锂离子电池容量计算之电压法
锂离子电池容量计算之电压法
锂离子电池容量计算之电压法: 如下, 百分比是电池的剩余容量, 右侧是对应的电池的开路电压(OCV). 100% 4.20V 90% ---- 4.06V80% ---- 3.98V70% ---- 3.92V60% ---- 3.87V50% ---- 3.82V40% ---- 3.79V30% ---- 3.77V20% ---- 3.74V10% ---- 3.68V5% ------ 3.45V0% ------ 3.00V" 如何判断电池的剩余容量", 写得不够详细, 且数据不够精确., 作为上篇文章的更新.. 首先几个概念解释:1.OCV:open circuit voltage 的缩写, 开路电压.2. 锂离子电池: 本篇讨论的是目前手机上普遍采用的以4.2V 恒压限制充电的单节锂离子电池.3. mAh:电池容量的计量单位,实际就是电池中可以释放为外部使用的电子的总数.1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6库仑mAh不是标准单位,但是这个单位可以很方便的用于计量和计算.900mAh的电池可以提供300mA恒流的持续3小时的供电能力.4. fuel gauging: 电量计量,原意是油量计量,后在电化学上被引用为电量计量的意思.. 即库仑计(coulomb co unt).,只有用库仑计. 就象大家家里面的水量计量用的水表的作用原理. 要计算流经的电荷的多少才能获得锂离子电池的电量使用情况.. 电压与容量的关系,就是在放电的时候,电池电压随电量的流逝会逐渐降低,并且有相当大的斜率.这就提供给我们另外一种近似的电量计量途径.取电池电压的方法.就好像测量水箱里面的水面高度可以大概估计剩余的水量这个道理一样. 但是实际上电池的电压比水箱里面的平静的水面高度测量要复杂的多.1. 同一个电池, 在同等剩余容量的情况下, 电压值因放电电流的大小而变化., 电压越低. 在没有电流的情况下, 电压最高.2. 环境温度对电池电压的影响, 温度越低, 同等容量电池电压越低.3. 循环对电池放电平台的影响,, 锂离子电池的放电平台趋于恶化. 放电平台降低. 所以相同电压所代表的容量也相应变化了.4. 不同厂家, 不同容量的锂离子电池, 其放电的平台略有差异.5. 不同类型的电极材料的锂离子电池, 放电平台有较大差异. 钴锂和锰锂的放电平台就完全不同. , 使电池的容量显示变的不稳定, 因为手机不可能一直处于小电流的待机状态. 暂时的大电流的损耗, 比如开背光, 放铃声,特别是通过, 都会造成电池电压很快降低.此时手机显示的容量要降低得比实际容量降低更多.而当大电流撤掉以后, 电池的电压会回升.这就会造成手机容量显示反而上升这种不合理的现象.. 电池电压对电池容量的表格, 下面给出一个标准的电压对电池剩余容量的表格(左侧)(右侧)1. 室温2. 新的电池3. 完全充饱以后进行GSM模拟放电4. 测量电池电压时, 关断放电回路, 测量电池开路电压. 排除放电电流对电压的影响.5. 选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.1. 室温2. 新的电池3. 完全充饱以后进行550mA的恒流放电4. 测量电池电压时,不关断放电回路,测量电池实际工作电压.携带放电电流对电压的影响.5. 选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少., 以10%的容量间隔进行划分OCV550mA恒流放电电压对容量关系100%---4.20V100%----4.20V90%-----4.06V90%-----3.97V80%-----3.98V80%-----3.87V70%-----3.92V70%-----3.79V ▲60%-----3.87V60%-----3.73V50%-----3.82V50%-----3.68V40%-----3.79V40% --- -3.65V30%-----3.77V30%-----3.62V20%-----3.74V20%-----3.58V10%-----3.68V10%-----3.51V5% ----- 3.45V 5% ----- 3.42V0% ----- 3.00V 0% ----- 3.00V, 表中的仅供各位参考. . 也没有其它公式可以套用. 手机只能实现制备一个对应的表格来对照实际测量到的电压, 来近似取得电池的容量.OCV放电电压在4.20V到3.90V之间下降斜率较快.3.8V 前后有一个相对平缓的放电平台3.7V 以后, 电压随容量下降急剧降低到 3.0V(1C)的放电平台出现在 3.65V 左右, 当电压降到3.79V 时, 40%(参考左侧)的电量.而实际电池应该还有70%的电量(参考右侧). 当手机重新进入小电流待机时, 电池电压会回升到对应左侧的 3.92V(70%). 那么手机的容量显示就会出现反跳现象.. 手机上采用测量电压法来计量电池容量的具体应用:1. 手机设计的电量显示就是根据这个电压对容量的关系来设置手机上电量的显示.2. 常用的电量格. 有三格或四格的. 以四格电量的显示来讲.25%.50%或者更多. 第二格代表20%.... 是一种不平均的分配.S1200 的第一格电量就代表了前面的60%以上的电量.A8 的第一格电量代表了前面的70%左右的电量.,philips 的都有各自不同的格子定义.(就象上面的百分比).3. 但是只要是采用电压来计量容量原理来工作的手机, 这个电量就不可避免的存在下述弊端(分辨率)不高.三格,四格或10格(就象上面的百分比)., 比如打完一个电话后从两格降低到一格后, 过一会儿又反弹回两格这种现象.4. 手机对电池电压的采样, 一般会尽量采用低消耗电流时的电压(比如待机时),"多点采样计算平均值" 的算法来避免瞬间电流对电压的干扰.5. 手机里面设定容量格数的电压临界值是固定不变的., 其对应的剩余容量会出现很大的差异, 其第一格所代表的电量可以用 3 天, 而循环了100 次的电池和差的劣质电池.1到2天.甚至出现在电量为空格的时候却还可以待机2天的怪异现象.6. 在处理电压反跳现象时,有些手机会采用锁定容量格数的一个算法.即容量显示不反跳,但是当前的容量格数的使用时间会相对延长一点.7. 有些早期的手机使用的是镍氢电池或镍镉电池,. 其原理也是一样的. 这里不另行详细说明., 采用测量电池电压来计量电池容量是个简单易行, 但是略显粗糙的方法。
电池容量的计算方法
电池,充电器技术学习交流,求助-> 锂电池容量计算的电压法一.首先几个概念解释:1.OCV:open circuit voltage的缩写,开路电压.2.锂离子电池:本篇讨论的是目前手机上普遍采用的以4.2V恒压限制充电的单节锂离子电池.3.mAh:电池容量的计量单位,实际就是电池中可以释放为外部使用的电子的总数.折合物理上的标准的单位就是大家熟悉的库仑.库仑的国际标准单位为电流乘于时间的安培秒.1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6库仑mAh不是标准单位,但是这个单位可以很方便的用于计量和计算.比如一颗900mAh的电池可以提供300mA恒流的持续3小时的供电能力.4.fuel gauging:电量计量,原意是油量计量,后在电化学上被引用为电量计量的意思.最科学的并且是最原始的电池的电量计量方法是对流经的电子流量的统计.即库仑计(coulomb count).★要想获得锂离子电池的电量使用的正确情况,只有用库仑计.就象大家家里面的水量计量用的水表的作用原理.要计算流经的电荷的多少才能获得锂离子电池的电量使用情况.二.电压与容量的关系但是锂离子电池有一个对电量计量很有用的特性,就是在放电的时候,电池电压随电量的流逝会逐渐降低,并且有相当大的斜率.这就提供给我们另外一种近似的电量计量途径.取电池电压的方法.就好像测量水箱里面的水面高度可以大概估计剩余的水量这个道理一样.但是实际上电池的电压比水箱里面的平静的水面高度测量要复杂的多.用电压来估计电池的剩余容量有以下几个不稳定性:1.同一个电池,在同等剩余容量的情况下,电压值因放电电流的大小而变化.放电电流越大,电压越低.在没有电流的情况下,电压最高.2.环境温度对电池电压的影响, 温度越低,同等容量电池电压越低.3.