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电池的充电状态为什么无法准确的测量?

电池的充电状态为什么无法准确的测量?

发布人: 发布时间:2022-04-02 浏览次数:99

  测量电池等电化学设备中存储的能量很复杂,电量计上的充电状态 (SoC) 读数只能提供粗略估计。用户经常将电池SoC与车辆的电量计进行比较。计算罐中的液体很简单,因为液体是有形的实体;电池充电状态不是。电池中存储的能量也无法量化,因为负载电流和工作温度等普遍条件会影响其释放。电池在正常环境温度时效果最佳;寒冷时性能会受到影响,此外,电池会因老化而损失电池容量,那为什么电池的充电状态无法准确测量呢?

  当前的电量计技术充满了局限性,当新iPad的用户认为电量计上100%的电量也应该与充满电的电池相关时,这一点就暴露出来了。情况并非总是如此,用户抱怨iPad锂聚合物电池电量仅为90%。

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   iPad、智能手机、笔记本电脑中使用的现代电量计通过库仑计数和电压比较来读取SoC。复杂性在于在使用电池时管理这些变量。充电或放电就像橡皮筋一样,拉高或拉低电压,计算出的SoC读数变得毫无意义。在开路条件下,如测量裸电池时的情况,可以使用电压参考;但是温度和电池寿命会影响读数。仅当包括这些环境条件并允许电池在测量前休息几个小时时,作为SoC参考的开路端电压才可靠。

  对于iPad电量计和真正的电池SoC之间10%的差异对于消费产品来说是可以接受的。准确度可能会随着使用而进一步下降,并且根据自学习算法的有效性,电池老化可能会使误差再增加20-30%。到这个时候,用户已经习惯了设备的怪癖,并且奇怪的东西大多被遗忘或接受。虽然运行时间的差异只会给普通用户带来轻微的不便,但工业应用(例如电动汽车中的电动动力系统)将需要更好的系统。改进工作正在进行中,这些发展有朝一日也可能使消费产品受益。

  库仑计数是当今电量计的核心。该理论可以追溯到250年前查尔斯-奥古斯丁·德·库仑首次建立“库仑定律”时。它的工作原理是测量流入和流出的电流。库仑计数也会产生误差;流出的能量总是少于流入的能量。充电接受效率低下,尤其是在充电快要结束时、跟踪错误以及放电过程中的损耗和存储过程中的自放电都会造成这种情况。通过完全充电/放电的自学习和定期校准确保了大多数人可以接受的精度。

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