2 電池電量監(jiān)測(cè)算法背景

電池電量監(jiān)測(cè)計(jì)提供了確定為電子或機(jī)電系統(tǒng)供電的電池組的特性所需的信息。電池電量監(jiān)測(cè)計(jì)可估算電池或電池組的剩余電量、荷電狀態(tài)和健康狀況。

電池電量監(jiān)測(cè)計(jì)通常依靠利用負(fù)載電流特性的近似值來進(jìn)行精確的電池參數(shù)和狀態(tài)估算，同時(shí)降低計(jì)算開銷和功耗。在傳統(tǒng)上使用電池電量計(jì)的系統(tǒng)（例如筆記本電腦和平板電腦、手機(jī)和其他個(gè)人電子設(shè)備）中，負(fù)載電流變化緩慢，并具有較長的空閑時(shí)間。在這些情況下，可以通過直接測(cè)量空閑期間的電池電壓來確定電池的荷電狀態(tài)。當(dāng)電池負(fù)載電流空閑足夠長的時(shí)間后，電池開路電壓 (OCV) 和荷電狀態(tài) (SoC)（即放電程度 (DoD)）之間會(huì)存在一一對(duì)應(yīng)的映射。當(dāng)負(fù)載電流恒定或長時(shí)間緩慢變化時(shí)，可以使用電壓和電流測(cè)量值來估算標(biāo)準(zhǔn)化為室溫的電池電阻的曲線。

但是，電子器件的使用趨勢(shì)是將電池電源應(yīng)用于長時(shí)間具有高動(dòng)態(tài)負(fù)載電流的器件和應(yīng)用。系統(tǒng)以前通過有線連接供電，現(xiàn)在通常使用電池供電，為客戶提供更高的便攜性和靈活性。電動(dòng)工具、無人機(jī)和清潔機(jī)器人是在負(fù)載電流發(fā)生高度變化的情況下應(yīng)用電池電源的系統(tǒng)示例。此外，筆記本電腦等傳統(tǒng)應(yīng)用正在使用可變負(fù)載電流（例如動(dòng)態(tài)電池功率技術(shù) (Turbo 模式)）平衡計(jì)算吞吐量與系統(tǒng)功耗。在這些應(yīng)用中，負(fù)載電流包括 10 秒的持續(xù)高電池電流 (SPC) 脈沖（最高可達(dá)電池 C 率的兩倍）和 10ms 脈沖（最高可達(dá)電池 C 率 (CPC) 的四倍）。示例 DBPT 負(fù)載電流如 圖 2-1 中所示筆記本電腦和移動(dòng)個(gè)人電子產(chǎn)品中新興的人工智能 (AI) 應(yīng)用，例如使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類或使用大型語言模型 (LLM) 生成內(nèi)容，也需要從電池汲取的高度可變的負(fù)載電流。對(duì)于這些應(yīng)用，電量監(jiān)測(cè)計(jì)算法不能依賴于針對(duì)穩(wěn)定且緩慢變化的負(fù)載電流而設(shè)計(jì)的近似值。

本文檔的后續(xù)章節(jié)將介紹針對(duì)穩(wěn)定負(fù)載電流進(jìn)行電池建模所使用的近似值、這些模型對(duì)于具有動(dòng)態(tài)負(fù)載電流的系統(tǒng)的缺點(diǎn)、對(duì)動(dòng)態(tài)負(fù)載的電池行為進(jìn)行建模的技術(shù)、基于動(dòng)態(tài)模型的計(jì)量算法、以及對(duì)剩余容量的精度和充電狀態(tài)估算的影響。