循环对电池放电平台的影响,随着循环的进行,锂离子电池的放电平台趋于恶化.放电平台降低.所以相同电压所代表的容量也相应变化了.4.不同厂家,不同容量的锂离子电池,其放电的平台略有差异.5.不同类型的电极材料的锂离子电池,放电平台有较大差异.钴锂和锰锂的放电平台就完全不同.以上这些都会造成电压的波动和电压的差异,使电池的容量显示变的不稳定★★一台手机上用电压计量电池容量时,因为手机不可能一直处于小电流的待机状态.暂时的大电流的损耗,比如开背光,放铃声,特别是通过,都会造成电池电压很快降低.此时手机显示的容量要降低得比实际容量降低更多.而当大电流撤掉以后,电池的电压会回升.这就会造成手机容量显示反而上升这种不合理的现象.三.电池电压对电池容量的表格说了这么多,下面给出一个标准的电压对电池剩余容量的表格(左侧)以及大电流恒流放电是电池电压对容量的表格(右侧)标准条件描述:1.室温2.新的电池3.完全充饱以后进行GSM模拟放电4.测量电池电压时,关断放电回路,测量电池开路电压.排除放电电流对电压的影响.5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.大电流恒流放电条件描述:1.室温2.新的电池3.完全充饱以后进行550mA的恒流放电4.测量电池电压时,不关断放电回路,测量电池实际工作电压.携带放电电流对电压的影响.5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.具体数据如下,以10%的容量间隔进行划分OCV电压对容量关系550mA恒流放电电压对容量关系100%----4.20V 100%----4.20V90%-----4.06V 90%-----3.97V80%-----3.98V 80%-----3.87V70%-----3.92V 70%-----3.79V▲60%-----3.87V 60%-----3.73V50%-----3.82V 50%-----3.68V40%-----3.79V▲ 40%-----3.65V30%-----3.77V 30%-----3.62V20%-----3.74V 20%-----3.58V10%-----3.68V 10%-----3.51V5%------3.45V 5%------3.42V0%------3.00V 0%------3.00V以上数据为我三年来对锂离子电池测试的统计,因为电池电压的影响因素实在太多,表中的仅供各位参考.注意这里电池电压与容量不是线性关系.也没有其它公式可以套用.手机只能实现制备一个对应的表格来对照实际测量到的电压,来近似取得电池的容量.锂离子电池的OCV放电电压在4.20V到3.90V之间下降斜率较快.在3.8V前后有一个相对平缓的放电平台在低于3.7V以后,电压随容量下降急剧降低到3.0V而对照的大电流放电(1C)的放电平台出现在3.65V左右由对比表格可以看到.如果长时间处于大电流放电状态,当电压降到3.79V时,手机这个时候认为只有40%(参考左侧)的电量.而实际电池应该还有70%的电量(参考右侧).当手机重新进入小电流待机时,电池电压会回升到对应左侧的3.92V(70%).那么手机的容量显示就会出现反跳现象.四.手机上采用测量电压法来计量电池容量的具体应用:1.手机设计的电量显示就是根据这个电压对容量的关系来设置手机上电量的显示.2.常用的电量格.有三格或四格的.以四格电量的显示来讲.各个手机设计时每一格代表的电量并不一定是平均的25%.实际情况往往可能是第一格代表了50%或者更多.第二格代表20%.....是一种不平均的分配.波导S1200的第一格电量就代表了前面的60%以上的电量.厦新A8的第一格电量代表了前面的70%左右的电量.其它三星手机,philips的都有各自不同的格子定义.当然采用这种原理的也有用百分比来显示的(就象上面的百分比).3.但是只要是采用电压来计量容量原理来工作的手机,这个电量就不可避免的存在下述弊端电量的精度(分辨率)不高.三格,四格或10格(就象上面的百分比).电量会出现反复变化,比如打完一个电话后从两格降低到一格后,过一会儿又反弹回两格这种现象.4.手机对电池电压的采样,一般会尽量采用低消耗电流时的电压(比如待机时),这时获得的电压比较有参考价值.而且手机软件会采用"多点采样计算平均值"的算法来避免瞬间电流对电压的干扰.5.手机里面设定容量格数的电压临界值是固定不变的.而电池随着循环的进行或选用放电平台很差的电池时,其对应的剩余容量会出现很大的差异比如放电平台高的电池,其第一格所代表的电量可以用3天,而循环了100次的电池和差的劣质电池.其第一格电量却只能用1到2天.甚至出现在电量为空格的时候却还可以待机2天的怪异现象.6.在处理电压反跳现象时,有些手机会采用锁定容量格数的一个算法.即容量显示不反跳,但是当前的容量格数的使用时间会相对延长一点.7.有些早期的手机使用的是镍氢电池或镍镉电池,同样镍基电池也可以绘出一个放电电压对容量的关系.其原理也是一样的.这里不另行详细说明.总之,采用测量电池电压来计量电池容量是个简单易行,但是略显粗糙的方法.真正高级的锂离子电池电量计量只有采用库仑计并使用高级的电量计量算法.遥控飞机锂电池容量加大我买了个遥控飞机,锂电池参数3.7V,100mAh 每次飞行时间在5分钟左右,1我想问能否换个锂电池,比如3.7V,1000mAh.这样是否就可以延长飞机的飞行时间2还有,买飞机的时候送了个USB的充电设备,再问,一般电脑USB输出电压和电流分别是5V,500mA,我能否用我手机充电器-输出参数5V,500mA(变压器+USB线的那种)加上飞机带的USB线充电呢?可以自己换电池,但现在锂电池虚标容量现象严重,要买大品牌正品,而且因为锂电池过放电的话会报废,最好带保护板的锂电池。
电池容量算法
电池容量算法
电池容量的算法取决于所使用的电池类型。
以下是计算常见电池类型容量的一些算法:
1. 锂离子电池容量算法:
锂离子电池的容量通常以毫安时(mAh)或安时(Ah)表示。
容量(mAh)= 电池电流(mA)×电池工作时间(小时)
2. 镍镉电池容量算法:
镍镉电池的容量通常以安时(Ah)表示。
容量(Ah)= 电池电流(A)×电池工作时间(小时)
3. 铅酸电池容量算法:
铅酸电池的容量通常以安时(Ah)表示。
容量(Ah)= 电池电流(A)×电池工作时间(小时)
需要注意的是,以上算法是基于理想条件下的计算,实际情况下,电池的容量可能会受到多种因素的影响,比如温度、电流放电速率等。
因此,在实际应用中,可能需要考虑更多因素进行修正。
锂电池理论容量公式
1.法拉第常数F代表每摩尔电子所携带的电荷,单位C/mol,
F=N A*e=96500C/mol
阿伏伽德罗数N A=6.02×1023
元电荷e=1.602176×10-19 C
在锂离子电池中1mol Li+完全脱嵌时将转移的1mol电子的电量,即
1F=96500C/mol(法拉第常数)
进行单位转换:1mAh=1×10-3A×3600s=3.6C
1Ah=1A×3600s=3600C
所以96500C=96500 / 3600Ah=26.806 Ah ≈ 26.8 Ah
2.锂电池理论容量公式:C0=26.8nm / M
C0为理论容量,单位为mAh/g
n为成流反应的得失电数
m为活性物质完全反应的质量
M为活性物质的摩尔质量
3.例子:
例1钴酸锂LiCoO2 ,其摩尔质量为97.8,反应式如下:
LiCoO2 = Li+ + CoO2+ e-
其得失电子数为1,即1mol LiCoO2完全反应将转移1mol电子的电量,所以1g LiCoO2完全反应时将转移1/97.8 mol电子的电量。
其理论容量C0= 26.8nm/M=26.8×1×1/97.8=0.2738Ah/g =273.8mAh/g 例2碳,其摩尔质量为12,反应式如下:
6C + Li+ + e- = LiC6
其得失电子数为1/6,即1mol C完全反应将转移1/6mol电子的电量,所以1g C完全反应时将转移1/12 mol电子的电量。
其理论容量C0=26.8nm/M=26.8×(1/6)×1/12=0.372Ah/g =372mAh/g。
锂离子电池正极材料理论电容量的计算
