì)量,原意是油量計(jì)量,后在電化學(xué)上被引用為電量計(jì)量的意思. 最科學(xué)的并且是最原始的電池的電量計(jì)量方法是對(duì)流經(jīng)的電子流量的統(tǒng)計(jì).即庫侖計(jì)(coulomb count).要想獲得鋰離子電池的電量使用的正確狀況,只有用庫侖計(jì).就象大家家里面的

3、水量計(jì)量用的水表的作用原理.要計(jì)算流經(jīng)的電荷的多少才能獲得鋰離子電池的電量使用狀況.二.電壓與容量的關(guān)系但是鋰離子電池有一個(gè)對(duì)電量計(jì)量很有用的特性,就是在放電的時(shí)候,電池電壓隨電量的消逝會(huì)漸漸降低,并且有相當(dāng)大的斜率.這就供應(yīng)應(yīng)我們另外一種近似的電量計(jì)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或許估量剩余的水量這個(gè)道理一樣.但是實(shí)際上電池的電壓比水箱里面的安靜的水面高度測量要簡單的多.用電壓來估量電池的剩余容量有以下幾個(gè)不穩(wěn)定性:1.同一個(gè)電池,在同等剩余容量的狀況下,電壓值因放電電流的大小而變化. 放電電流越大,電壓越低.在沒有電流的狀況下,電壓最高.2.環(huán)境溫度對(duì)電池電壓的

4、影響, 溫度越低,同等容量電池電壓越低.3.循環(huán)對(duì)電池放電平臺(tái)的影響, 隨著循環(huán)的進(jìn)行,鋰離子電池的放電平臺(tái)趨于惡化.放電平臺(tái)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(tái)略有差異.5.不同類型的電極材料的鋰離子電池,放電平臺(tái)有較大差異.鈷鋰和錳鋰的放電平臺(tái)就完全不同. 以上這些都會(huì)造成電壓的波動(dòng)和電壓的差異,使電池的容量顯示變的不穩(wěn)定一臺(tái)手機(jī)上用電壓計(jì)量電池容量時(shí),由于手機(jī)不行能始終處于小電流的待機(jī)狀態(tài).臨時(shí)的大電流的損耗,比如開背光,放鈴聲,特殊是通過,都會(huì)造成電池電壓很快降低.此時(shí)手機(jī)顯示的容量要降低得比實(shí)際容量降低更多.而當(dāng)大電流撤掉以后,

5、電池的電壓會(huì)回升.這就會(huì)造成手機(jī)容量顯示反而上升這種不合理的現(xiàn)象.三.電池電壓對(duì)電池容量的表格說了這么多,下面給出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電壓對(duì)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(duì)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(shí),關(guān)斷放電回路,測量電池開路電壓.排解放電電流對(duì)電壓的影響.5.選用鈷鋰的電池,由于目前手機(jī)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(shí),不關(guān)斷放電回路,測量電池實(shí)際工作電壓.攜帶放電電流對(duì)電壓的影響.5.選用鈷鋰的電池,

6、由于目前手機(jī)上大多選用的是鈷鋰.錳鋰很少.具體數(shù)據(jù)如下,以10%的容量間隔進(jìn)行劃分OCV電壓對(duì)容量關(guān)系 550mA恒流放電電壓對(duì)容量關(guān)系100%-4.20V 100%-4.20V 90%-4.06V 90%-3.97V80%-3.98V 80%-3.87V70%-3.92V 70%-3.79V60%-3.87V 60%-3.73V50%-3.82V 50%-3.68V40%-3.79V 40%-3.65V30%-3.77V 30%-3.62V20%-3.74V 20%-3.58V10%-3.68V 10%-3.51V5%-3.45V 5%-3.42V0%-3.00V 0%-3.00V以上數(shù)據(jù)為

7、我三年來對(duì)鋰離子電池測試的統(tǒng)計(jì),由于電池電壓的影響因素實(shí)在太多,表中的僅供各位參考.留意這里電池電壓與容量不是線性關(guān)系.也沒有其它公式可以套用.手機(jī)只能實(shí)現(xiàn)制備一個(gè)對(duì)應(yīng)的表格來對(duì)比實(shí)際測量到的電壓,來近似取得電池的容量.鋰離子電池的OCV放電電壓在4.20V到3.90V之間下降斜率較快.在3.8V前后有一個(gè)相對(duì)平緩的放電平臺(tái)在低于3.7V以后,電壓隨容量下降急劇降低到3.0V而對(duì)比的大電流放電(1C)的放電平臺(tái)消滅在3.65V左右由對(duì)比表格可以看到.假如長時(shí)間處于大電流放電狀態(tài),當(dāng)電壓降到3.79V時(shí),手機(jī)這個(gè)時(shí)候認(rèn)為只有40%(參考左側(cè))的電量.而實(shí)際電池應(yīng)當(dāng)還有70%的電量(參考右側(cè)).當(dāng)

8、手機(jī)重新進(jìn)入小電流待機(jī)時(shí),電池電壓會(huì)回升到對(duì)應(yīng)左側(cè)的3.92V(70%).那么手機(jī)的容量顯示就會(huì)消滅反跳現(xiàn)象.四.手機(jī)上接受測量電壓法來計(jì)量電池容量的具體應(yīng)用:1.手機(jī)設(shè)計(jì)的電量顯示就是依據(jù)這個(gè)電壓對(duì)容量的關(guān)系來設(shè)置手機(jī)上電量的顯示.2.常用的電量格.有三格或四格的.以四格電量的顯示來講. 各個(gè)手機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)每一格代表的電量并不肯定是平均的25%. 實(shí)際狀況往往可能是第一格代表了50%或者更多.其次格代表20%.是一種不平均的安排. 波導(dǎo)S1200的第一格電量就代表了前面的60%以上的電量. 廈新A8的第一格電量代表了前面的70%左右的電量. 其它三星手機(jī),philips的都有各自不同的格子定義.

9、 當(dāng)然接受這種原理的也有用百分比來顯示的(就象上面的百分比).3.但是只要是接受電壓來計(jì)量容量原理來工作的手機(jī),這個(gè)電量就不行避開的存在下述弊端 電量的精度(辨別率)不高.三格,四格或10格(就象上面的百分比). 電量會(huì)消滅反復(fù)變化,比如打完一個(gè)電話后從兩格降低到一格后,過一會(huì)兒又反彈回兩格這種現(xiàn)象.4.手機(jī)對(duì)電池電壓的采樣,一般會(huì)盡量接受低消耗電流時(shí)的電壓(比如待機(jī)時(shí)), 這時(shí)獲得的電壓比較有參考價(jià)值. 而且手機(jī)軟件會(huì)接受"多點(diǎn)采樣計(jì)算平均值"的算法來避開瞬間電流對(duì)電壓的干擾.5.手機(jī)里面設(shè)定容量格數(shù)的電壓臨界值是固定不變的. 而電池隨著循環(huán)的進(jìn)行或選用放電平臺(tái)很差的電池時(shí),其對(duì)應(yīng)的剩余容量會(huì)消滅很大的差異 比如放電平臺(tái)高的電池,其第一格所代表的電量可以用3天,而循環(huán)了100次的電池和差的劣質(zhì)電池. 其第一格電量卻只能用1到2天.甚至消滅在電量為空格的時(shí)候卻還可以待機(jī)2天的怪異現(xiàn)象.6.在處理電壓反跳現(xiàn)象時(shí),有些手機(jī)會(huì)接受鎖定容量格數(shù)的一個(gè)算法.即容量顯示不反跳,但是當(dāng)前的容量格數(shù)的使用