锂电池电量显示经常不准原因？

qwqwqw2088

锂电池电量显示经常不准原因？ [复制链接]

      现在锂电池越来越多用在移动电子产品上，对电池电量的显示和掌控也显得非常必要，比如手机，电量多少，关乎预判充电时间，不至于影响手机的使用，其他应用锂电池的产品移动设备也是如此。不过，现在智能手机的电量相对前几年的电量显示好像准确了一些，但是我们平时使用的一些有锂电池供电的产品时，有的电量就不是那么准确，什么原因？
     移动设备的电池电量显示目前有2种做法，
一种是苹果早在iPhone3GS就开始用的库仑计测电量，是统计流过的电荷数量，所以精确度很高。另一种是电压拟合方式判断电量，这种方式误差大。具体这两种做法的原理，搜索一些资料就能大体明白。

三元材料锂电池 放电曲线

上图是一个容量2600mAh三元材料锂电池，1A放电，25℃下的放电曲线，纵轴是电压，横轴是时间。手机生产中采购同一型号电池，一致性好的电池的放电曲线几乎相同，把电量百分比对应的电压点记录下来，就可以形成一个【电压-电量】的对照表，只要测量电压，就能对应知道剩余电量。这就是电压拟合的原理。但我们会发现，A段电压随电量变化比较明显，B段电量变化很多，但电压不怎么变。所以B段电量显示的误差就更容易大。这是误差产生的原因之一。


另一个原因对误差产生更大的影响：温度！

同一颗电池不同温度下放电曲线不同，上图就是刚刚那颗电池在15℃和25℃下的放电曲线，一个温度对应一条线，两个绿点是电压相同的点，按刚刚【电压-电量】对照表去显示电量，就会造成10%的误差，那么你说这不要紧，可以在5℃、15℃、25℃、35℃……不同温度下测试后多做几张对应表，显示电量前先测温度，再判断用哪张【电压-电量】对照表，问题不就解决了吗？没错，这样确实能进一步减少误差，但我要说，放电曲线的变化还随负载也有相当大的变化呢，还随电池所处的寿命周期的位置也有小幅度变化呢。难道为了显示电量，要做出一张【n种温度×m种负载×q种寿命点 — 电量】的对照表吗？差不多得了，又不是做实验。于是低成本的移动设备不愿意用库仑计，也就干脆不用数字显示了，成本又高又不准，干脆设四个LED灯，每个灯代表25%电量，管他准不准。


当然，以上说法可能不是很全，有时是锂电池的电池特性决定，比如磷酸铁锂电池在低温下（-10℃）容量减半，在-30℃下甚至无法工作；锂电池为什么不能低于0℃充电；过充和过放后电池是如何损坏的等等，，

luck_gfb

楼主的问题很专业，我也碰到过这样的问题，现在还没想到什么好的的办法。希望楼主找到答案后分享一下

yupc123

学习了

5之蒲公英

我家的电瓶车，冬天跑不动道哈哈哈，（东北）我爸都不用他，怕把自己扔半道上，行驶的距离明显缩短了

soso

@sjl2001    @PowerAnts 来给答疑解惑 哈

qwqwqw2088

5之蒲公英 发表于 2017-2-8 12:11
我家的电瓶车，冬天跑不动道哈哈哈，（东北）我爸都不用他，怕把自己扔半道上 ...

家用电瓶车是铅酸电池，铅酸电池受温度影响，在气温较低时，电池内部电化学反应不激烈，存在着冬天充不饱，夏天有时会充过

sjl2001

电量估计提的比较多的说法叫SOC state of charge 字面意思是电荷状态，其实就是剩余电量。公式上soc=Ahx/Ah Ahx代表当前剩余电量，Ah代表额定容量。
目前soc估计原理都是根据ocv-soc对应关系曲线来估计的。这个曲线就是帖子里看到的，刚开始变化明显，中间出现平台，之后又变化明显。之所以中间段估计误差大，是因为平台阶段电压几乎不变，几个毫伏的差异可能就有5%-10%的soc差别，甚至电压采集误差就会造成soc估计偏差，所以这个阶段soc不容易准确估计。

从soc的公式看，Ah代表额定容量，如果老化引起Ah容量减少，soc也会受影响。如果受到温度的影响，低温下Ah衰减，也会影响soc估计。

还有一个概念是库伦效率，之所以提这个和安时计量法估计soc有关，理论上电池充入多少就放出多少电量，实际上有个效率，在98%以上，有的甚至接近100%，但随着使用次数的增多，充入和放出电量的差异累积，也会造成soc估计的不准确。解决方法就是根据电池端电压校准一下，在每次充满时重新定义100%SOC。

至于老化和温度对soc估计的影响，目前学术界也在进行研究，很少有产品考虑上述因素来估计soc，期待有突破把。

sjl2001

锂电池不能0度以下充电，这个是因为在0度以下充电时，锂离子在负极表面容易形成锂金属枝晶，像树枝一样的外形，而且是慢慢生长的，当生长到一定程度后，刺穿正负极之间的隔膜就会造成内部短路，这种短路是电池内部的，外部无法补救，容易造成电池燃烧 冒烟 等安全问题。

综合上面的说法 低温下不建议充电，对电池长期使用安全不利。

PowerAnts

要精确的话, 只能是库仑计了. 另外电池管理还需监测电池温度作合理的补偿及充放电保护.