锂离子电池正极材料理论电容量的计算常常看见文献上说该材料的理论电容量是多少mA h/g下面给出理论计算方法:1mol正极材料Li离子完全脱嵌时转移的电量为96500C(96500C/mol是法拉第常数)由单位知mAh/g指每克电极材料理论上放出的电量:1mA·h=1×(10^-3)安培×3600秒=3.6C以磷酸锂铁电池LiFePO4为例:LiFePO4的分子量是157.756g/mol, 所以他的理论电容量是96500/157.756/3.6=170 mA h/g关于法拉第常数法拉第常数(F)是近代科学研究中重要的物理常数,代表每摩尔电子所携带的电荷,单位C/mol,它是阿伏伽德罗数NA=6.02214×1023mol-1与元电荷e=1.602176×10-19 C 的积。
尤其在确定一个物质带有多少离子或者电子时这个常数非常重要。
法拉第常数以麦可·法拉第命名,法拉第的研究工作对这个常数的确定有决定性的意义。
一般认为此值是96485.3383±0.0083C/mol,此值是由美国国家标准局所依据的电解实验得到的,也被认为最具有权威性。
最早法拉第常数是在推导阿伏伽德罗数时通过测量电镀时的电流强度和电镀沉积下来的银的量计算出来的。
在物理学和化学,尤其在电化学中法拉第常数是一个重要的常数。
它是一个基本常数,其值只随其单位变化。
在电解、电镀、燃料电池和电池等涉及到物质与它们的电荷的工艺中法拉第常数都是一个非常重要的常数。
因此它也是一个非常重要的技术常数。
在计算每摩尔物质的能量变化时也需要法拉第常数,一个例子是计算一摩尔电子在电压变化时获得或者释放出的能量。
在实际应用中法拉第常数用来计算一般的反应系数,比如将电压演算为自由能。
如何计算电池材料的理论容量值C=26.8nm/M,n是电子数,m是活性物质质量,M是活性物质的分子量电池的化成,有的采用常温化成,有的采用高温化成,这两种化成的优缺点:主要区别应该是SEI膜的厚度和致密程度吧,高温化成形成的SEI较厚但不致密,消耗的锂比较多,常温或低温形成的较薄切致密。
锂电池容量及其与电压之间的关系
一个图:读懂锂电池电池容量怎么回事导读:现在好多关注锂电池放电的人,都有这样的体会,就是当锂电池从充满电压4.2V放电到3.7V时,时间很长,但一旦过了3.7V就放电很快了,没错,确实这样。
下面翻阅一些锂电池的一些资料,给大家做一个总结。
我们现在设计电子产品,很多时候也用锂电池供电,同手机或者平板电脑用锂电池供电一样,熟悉了解锂电池容量的学问,也许对使用和设计锂电池供电包括设计电池充电器来说,很有必要。
现在好多关注锂电池放电的人,都有这样的体会,就是当锂电池从充满电压4.2V放电到3.7V时,时间很长,但一旦过了3.7V就放电很快了,没错,确实这样。
下面翻阅一些锂电池的一些资料,给大家做一个总结。
一、先说一下电池的放电平台,就是指充满电的锂电池在放电时,电池的电压变化状态。
电池恒流放电,电池电压要经历三个过程,即下降、稳定、再下降,在这三个过程中,稳定期是最长的。
稳定时间越长,说明电池的放电平台越高。
放电平台的高低,与电池制造工艺息息相关。
就是因为各个锂电池厂家的市场定位不一样,技术工艺手段不同,其控制的放电平台就不一样,质量也就有很大差别。
一般地,一节18650的锂电池满电压4.2V,当用1C的电流放电放到3.7V,放了60分钟,那么我们就说电池的使用容量是2200mAh,在这段时间里根据充电电池特性,做出一个图如下,可以更好理解电池容量和电压电流时间与放电平台关系:锂电池电池容量与放电平台理解示意图容量(C)=放电电流×电池放电平台时间对于1节容量为2200mAh的18650锂电池来说,1C放电到3.7V用时1小时,容量(C)=2200mA×1小时=2200mAh那么问题就来了,对于好一点的锂电池,一般在我们做产品测试时会在3.7V以后电压下降的很快,那么在短时间内放的电量就很少。
相反不好的电池在4.2V到3.7V放电的时候,电压下降的很快,而在3.7V以后电压又下降的有很慢,这种电池是性能不好的一般容量也非常低。
温度对电池电压的影响
锂离子电池电压与容量的关系及容量计算方法锂离子电池电压与容量的关系及容量计算方法锂离子电池开路电压与电池容量的对应关系分析先给出一个表格:如下,百分比就是电池的剩余容量,右侧就是对应的电池的开路电压(OCV)、100%----4、20V90%-----4、06V80%-----3、98V70%-----3、92V60%-----3、87V50%-----3、82V40%-----3、79V30%-----3、77V20%-----3、74V10%-----3、68V5%------3、45V0%------3、00V以下就是这个表格的来龙去脉、一、首先几个概念解释:1、OCV:open circuit voltage的缩写,开路电压、2、锂离子电池:本篇讨论的就是目前手机上普遍采用的以4、2V恒压限制充电的单节锂离子电池、3、mAh:电池容量的计量单位,实际就就是电池中可以释放为外部使用的电子的总数、折合物理上的标准的单位就就是大家熟悉的库仑、库仑的国际标准单位为电流乘于时间的安培秒、1mAh=0、001安培*3600秒=3、6安培秒=3、6库仑mAh不就是标准单位,但就是这个单位可以很方便的用于计量与计算、比如一颗900mAh的电池可以提供300mA恒流的持续3小时的供电能力、4、fuel gauging:电量计量,原意就是油量计量,后在电化学上被引用为电量计量的意思、最科学的并且就是最原始的电池的电量计量方法就是对流经的电子流量的统计、即库仑计(coulomb count)、★要想获得锂离子电池的电量使用的正确情况,只有用库仑计、就象大家家里面的水量计量用的水表的作用原理、要计算流经的电荷的多少才能获得锂离子电池的电量使用情况、〓〓〓〓〓〓〓〓二、电池电压与容量的关系但就是锂离子电池有一个对电量计量很有用的特性,就就是在放电的时候,电池电压随电量的流逝会逐渐降低,并且有相当大的斜率、这就提供给我们另外一种近似的电量计量途径、取电池电压的方法、就好像测量水箱里面的水面高度可以大概估计剩余的水量这个道理一样、但就是实际上电池的电压比水箱里面的平静的水面高度测量要复杂的多、用电压来估计电池的剩余容量有以下几个不稳定性:1、同一个电池,在同等剩余容量的情况下,电压值因放电电流的大小而变化、放电电流越大,电压越低、在没有电流的情况下,电压最高、2、环境温度对电池电压的影响, 温度越低,同等容量电池电压越低、3、循环对电池放电平台的影响,随着循环的进行,锂离子电池的放电平台趋于恶化、放电平台降低、所以相同电压所代表的容量也相应变化了、4、不同厂家,不同容量的锂离子电池,其放电的平台略有差异、5、不同类型的电极材料的锂离子电池,放电平台有较大差异、钴锂与锰锂的放电平台就完全不同、以上这些都会造成电压的波动与电压的差异,使电池的容量显示变的不稳定★★一台手机上用电压计量电池容量时,因为手机不可能一直处于小电流的待机状态、暂时的大电流的损耗,比如开背光, 放铃声,特别就是通过,都会造成电池电压很快降低、此时手机显示的容量要降低得比实际容量降低更多、而当大电流撤掉以后,电池的电压会回升、这就会造成手机容量显示反而上升这种不合理的现象、〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓三、电池电压对电池容量的表格说了这么多,下面给出一个标准的电压对电池剩余容量的表格(左侧)以及大电流恒流放电就是电池电压对容量的表格(右侧)标准条件描述:1、室温2、新的电池3、完全充饱以后进行GSM模拟放电4、测量电池电压时,关断放电回路,测量电池开路电压、排除放电电流对电压的影响、5、选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的就是钴锂、锰锂很少、大电流恒流放电条件描述:1、室温2、新的电池3、完全充饱以后进行550mA的恒流放电4、测量电池电压时,不关断放电回路,测量电池实际工作电压、携带放电电流对电压的影响、5、选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的就是钴锂、锰锂很少、★★★★★具体数据如下,以10%的容量间隔进行划分OCV电压对容量关系550mA恒流放电电压对容量关系100%----4、20V 100%----4、20V90%-----4、06V 90%-----3、97V80%-----3、98V 80%-----3、87V70%-----3、92V 70%-----3、79V▲60%-----3、87V 