ZHCUC43A June 2024 – April 2025 BQ41Z50
IT-DZT 算法是在 IT 算法的基础上构建的。因此,对 IT-DZT 电量监测所涉及的因素有基本的了解至关重要。IT 和 IT-DZT 电量监测算法使用放电深度 (DoD)、总化学容量 (Qmax) 和内部电芯电阻 RBAT(DoD、温度)等因素来计算剩余容量和满电荷容量。
DOD 和 Qmax 更新时序显示了一个周期内的更新时序。经过 30 分钟的弛豫期后,每 100 秒读取一次 OCV 读数。OCV 读数与使用线性插值的预定义 OCV 表相关,从而得出 DoD。第一个 DoD 测量值为 DOD_0。对于特定的电池化学成分,OCV 表保持不变。使用 DOD 公式可以找到后续的 DOD 测量值。
图 5-1 DOD 公式
图 5-2 DOD 和 Qmax 更新时序Qmax 是根据两个 DOD 读数(DOD1 和 DOD2)更新的,在充电或放电循环之前和之后进行,然后使用 图 5-3 进行计算。
图 5-3 Qmax 公式如果更新的 Qmax 值对比上次更新的 Qmax 值大 30%,则进行滤波以避免跳变。请注意,仅当 t2 和 t1 之间的 DoD 变化大于已通过的电荷的 37% 时,才会发生 Qmax 更新。准确的 Qmax 测量对于准确的电量监测至关重要。该电量监测计具有额外的 TI 专有安全防护装置,可在不利条件下防止更新 Qmax。
在一个放电周期中,根据欧姆定律,使用 OCV 曲线和测得的 IR 压降 (V) 之间的压降来计算电阻,如下面的负载电压公式所示。
图 5-4 负载电压公式电阻值作为 DoD 和温度的函数,使用电阻因子 Ra 和 Rb 计算得出。使用电阻公式计算标准化电阻值。这些值在数据闪存中通过 Ra 表进行更新。每次超过 DoD 电荷的 11.1% 后,都会更新 Ra 表。一旦 DoD 达到 77.7%,就会在每超过 3.3% DoD 电荷后进一步更新 Ra 表,总计更新 15 次 Ra。然后将更新存储在网格中,其中每个网格点表示一个 DoD,如 Ra 网格表所示。
图 5-5 电阻公式
图 5-6 Ra 网格表网格中的电阻估算值通过基于附近网格估算的回归来进一步细化。然后,优化的值用于缩放其余值,以供后续电阻更新。
IT 算法使用网格数组,分别通过电流检测和热敏电阻来测量平均电流 (Iav) 和平均温度 (Tav)。这些测量值主要用于计算 Ra 更新。如果某些条目具有零值,则应用线性内插,并对新值求近似估计值。
TI Impedance Tracking 基于一种稳态模型来确定满电荷容量,包含一个用于对内部电芯电阻进行建模的电阻器。电池电阻会因老化和温度等因素而变化,而电池的化学容量会因老化而变化。
虽然 Impedance Tracking 电量监测计能够对保持一致的电流负载进行准确计量,但对于可变负载其准确度会降低。这是因为在放电例程期间,IT 电量监测计需要至少 500 秒(默认值)的稳定时间,以便准确测量和更新 Ra 表。在诸如电动工具和无人机等存在负载电流波动的应用中,由于 IT 电量监测计要等到找到能稳定达 500 秒的时刻才会更新 Ra 表,所以可能无法及时更新该表,这会导致电芯电阻被高估,而电池荷电状态 (SoC) 被低估。
Dynamic Z-Track™ (IT-DZT) 通过采用一种更为精准地体现电池在负载状态下情况的模型,对 IT 技术加以拓展。此过程是借助使用特定的电池参数来完成的,这些参数让它可以更精准地模拟电池的瞬态响应,且无需恒定的电流负载或者长时间的弛豫期。该模型采用先进的算法,使用回归技术处理可变电流负载,通过选择反映电流实时变化的输入数据来更新 Ra 表。这可以确保即使在显著的负载波动下,电阻值也保持准确。在恒定电流负载下,IT-DZT 模型的性能与 IT 模型类似。
下面的 图 5-7 显示了 IT 和 IT-DZT 增强型电池模型之间的比较。对于相同的负载,与 OCV + IR 压降模型相比,增强型电池模型要准确得多。可以看出,IT 模型需要更长的稳定时间才能在放电周期后开始准确监测。