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如何测量电池电量?

如何测量电池的当前功率?

项目背景:

当我做这个项目时,我需要监控锂电池的功率。出于时间考虑,我在这里使用的想法是使用原始充电器来充电,而不是开发自己的充电器。

这里使用一个电量测量模块(如库仑计)来监控外部电池的电量。当电量低于预警值时,自动开始充电,当电量高于预警值时,自动断电。这里的自动充电和断电是指打开和关闭充电器的动作。如下图所示: 在这里插入图片描述

项目方案

在确定了如何实现电池的自动充电方案后,这里还需要做的是如何测量电池的功率。查阅数据后,发现目前测量电池剩余容量的方法一般有两种:

在放电过程中,电池的电压会随着电池电量的降低而逐渐降低,因此可以通过测量当前电池电压来估算电池电量。 根据上述放电曲线,随着电池电量的减少,电池电压逐渐降低,但这种关系并非成比例。也就是说,当电量减少50%时,电压并没有减半。因此,如果你想根据电压估计当前的电池电量,你必须知道你使用的电池的放电曲线。有了放电曲线,曲线可以通过二维数组提前存储。每次测量电池电压时,可以对应曲线查表(查二维数组),然后得到当前的电池电量。

即便如此,我们测量的电池功率仍然与实际情况有很大的不同。因为在实际使用中,我们的电流尺寸通常会发生变化,所以我们在这里使用电压来估计功率,必须在对电池功率不敏感的情况下使用,否则会有很大的误差。

我们可以用库仑计来测量电池还剩多少电。首先,谈谈库仑计的工作原理: 当你开车时,如果你想知道当前的速度,那么我们可以通过代码表知道,如果你想知道我们跑了多远,那么你可以通过里程表知道。那么里程表是如何得到我们跑过的路的呢?有两种方法:一种是通过编码器直接测量轮子转动的圈数,然后乘以轮子的周长来了解我们的实际里程。还有别的办法吗?当然,我们知道,当汽车以匀速行驶时,里程=速度*通过这个公式,我们可以通过当前的速度知道我们的里程。但这里不是简单的速度乘以时间,而是速度积分以获得里程。

库仑计也是如此。我们可以通过测量采样电阻两端的电压来获得流经采样电阻的电流(这里的电流类似于汽车的当前速度),然后对电流进行积分,从而获得我们到目前为止消耗的总电荷(即电量)。然后,通过将剩余电量除以额定容量,可以获得当前电量的百分比,这样可以更准确地测量电池的电量。

但在使用时发现了一个问题,时,是是的!为了准确库仑计准确测量电池的电量,库仑计必须在电池满电时开始工作。然后,随着电池的使用,库仑计一直在积分流经的电流,以获得。换句话说,

然后有人会问,我们生活中的电池充电(手机、电动车、充电宝等。)是如何测量当前剩余电量的?,我的项目是用现成的充电器充电,用外部模块测量电源,然后以控制开关的形式打开和关闭充电器的电源。对于上述电池充电,库仑计和电池,所以库仑计从头到尾工作,内部数据不会丢失,放电,可以记录消耗多少电荷,同样,充电时,也可以记录增加多少电荷,如下面的原理图,左边是充电过程,右边是放电过程。而在我的项目中,充电过程是没有流经库仑计的(购买的锂电池充放电接口是分开的),因此也就不知道流进电池的电荷量有多少。因此,库仑计不能用来测量当前的电量!!! 库仑计用于这个项目,所以选择了一个测量范围高达60V库仑计,因为这个芯片的数据很少,所以它在这里datasheet翻译过来供大家参考。

LTC2944库仑计芯片使用说明书

说明: 本人在做项目时需要用到电池电量管理的功能,由于没有找到现成的电源管理模块,查找到ADI半导体公司LTC2944库仑计芯片满足了我的使用要求,但是网上信息很少,只有说明书。所以这里翻译原英文数据手册,方便使用。这里开源说明书,方便有需要的朋友。

下载链接:LTC库仑计芯片使用说明书

以下是芯片使用的说明:

1.该芯片可测量的最高电池电压为60V,通过IIC与主控板通信总线接口。

2.芯片的使用相对方便。外围电路只需要一个采样电阻和几个普通电阻和电容器

3.芯片的使用主要是选择采样电阻和预分频系数,然后通过IIC读取总线内部寄存器的数据。

4.因为我在库仑计的早期阶段 qLSB所以记录了一些问题。

5、手册中的qLSB指能够测量的最小单位的电荷,即16位寄存器的最低位所表示的电荷(即分辨率),因此通过qLSB可以电池容量为65535*qLSB。 注意这里,qLSB采样电阻和预分频系数M计算值,即: 因此,在实际工程中,采样电阻和预分频系数因电池容量和电流大小而异。

6.说明书中可直接使用预分频系数的选择选择,然后带回去计算采样电阻值。通过公式计算的电阻值是可选的最大值,准确地说是最佳值。由于电阻值越大,测量精度越高,但可能会溢出16位寄存器。如果电阻值太小,测量精度越低,16位寄存器的利用率可能越低(即只使用较低的寄存器)。

7.源代码很简单,可以参考另一个博客:LTC2941库仑计驱动 因为LTC2941库仑计和LTC2944年的使用几乎是一样的,甚至是寄存器的地址,所以博客是一个很好的参考,至于博客总结中提到的IIC驱动有问题,可以借鉴正点原子。IIC修改驱动测试源代码。

如有错误,欢迎指正交流。

标签: 电容器长期插上会消耗电瓶电量吗

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