60%-----3、73V50%-----3、82V 50%-----3、68V40%-----3、79V▲40%-----3、65V30%-----3、77V 30%-----3、62V20%-----3、74V 20%-----3、58V10%-----3、68V 10%-----3、51V5%------3、45V 5%------3、42V0%------3、00V 0%------3、00V★★★★★因为电池电压的影响因素实在太多,表中的仅供各位参考、注意这里电池电压与容量不就是线性关系、也没有其它公式可以套用、手机只能实现制备一个对应的表格来对照实际测量到的电压,来近似取得电池的容量、锂离子电池的OCV放电电压在4、20V到3、90V之间下降斜率较快、在3、8V前后有一个相对平缓的放电平台在低于3、7V以后,电压随容量下降急剧降低到3、0V而对照的大电流放电(1C)的放电平台出现在3、65V左右由对比表格可以瞧到、如果长时间处于大电流放电状态,当电压降到3、79V时,手机这个时候认为只有40%(参考左侧)的电量、而实际电池应该还有70%的电量(参考右侧)、当手机重新进入小电流待机时,电池电压会回升到对应左侧的3、92V(70%)、那么手机的容量显示就会出现反跳现象、--------------------------------------四、手机上采用测量电压法来计量电池容量的具体应用:1、手机设计的电量显示就就是根据这个电压对容量的关系来设置手机上电量的显示、2、常用的电量格、有三格或四格的、以四格电量的显示来讲、各个手机设计时每一格代表的电量并不一定就是平均的25%、实际情况往往可能就是第一格代表了50%或者更多、第二格代表20%、、、、、就是一种不平均的分配、波导S1200的第一格电量就代表了前面的60%以上的电量、厦新A8的第一格电量代表了前面的70%左右的电量、其它三星手机,philips的都有各自不同的格子定义、当然采用这种原理的也有用百分比来显示的(就象上面的百分比)、3、但就是只要就是采用电压来计量容量原理来工作的手机,这个电量就不可避免的存在下述弊端电量的精度(分辨率)不高、三格,四格或10格(就象上面的百分比)、电量会出现反复变化,比如打完一个电话后从两格降低到一格后,过一会儿又反弹回两格这种现象、4、手机对电池电压的采样,一般会尽量采用低消耗电流时的电压(比如待机时),这时获得的电压比较有参考价值、而且手机软件会采用"多点采样计算平均值"的算法来避免瞬间电流对电压的干扰、5、手机里面设定容量格数的电压临界值就是固定不变的、而电池随着循环的进行或选用放电平台很差的电池时,其对应的剩余容量会出现很大的差异比如放电平台高的电池,其第一格所代表的电量可以用3天,而循环了100次的电池与差的劣质电池、其第一格电量却只能用1到2天、甚至出现在电量为空格的时候却还可以待机2天的怪异现象、6、在处理电压反跳现象时,有些手机会采用锁定容量格数的一个算法、即容量显示不反跳,但就是当前的容量格数的使用时间会相对延长一点、7、有些早期的手机使用的就是镍氢电池或镍镉电池,同样镍基电池也可以绘出一个放电电压对容量的关系、其原理也就是一样的、这里不另行详细说明、--------------------------------------总之,采用测量电池电压来计量电池容量就是个简单易行,但就是略显粗糙的方法、真正高级的锂离子电池电量计量只有采用库仑计并使用高级的电量计量算法、。
锂离子电池容量计量之库仑计法(文书特制)
锂离子电池容量计量之"库仑计"法手机型号:波导S1200锂离子电池容量计量之"库仑计"法;一直想写一篇关于电池容量库仑计的文章,可以要完全说明库仑计的工作原理却相当的麻烦,因为这种容量计量方法涉及的电池方面的知识太多太复杂,同时还有一部分集成IC方面的知识.为了"雅俗共赏",我就把这篇关于库仑计的文章分成四个部分.1.基本概念介绍,就是引出为什么要用库仑计来计量电池容量.2.库仑计简单说明,讲得比较浅适合一般的用户.3.库仑计进阶说明,详细补充库仑计的工作原理.4.有关库仑计在手机上使用的各种现象解释,特别是拥有爱立信手机的机友,不妨参考一下☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆第一部分.基本概念介绍;mAh:电池容量的计量单位,实际就是电池中可以释放为外部使用的电子的总数.;折合物理上的标准的单位就是大家熟悉的库仑.;库仑的国际标准单位为电流乘于时间的安培秒.;1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6库仑;mAh不是标准单位,但是这个单位可以很方便的用于计量和计算.;比如一颗900mAh的电池可以提供300mA恒流的持续3小时的供电能力.在"锂离子电池容量计量之电压法"一文中,我详细介绍了用电池电压近似获得电池容量的方面.但是这个方法是比较粗糙的.要想获得锂离子电池的电量使用的正确情况,只有用库仑计.就象大家家里面的水量计量用的水表的作用原理.要计算流经的电荷的多少才能获得锂离子电池的电量使用情况.如何得到流经的电荷量呢,就只有通过测试单位时间内回路流经的电流大小.如果测到的电流是恒定不变的,把测到的电流乘于时间就可以简单的得到了电荷量了.这钟情况一般只有实验室里面才能发生.通常用一个恒流来放电计算电池的容量,而且测到的容量也比较精确.如果测到的电流是随时间变化的,那么就需要对这个变化的电流进行积分才能得到电荷量,手机上的电池就是这种情况,电流随时都在变化.电流要如何测到呢?简单的讲就是通过测量一个特定的电阻两端的电压(单位伏特V或毫伏mV),把电压除于这个电阻的阻值(单位欧姆ohm或毫欧mohm)就得到即时的电流值(单位是安培A或毫安mA)了.☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆第二部分,库仑计的工作原理及简单应用■库仑计工作原理■目前手机电池的容量计量(象爱立信手机电池),是在电池的保护线路上串联了一个电量计量芯片,其中串联的是一个集成的电阻,电阻值一般是20~30毫欧之间.其基本原理是,芯片上集成了一个取样电阻,当流过不同电流后产生不同的压差,芯片就对这个电压(实际转换为电流)和时间进行积分,得到用户使用时的正确电量(注意,电量的单位是mAh).;;很多芯片可以实现这个功能,TI的,MAXIM的几个半导体芯片公司均有类似产品出品.电池增加这个芯片后,成本提高,对手机也提出了"通讯"的要求.所以很多手机没有这个功能.那么该芯片通过实时积分得到容量以后,把容量(单位是mAh)数据存储在芯片的EEPROM中,并根据手机的需求,通过通讯线传递给手机.那么手机就得到了这块电池的准确容量.;;库仑计的芯片,即电量计量芯片是装在手机电池里面的,通常是与锂离子电池的保护线路设计在一起.;;在库仑计芯片的存储器里面通常有如下的基本电池信息▲电池的初始容量(mAh),即额定容量,一个电池完全充放后得到的容量▲电池的当前容量(mAh),处于使用状态是的电池容量▲当前流经的电流(mA),即手机的电流损耗■库仑计简单应用■但是一般手机不会显示容量(比如"还有550mAh"或"剩下345mAh")这么一个让用户不好理解的数值.这里就有两种容量显示方式,通过计算把容量mAh转换成可以很好理解的另外一种单位.1.容量百分比(单位是%)每个电池都有一个初始容量或称为额定容量.把当前的电池容量除于额定容量就可以得到当前电池的容量百分比一块额定容量为600mAh的电池,如果当前电池容量只有456mAh,手机就显示456/600=76%.2.待机时间和通话时间(单位是时间:小时h)手机本身根据自身的待机或通话电流损耗,会相应的内置一个计算公式,见这个容量转换成用户可以理解的待机时间和通话时间.待机时间的计算公式就是:电池的当前容量/当前流经的电流=***小时通话时间的计算公式就是电池的当前容量/通话时平均电流=*小时☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆第三部分库仑计进阶说明1.电路有两种类型的设计电路来获得电池的容量一种是A/D模数转换,通常是12位精度,将电压值转换为12位精度的16进制数字后乘于取样的间隔时间.一种是集成模式,利用RC积分电路来获得电压对时间的积分值.两者最终得到的都是电池的容量.2.容量的归一电压法那样测一个电压的时间非常短.不需要容量的归一.由于库仑计的容量获得必须是对时间的积分才能获得.那么要获得该电池的额定容量,就必须对电池进行一次完全的充分才能得到正确的电池容量信息.在库仑计的使用之初,厂家会赋予库仑计一个电池的初始容量.但是每次使用不可能都是完全用光或完全充饱.所以经常的浅充浅放会积累容量的误差.所以必须定期对使用库仑计的锂离子电池进行完全充分的操作,使其重新获得正确的电池额定容量.3.额定容量的调整锂离子电池的实际容量会随着循环的进行,可用容量会逐渐的衰减.如果库仑计里面保存的初始容量一成不变的话,肯定会导致容量显示的错误.比如初始容量是600mAh的电池,在100次循环以后,其实际容量已经变成500mAh了,如果在进行容量显示是仍然按照600mAh这个数来计算的话,势必造成电池永远充不饱这个问题.所以在库仑计的里面还有一个容量对使用次数调整的算法,会根据电池循环次数调整其实际容量.锂离子电池的容量还会随使用温度的变化得到不同的可用容量.比如在25度时,电池可以得到几乎100%的可用容量而在0度是,电池只能放出80%的可用容量.如果不对容量进行温度调整的话,势必造成低温环境使用时,明明显示剩余20%的容量,却提前关机这个现象.所以在库仑计里面还有一个容量对温度调整的算法,会根据电池的实际温度进行可用容量调整.4.电池标识码许多库仑计芯片都顺便集成了一个电池标识码记录区域.它的作用是给手机电池标一个序列号,这个序列号是保存在芯片里面的,利用与手机的通讯口传递给手机.手机验证这个序列号.如果是正确的就判断为正品电池.如果序列号验证错误,手机就提示是非正品电池甚至拒绝工作.不要小看库仑计芯片,小心的一个芯片,不但要进行高精度的电量计量,还要进行复杂的运算调整.而且还要与主机(手机)进行通讯联系.☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆第四部分.有关库仑计在手机上使用的现象解释上面详细的介绍了库仑计芯片本身的工作原理.但是作为一个面向用户的应用,得到容量(mAh)这个数据是远远不够的.那么如何把容量转换成为待机时间就是手机的软件的工作了.手机通过通讯,获得如下信息▲电池的初始容量(mAh),即额定容量,一个电池完全充放后得到的容量▲电池的当前容量(mAh),处于使用状态是的电池容量▲当前流经的电流(mA),即手机的电流损耗注意,当前流经的电流是个非常没有规律的值.显而易见,许多因素影响了这个电流.当地的信号强度,会影响手机的待机电流手机附加功能,比如蓝牙功能,红外功能会增加或改变待机电流手机背光(操作手机时),会大大的增大待机电流.这些影响因素会导致以下这个待机时间计算公式出现偏差▲电池的当前容量/当前流经的电流=***小时如果待机电流稳定不变或变化很小的话,这个待机时间就会起到很好的计算作用这就是为什么手机固定放置在一个地方,待机时间很准的原因当地信号的好坏也直接的影响手机的待机时间显示.本来在A地显示180个小时待机的同一个手机拿到B地马上就变成了240个小时待机.这是因为计算公式的分母变化了.但是待机时间的变化和强烈反差的出现并不是说电池出现了问题,实际其电池的容量还是没有变化的.这个也并不能用来说明是电池不好的原因.虽然锂离子电池没有记忆效应,不需要专门的放电处理,不需要充饱电池就可以使用,这并不影响锂离子电池的性能发挥.但是,对于正在使用配备库仑计电池的手机用户,有一点必须强调.★★★请您定期的对你所用的电池进行一次完全的充分,以便库仑计进行容量调整和归一化的进行.确保库仑计一直工作在最佳状态.★★★。
磷酸铁锂克容量计算
磷酸铁锂克容量计算磷酸铁锂电池是目前广泛应用于电动汽车和储能系统的一种重要锂离子电池,具有高能量密度、长循环寿命和良好的安全性能等优点。
在设计和应用磷酸铁锂电池时,了解其容量是非常重要的。
本文将详细介绍磷酸铁锂克容量的计算方法。
磷酸铁锂锂离子电池的容量的计算可以通过循环伏安、恒流充放电和库仑计数法等多种方法来确定。
循环伏安法是通过在一定的电流密度范围内循环充放电,以电流密度和电压曲线上的面积来计算电池的容量。
该方法的优点是可以较快地确定电池容量,但由于内阻的存在,容量计算的准确性相对较低。
恒流充放电法是将电池以恒定电流放电至终止电压,然后进行容量的求和。
该方法的优点是实验过程简单,容量计算相对准确,但充放电过程较慢,需要较长的测试时间。
库仑计数法是通过计数电池在放电过程中移动的电子数目来计算容量。
该方法忽略了电池的自放电和化学反应的复杂性,容量计算的准确性较高。
但该方法需要对电池进行精确的电子测量,实验条件较为复杂。
在实际应用中,我们常用的是恒流充放电法来计算磷酸铁锂电池的容量。
以下是通过恒流充放电法计算磷酸铁锂电池容量的步骤:1.准备一组完全充满的电池样品,确保其已达到电池的标称容量;2.使用一个恒流放电电路将样品电池放电至指定的终止电压;3.记录电池的放电时间和放电电流;4.在整个放电过程中,每隔一段时间测量一次电池的剩余电压,以便绘制电池的放电曲线;5.当电池达到终止电压时,停止放电,记录电池的放电时间;6.根据计算公式,将电池在整个放电过程中的电流和时间的乘积求和,即可得到电池的容量。
电池容量的计算公式如下所示:C=(I*t)/Q其中C表示电池的容量,单位为安时(Ah);I表示电池的放电电流,单位为安培(A);t表示电池的放电时间,单位为小时(h);Q表示电池的标称容量,单位也是安时(Ah)。
锂电池充放电理论及电量计算方法设计
锂电池充放电理论及电量计算方法设计锂电池是一种常见且广泛应用于移动设备和电动车辆等领域的电池类型。
了解锂电池的充放电理论和电量计算方法对于正确使用和维护锂电池非常重要。
本文将从锂电池的基本原理、充放电过程以及电量计算方法等方面进行详细介绍。
锂电池的基本原理可以简单概括为在锂离子在正负极之间的往返移动过程中,通过化学反应将化学能转化为电能。
锂电池的正极通常由氧化物材料(如三氧化二锰、钴酸锂等)构成,负极通常由炭材料(如石墨)构成。
在充电过程中,锂离子从正极释放出来,并通过电解质溶液中的离子通道移到负极。
反过来,在放电过程中,锂离子则从负极经过电解质溶液中的离子通道移动到正极。
锂电池的充放电过程可以分为三个阶段:开放电路电压(OCV)阶段、线性电压下降阶段和电流逐渐趋近于零的阶段。
在充电过程中,当锂离子从负极移动到正极时,电池的电压会逐渐增加,直到达到充电截止电压。
在放电过程中,锂离子从正极移动到负极时,电池的电压会逐渐降低,直到达到放电截止电压。
每个阶段的特征和变化情况取决于锂电池的具体设计和化学材料。
在实际应用中,需要准确地估计锂电池的剩余电量。
电量计算方法主要分为开路电压法和库仑计数法。
开路电压法是通过测量电池的开路电压来估计电量。
开路电压与锂电池的剩余电量之间存在一定的关系。
可以对锂电池进行标定,建立电压和电量之间的数学模型,然后根据当前电池的开路电压和该数学模型进行电量的估计。
库仑计数法是通过对电池充放电过程中流经的电荷进行计数来估计电量。
根据电荷的大小和电流的时间积分关系,可以得到电池的累积电荷量,从而估计电量。
这种方法需要对电流进行准确的采样和积分处理,以获得准确的电量估计结果。
除了上述方法,还有一些其他的电量计算方法,例如开路电压与内阻和温度的综合分析法、容量补偿法等,可以根据具体情况选择合适的方法进行电量估计。
综上所述,锂电池的充放电理论和电量计算方法设计是锂电池应用中的重要问题。
电池上的单位“mAh
“mAh”是电池容量的单位,是中文名称是毫安时(在衡量大容量电池如铅蓄电池时,为了方便起见,一般用“Ah”来表示,中文名是安时.锂离子电池容量计量之"库仑计"法;一直想写一篇关于电池容量库仑计的文章,可以要完全说明库仑计的工作原理却相当的麻烦,因为这种容量计量方法涉及的电池方面的知识太多太复杂,同时还有一部分集成IC方面的知识.为了"雅俗共赏",我就把这篇关于库仑计的文章分成四个部分.1.基本概念介绍,就是引出为什么要用库仑计来计量电池容量.2.库仑计简单说明,讲得比较浅适合一般的用户.3.库仑计进阶说明,详细补充库仑计的工作原理.4.有关库仑计在手机上使用的各种现象解释,特别是拥有爱立信手机的机友,不妨参考一下第一部分.基本概念介绍;mAh:电池容量的计量单位,实际就是电池中可以释放为外部使用的电子的总数.;折合物理上的标准的单位就是大家熟悉的库仑.;库仑的国际标准单位为电流乘于时间的安培秒.;1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6库仑;mAh不是标准单位,但是这个单位可以很方便的用于计量和计算.;比如一颗900mAh的电池可以提供300mA恒流的持续3小时的供电能力.在"锂离子电池容量计量之电压法"一文中,我详细介绍了用电池电压近似获得电池容量的方面.但是这个方法是比较粗糙的.要想获得锂离子电池的电量使用的正确情况,只有用库仑计.就象大家家里面的水量计量用的水表的作用原理.要计算流经的电荷的多少才能获得锂离子电池的电量使用情况.如何得到流经的电荷量呢,就只有通过测试单位时间内回路流经的电流大小.如果测到的电流是恒定不变的,把测到的电流乘于时间就可以简单的得到了电荷量了.这钟情况一般只有实验室里面才能发生.通常用一个恒流来放电计算电池的容量,而且测到的容量也比较精确.如果测到的电流是随时间变化的,那么就需要对这个变化的电流进行积分才能得到电荷量,手机上的电池就是这种情况,电流随时都在变化.电流要如何测到呢?简单的讲就是通过测量一个特定的电阻两端的电压(单位伏特V或毫伏mV),把电压除于这个电阻的阻值(单位欧姆ohm或毫欧mohm)就得到即时的电流值(单位是安培A或毫安mA)了.第二部分,库仑计的工作原理及简单应用■库仑计工作原理■目前手机电池的容量计量(象爱立信手机电池),是在电池的保护线路上串联了一个电量计量芯片,其中串联的是一个集成的电阻,电阻值一般是20~30毫欧之间.其基本原理是,芯片上集成了一个取样电阻,当流过不同电流后产生不同的压差,芯片就对这个电压(实际转换为电流)和时间进行积分,得到用户使用时的正确电量(注意,电量的单位是mAh).;;很多芯片可以实现这个功能,TI的,MAXIM的几个半导体芯片公司均有类似产品出品.电池增加这个芯片后,成本提高,对手机也提出了"通讯"的要求.所以很多手机没有这个功能.那么该芯片通过实时积分得到容量以后,把容量(单位是mAh)数据存储在芯片的EEPROM中,并根据手机的需求,通过通讯线传递给手机.那么手机就得到了这块电池的准确容量.;;库仑计的芯片,即电量计量芯片是装在手机电池里面的,通常是与锂离子电池的保护线路设计在一起.;;在库仑计芯片的存储器里面通常有如下的基本电池信息▲电池的初始容量(mAh),即额定容量,一个电池完全充放后得到的容量▲电池的当前容量(mAh),处于使用状态是的电池容量▲当前流经的电流(mA),即手机的电流损耗■库仑计简单应用■但是一般手机不会显示容量(比如"还有550mAh"或"剩下345mAh")这么一个让用户不好理解的数值.这里就有两种容量显示方式,通过计算把容量mAh转换成可以很好理解的另外一种单位.1.容量百分比(单位是%)每个电池都有一个初始容量或称为额定容量.把当前的电池容量除于额定容量就可以得到当前电池的容量百分比一块额定容量为600mAh的电池,如果当前电池容量只有456mAh,手机就显示456/600=76%.2.待机时间和通话时间(单位是时间:小时h)手机本身根据自身的待机或通话电流损耗,会相应的内置一个计算公式,见这个容量转换成用户可以理解的待机时间和通话时间.待机时间的计算公式就是:电池的当前容量/当前流经的电流=***小时通话时间的计算公式就是电池的当前容量/通话时平均电流=*小时第三部分库仑计进阶说明1.电路有两种类型的设计电路来获得电池的容量一种是A/D模数转换,通常是12位精度,将电压值转换为12位精度的16进制数字后乘于取样的间隔时间.一种是集成模式,利用RC积分电路来获得电压对时间的积分值.两者最终得到的都是电池的容量.2.容量的归一电压法那样测一个电压的时间非常短.不需要容量的归一.由于库仑计的容量获得必须是对时间的积分才能获得.那么要获得该电池的额定容量,就必须对电池进行一次完全的充分才能得到正确的电池容量信息.在库仑计的使用之初,厂家会赋予库仑计一个电池的初始容量.但是每次使用不可能都是完全用光或完全充饱.所以经常的浅充浅放会积累容量的误差.所以必须定期对使用库仑计的锂离子电池进行完全充分的操作,使其重新获得正确的电池额定容量.3.额定容量的调整锂离子电池的实际容量会随着循环的进行,可用容量会逐渐的衰减.如果库仑计里面保存的初始容量一成不变的话,肯定会导致容量显示的错误.比如初始容量是600mAh的电池,在100次循环以后,其实际容量已经变成500mAh了,如果在进行容量显示是仍然按照600mAh这个数来计算的话,势必造成电池永远充不饱这个问题.所以在库仑计的里面还有一个容量对使用次数调整的算法,会根据电池循环次数调整其实际容量.锂离子电池的容量还会随使用温度的变化得到不同的可用容量.比如在25度时,电池可以得到几乎100%的可用容量而在0度是,电池只能放出80%的可用容量.如果不对容量进行温度调整的话,势必造成低温环境使用时,明明显示剩余20%的容量,却提前关机这个现象.所以在库仑计里面还有一个容量对温度调整的算法,会根据电池的实际温度进行可用容量调整.4.电池标识码许多库仑计芯片都顺便集成了一个电池标识码记录区域.它的作用是给手机电池标一个序列号,这个序列号是保存在芯片里面的,利用与手机的通讯口传递给手机.手机验证这个序列号.如果是正确的就判断为正品电池.如果序列号验证错误,手机就提示是非正品电池甚至拒绝工作.不要小看库仑计芯片,小心的一个芯片,不但要进行高精度的电量计量,还要进行复杂的运算调整.而且还要与主机(手机)进行通讯联系.第四部分.有关库仑计在手机上使用的现象解释上面详细的介绍了库仑计芯片本身的工作原理.但是作为一个面向用户的应用,得到容量(mAh)这个数据是远远不够的.那么如何把容量转换成为待机时间就是手机的软件的工作了.手机通过通讯,获得如下信息▲电池的初始容量(mAh),即额定容量,一个电池完全充放后得到的容量▲电池的当前容量(mAh),处于使用状态是的电池容量▲当前流经的电流(mA),即手机的电流损耗注意,当前流经的电流是个非常没有规律的值.显而易见,许多因素影响了这个电流.当地的信号强度,会影响手机的待机电流手机附加功能,比如蓝牙功能,红外功能会增加或改变待机电流手机背光(操作手机时),会大大的增大待机电流.这些影响因素会导致以下这个待机时间计算公式出现偏差▲电池的当前容量/当前流经的电流=***小时如果待机电流稳定不变或变化很小的话,这个待机时间就会起到很好的计算作用这就是为什么手机固定放置在一个地方,待机时间很准的原因当地信号的好坏也直接的影响手机的待机时间显示.本来在A地显示180个小时待机的同一个手机拿到B地马上就变成了240个小时待机.这是因为计算公式的分母变化了.但是待机时间的变化和强烈反差的出现并不是说电池出现了问题,实际其电池的容量还是没有变化的.这个也并不能用来说明是电池不好的原因.虽然锂离子电池没有记忆效应,不需要专门的放电处理,不需要充饱电池就可以使用,这并不影响锂离子电池的性能发挥.但是,对于正在使用配备库仑计电池的手机用户,有一点必须强调.★★★请您定期的对你所用的电池进行一次完全的充分,以便库仑计进行容量调整和归一化的进行.确保库仑计一直工作在最佳状态.。
锂电池电压电量关系
锂离子电池电压与容量的关系及容量计算方法
锂离子电池电压与容量的关系及容量计算方法
锂离子电池开路电压与电池容量的对应关系分析
先给出一个表格:如下,百分比是电池的剩余容量,右侧是对应的电池的开路电压(OCV).
5%------3.45V 5%------3.42V
0%------3.00V 0%------3.00V
★★★★★
因为电池电压的影响因素实在太多,表中的仅供各位参考.
真正高级的锂离子电池电量计量只有采用库仑计并使用高级的电量计量算法.
比如一颗900mAh的电池可以提供300mA恒流的持续3小时的供电能力.
4.fuel gauging:电量计量,原意是油量计量,后在电化学上被引用为电量计量的意思.
最科学的并且是最原始的电池的电量计量方法是对流经的电子流量的统计.即库仑计(coulomb count).
3.mAh:电池容量的计量单位,实际就是电池中可以释放为外部使用的电子的总数.
折合物理上的标准的单位就是大家熟悉的库仑.
库仑的国际标准单位为电流乘于时间的安培秒.
1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6库仑
mAh不是标准单位,但是这个单位可以很方便的用于计量和计算.
5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.
★★★★★
锂电池容量计算
锂离子电池容量的测算锂离子电池开路电压与电池容量的对应关系分析先给出一个表格:如下,百分比是电池的剩余容量,右侧是对应的电池的开路电压(OCV).100%----4.20V90%-----4.06V80%-----3.98V70%-----3.92V60%-----3.87V50%-----3.82V40%-----3.79V30%-----3.77V20%-----3.74V10%-----3.68V5%------3.45V0%------3.00V以下是这个表格的来龙去脉.一.首先几个概念解释:1.OCVpen circuit voltage的缩写,开路电压.2.锂离子电池:本篇讨论的是目前手机上普遍采用的以4.2V恒压限制充电的单节锂离子电池.3.mAh:电池容量的计量单位,实际就是电池中可以释放为外部使用的电子的总数.折合物理上的标准的单位就是大家熟悉的库仑.库仑的国际标准单位为电流乘于时间的安培秒.1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6库仑mAh不是标准单位,但是这个单位可以很方便的用于计量和计算.比如一颗900mAh的电池可以提供300mA恒流的持续3小时的供电能力.4.fuel gauging:电量计量,原意是油量计量,后在电化学上被引用为电量计量的意思.最科学的并且是最原始的电池的电量计量方法是对流经的电子流量的统计.即库仑计(coulomb count).要想获得锂离子电池的电量使用的正确情况,只有用库仑计.就象大家家里面的水量计量用的水表的作用原理.要计算流经的电荷的多少才能获得锂离子电池的电量使用情况.二.电压与容量的关系但是锂离子电池有一个对电量计量很有用的特性,就是在放电的时候,电池电压随电量的流逝会逐渐降低,并且有相当大的斜率.这就提供给我们另外一种近似的电量计量途径.取电池电压的方法.就好像测量水箱里面的水面高度可以大概估计剩余的水量这个道理一样.但是实际上电池的电压比水箱里面的平静的水面高度测量要复杂的多.用电压来估计电池的剩余容量有以下几个不稳定性:1.同一个电池,在同等剩余容量的情况下,电压值因放电电流的大小而变化.放电电流越大,电压越低.在没有电流的情况下,电压最高.2.环境温度对电池电压的影响, 温度越低,同等容量电池电压越低.3.循环对电池放电平台的影响,随着循环的进行,锂离子电池的放电平台趋于恶化.放电平台降低.所以相同电压所代表的容量也相应变化了.4.不同厂家,不同容量的锂离子电池,其放电的平台略有差异.5.不同类型的电极材料的锂离子电池,放电平台有较大差异.钴锂和锰锂的放电平台就完全不同.以上这些都会造成电压的波动和电压的差异,使电池的容量显示变的不稳定一台手机上用电压计量电池容量时,因为手机不可能一直处于小电流的待机状态.暂时的大电流的损耗,比如开背光,放铃声,特别是通过,都会造成电池电压很快降低.此时手机显示的容量要降低得比实际容量降低更多.而当大电流撤掉以后,电池的电压会回升.这就会造成手机容量显示反而上升这种不合理的现象.三.电池电压对电池容量的表格说了这么多,下面给出一个标准的电压对电池剩余容量的表格(左侧)以及大电流恒流放电是电池电压对容量的表格(右侧)标准条件描述:1.室温2.新的电池3.完全充饱以后进行GSM模拟放电4.测量电池电压时,关断放电回路,测量电池开路电压.排除放电电流对电压的影响.5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.大电流恒流放电条件描述:1.室温2.新的电池3.完全充饱以后进行550mA的恒流放电4.测量电池电压时,不关断放电回路,测量电池实际工作电压.携带放电电流对电压的影响.5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.具体数据如下,以10%的容量间隔进行划分OCV电压对容量关系550mA恒流放电电压对容量关系100%----4.20V 100%----4.20V90%-----4.06V 90%-----3.97V80%-----3.98V 80%-----3.87V70%-----3.92V 70%-----3.79V▲60%-----3.87V 60%-----3.73V50%-----3.82V 50%-----3.68V40%-----3.79V▲40%-----3.65V30%-----3.77V 30%-----3.62V20%-----3.74V 20%-----3.58V10%-----3.68V 10%-----3.51V5%------3.45V 5%------3.42V0%------3.00V 0%------3.00V以上数据为我三年来对锂离子电池测试的统计,因为电池电压的影响因素实在太多,表中的仅供各位参考.注意这里电池电压与容量不是线性关系.也没有其它公式可以套用.手机只能实现制备一个对应的表格来对照实际测量到的电压,来近似取得电池的容量.锂离子电池的OCV放电电压在4.20V到3.90V之间下降斜率较快.在3.8V前后有一个相对平缓的放电平台在低于3.7V以后,电压随容量下降急剧降低到3.0V而对照的大电流放电(1C)的放电平台出现在3.65V左右由对比表格可以看到.如果长时间处于大电流放电状态,当电压降到3.79V时,手机这个时候认为只有40%(参考左侧)的电量.而实际电池应该还有70%的电量(参考右侧).当手机重新进入小电流待机时,电池电压会回升到对应左侧的3.92V(70%).那么手机的容量显示就会出现反跳现象.四.手机上采用测量电压法来计量电池容量的具体应用:1.手机设计的电量显示就是根据这个电压对容量的关系来设置手机上电量的显示.2.常用的电量格.有三格或四格的.以四格电量的显示来讲.各个手机设计时每一格代表的电量并不一定是平均的25%.实际情况往往可能是第一格代表了50%或者更多.第二格代表20%.....是一种不平均的分配.波导S1200的第一格电量就代表了前面的60%以上的电量.厦新A8的第一格电量代表了前面的70%左右的电量.其它三星手机,philips的都有各自不同的格子定义.当然采用这种原理的也有用百分比来显示的(就象上面的百分比).3.但是只要是采用电压来计量容量原理来工作的手机,这个电量就不可避免的存在下述弊端电量的精度(分辨率)不高.三格,四格或10格(就象上面的百分比).电量会出现反复变化,比如打完一个电话后从两格降低到一格后,过一会儿又反弹回两格这种现象.4.手机对电池电压的采样,一般会尽量采用低消耗电流时的电压(比如待机时),这时获得的电压比较有参考价值.而且手机软件会采用"多点采样计算平均值"的算法来避免瞬间电流对电压的干扰.5.手机里面设定容量格数的电压临界值是固定不变的.而电池随着循环的进行或选用放电平台很差的电池时,其对应的剩余容量会出现很大的差异比如放电平台高的电池,其第一格所代表的电量可以用3天,而循环了100次的电池和差的劣质电池.其第一格电量却只能用1到2天.甚至出现在电量为空格的时候却还可以待机2天的怪异现象.6.在处理电压反跳现象时,有些手机会采用锁定容量格数的一个算法.即容量显示不反跳,但是当前的容量格数的使用时间会相对延长一点.7.有些早期的手机使用的是镍氢电池或镍镉电池,同样镍基电池也可以绘出一个放电电压对容量的关系.其原理也是一样的.这里不另行详细说明.总之,采用测量电池电压来计量电池容量是个简单易行,但是略显粗糙的方法.真正高级的锂离子电池电量计量只有采用库仑计并使用高级的电量计量算法。
锂电池电压电量关系
锂电池电压电量关系锂离子电池电压与容量的关系及容量计算方法锂离子电池电压与容量的关系及容量计算方法锂离子电池开路电压与电池容量的对应关系分析先给出一个表格:如下,百分比是电池的剩余容量,右侧是对应的电池的开路电压(OCV).100%----4.20V90%-----4.06V80%-----3.98V70%-----3.92V60%-----3.87V50%-----3.82V40%-----3.79V30%-----3.77V20%-----3.74V10%-----3.68V5%------3.45V0%------3.00V以下是这个表格的来龙去脉.一.首先几个概念解释:1.OCV:open circuit voltage的缩写,开路电压.2.锂离子电池:本篇讨论的是目前手机上普遍采用的以4.2V恒压限制充电的单节锂离子电池.3.mAh:电池容量的计量单位,实际就是电池中可以释放为外部使用的电子的总数.折合物理上的标准的单位就是大家熟悉的库仑.库仑的国际标准单位为电流乘于时间的安培秒.1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6库仑mAh不是标准单位,但是这个单位可以很方便的用于计量和计算.比如一颗900mAh的电池可以提供300mA恒流的持续3小时的供电能力.4.fuel gauging:电量计量,原意是油量计量,后在电化学上被引用为电量计量的意思.最科学的并且是最原始的电池的电量计量方法是对流经的电子流量的统计.即库仑计(coulomb count).★要想获得锂离子电池的电量使用的正确情况,只有用库仑计.就象大家家里面的水量计量用的水表的作用原理.要计算流经的电荷的多少才能获得锂离子电池的电量使用情况.〓〓〓〓〓〓〓〓二.电池电压与容量的关系但是锂离子电池有一个对电量计量很有用的特性,就是在放电的时候,电池电压随电量的流逝会逐渐降低,并且有相当大的斜率.这就提供给我们另外一种近似的电量计量途径.取电池电压的方法.就好像测量水箱里面的水面高度可以大概估计剩余的水量这个道理一样.但是实际上电池的电压比水箱里面的平静的水面高度测量要复杂的多.用电压来估计电池的剩余容量有以下几个不稳定性:1.同一个电池,在同等剩余容量的情况下,电压值因放电电流的大小而变化.放电电流越大,电压越低.在没有电流的情况下,电压最高.2.环境温度对电池电压的影响,温度越低,同等容量电池电压越低.3.循环对电池放电平台的影响,随着循环的进行,锂离子电池的放电平台趋于恶化.放电平台降低.所以相同电压所代表的容量也相应变化了.4.不同厂家,不同容量的锂离子电池,其放电的平台略有差异.5.不同类型的电极材料的锂离子电池,放电平台有较大差异.钴锂和锰锂的放电平台就完全不同.以上这些都会造成电压的波动和电压的差异,使电池的容量显示变的不稳定★★一台手机上用电压计量电池容量时,因为手机不可能一直处于小电流的待机状态.暂时的大电流的损耗,比如开背光,放铃声,特别是通过,都会造成电池电压很快降低.此时手机显示的容量要降低得比实际容量降低更多.而当大电流撤掉以后,电池的电压会回升.这就会造成手机容量显示反而上升这种不合理的现象.〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓三.电池电压对电池容量的表格说了这么多,下面给出一个标准的电压对电池剩余容量的表格(左侧)以及大电流恒流放电是电池电压对容量的表格(右侧)标准条件描述:1.室温2.新的电池3.完全充饱以后进行GSM模拟放电4.测量电池电压时,关断放电回路,测量电池开路电压.排除放电电流对电压的影响.5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.大电流恒流放电条件描述:1.室温2.新的电池3.完全充饱以后进行550mA的恒流放电4.测量电池电压时,不关断放电回路,测量电池实际工作电压.携带放电电流对电压的影响.5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.★★★★★具体数据如下,以10%的容量间隔进行划分OCV电压对容量关系550mA恒流放电电压对容量关系100%----4.20V100%----4.20V90%-----4.06V90%-----3.97V80%-----3.98V80%-----3.87V70%-----3.92V70%-----3.79V▲60%-----3.87V60%-----3.73V50%-----3.82V50%-----3.68V40%-----3.79V▲40%-----3.65V30%-----3.77V30%-----3.62V20%-----3.74V20%-----3.58V10%-----3.68V10%-----3.51V5%------3.45V5%------3.42V0%------3.00V0%------3.00V★★★★★因为电池电压的影响因素实在太多,表中的仅供各位参考.注意这里电池电压与容量不是线性关系.也没有其它公式可以套用.手机只能实现制备一个对应的表格来对照实际测量到的电压,来近似取得电池的容量.锂离子电池的OCV放电电压在4.20V到3.90V之间下降斜率较快.在3.8V前后有一个相对平缓的放电平台在低于3.7V以后,电压随容量下降急剧降低到3.0V而对照的大电流放电(1C)的放电平台出现在3.65V左右由对比表格可以看到.如果长时间处于大电流放电状态,当电压降到3.79V时,手机这个时候认为只有40%(参考左侧)的电量.而实际电池应该还有70%的电量(参考右侧).当手机重新进入小电流待机时,电池电压会回升到对应左侧的3.92V(70%).那么手机的容量显示就会出现反跳现象.--------------------------------------四.手机上采用测量电压法来计量电池容量的具体应用:1.手机设计的电量显示就是根据这个电压对容量的关系来设置手机上电量的显示.2.常用的电量格.有三格或四格的.以四格电量的显示来讲.各个手机设计时每一格代表的电量并不一定是平均的25%.实际情况往往可能是第一格代表了50%或者更多.第二格代表20%.....是一种不平均的分配.波导S1200的第一格电量就代表了前面的60%以上的电量.厦新A8的第一格电量代表了前面的70%左右的电量.其它三星手机,philips的都有各自不同的格子定义.当然采用这种原理的也有用百分比来显示的(就象上面的百分比).3.但是只要是采用电压来计量容量原理来工作的手机,这个电量就不可避免的存在下述弊端电量的精度(分辨率)不高.三格,四格或10格(就象上面的百分比).电量会出现反复变化,比如打完一个电话后从两格降低到一格后,过一会儿又反弹回两格这种现象.4.手机对电池电压的采样,一般会尽量采用低消耗电流时的电压(比如待机时),这时获得的电压比较有参考价值.而且手机软件会采用"多点采样计算平均值"的算法来避免瞬间电流对电压的干扰.5.手机里面设定容量格数的电压临界值是固定不变的.而电池随着循环的进行或选用放电平台很差的电池时,其对应的剩余容量会出现很大的差异比如放电平台高的电池,其第一格所代表的电量可以用3天,而循环了100次的电池和差的劣质电池.其第一格电量却只能用1到2天.甚至出现在电量为空格的时候却还可以待机2天的怪异现象.6.在处理电压反跳现象时,有些手机会采用锁定容量格数的一个算法.即容量显示不反跳,但是当前的容量格数的使用时间会相对延长一点.7.有些早期的手机使用的是镍氢电池或镍镉电池,同样镍基电池也可以绘出一个放电电压对容量的关系.其原理也是一样的.这里不另行详细说明.--------------------------------------总之,采用测量电池电压来计量电池容量是个简单易行,但是略显粗糙的方法.真正高级的锂离子电池电量计量只有采用库仑计并使用高级的电量计量算法.。
锂电池电压电量关系
锂电池电压电量关系锂离子电池电压与容量的关系及容量计算方法锂离子电池电压与容量的关系及容量计算方法锂离子电池开路电压与电池容量的对应关系分析先给出一个表格:如下,百分比是电池的剩余容量,右侧是对应的电池的开路电压(OCV).100%----4.20V90%-----4.06V80%-----3.98V70%-----3.92V60%-----3.87V50%-----3.82V40%-----3.79V30%-----3.77V20%-----3.74V10%-----3.68V5%------3.45V0%------3.00V以下是这个表格的来龙去脉.一.首先几个概念解释:1.OCV:open circuit voltage的缩写,开路电压.2.锂离子电池:本篇讨论的是目前手机上普遍采用的以 4.2V恒压限制充电的单节锂离子电池.3.mAh:电池容量的计量单位,实际就是电池中可以释放为外部使用的电子的总数.折合物理上的标准的单位就是大家熟悉的库仑.库仑的国际标准单位为电流乘于时间的安培秒.1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6库仑mAh不是标准单位,但是这个单位可以很方便的用于计量和计算.比如一颗900mAh的电池可以提供300mA恒流的持续3小时的供电能力.4.fuel gauging:电量计量,原意是油量计量,后在电化学上被引用为电量计量的意思.最科学的并且是最原始的电池的电量计量方法是对流经的电子流量的统计.即库仑计(coulomb count).★要想获得锂离子电池的电量使用的正确情况,只有用库仑计.就象大家家里面的水量计量用的水表的作用原理.要计算流经的电荷的多少才能获得锂离子电池的电量使用情况.〓〓〓〓〓〓〓〓二.电池电压与容量的关系但是锂离子电池有一个对电量计量很有用的特性,就是在放电的时候,电池电压随电量的流逝会逐渐降低,并且有相当大的斜率.这就提供给我们另外一种近似的电量计量途径.取电池电压的方法.就好像测量水箱里面的水面高度可以大概估计剩余的水量这个道理一样.但是实际上电池的电压比水箱里面的平静的水面高度测量要复杂的多.用电压来估计电池的剩余容量有以下几个不稳定性:1.同一个电池,在同等剩余容量的情况下,电压值因放电电流的大小而变化.放电电流越大,电压越低.在没有电流的情况下,电压最高.2.环境温度对电池电压的影响, 温度越低,同等容量电池电压越低.3.循环对电池放电平台的影响,随着循环的进行,锂离子电池的放电平台趋于恶化.放电平台降低.所以相同电压所代表的容量也相应变化了.4.不同厂家,不同容量的锂离子电池,其放电的平台略有差异.5.不同类型的电极材料的锂离子电池,放电平台有较大差异.钴锂和锰锂的放电平台就完全不同.以上这些都会造成电压的波动和电压的差异,使电池的容量显示变的不稳定★★一台手机上用电压计量电池容量时,因为手机不可能一直处于小电流的待机状态.暂时的大电流的损耗,比如开背光, 放铃声,特别是通过,都会造成电池电压很快降低.此时手机显示的容量要降低得比实际容量降低更多.而当大电流撤掉以后,电池的电压会回升.这就会造成手机容量显示反而上升这种不合理的现象.〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓三.电池电压对电池容量的表格说了这么多,下面给出一个标准的电压对电池剩余容量的表格(左侧) 以及大电流恒流放电是电池电压对容量的表格(右侧)标准条件描述:1.室温2.新的电池3.完全充饱以后进行GSM模拟放电4.测量电池电压时,关断放电回路,测量电池开路电压.排除放电电流对电压的影响.5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.大电流恒流放电条件描述:1.室温2.新的电池3.完全充饱以后进行550mA的恒流放电4.测量电池电压时,不关断放电回路,测量电池实际工作电压.携带放电电流对电压的影响.5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.★★★★★具体数据如下,以10%的容量间隔进行划分OCV电压对容量关系550mA恒流放电电压对容量关系100%----4.20V 100%----4.20V90%-----4.06V 90%-----3.97V80%-----3.98V 80%-----3.87V70%-----3.92V 70%-----3.79V▲60%-----3.87V 60%-----3.73V50%-----3.82V 50%-----3.68V40%-----3.79V▲40%-----3.65V30%-----3.77V 30%-----3.62V20%-----3.74V 20%-----3.58V10%-----3.68V 10%-----3.51V5%------3.45V 5%------3.42V0%------3.00V 0%------3.00V★★★★★因为电池电压的影响因素实在太多,表中的仅供各位参考.注意这里电池电压与容量不是线性关系.也没有其它公式可以套用.手机只能实现制备一个对应的表格来对照实际测量到的电压,来近似取得电池的容量.锂离子电池的OCV放电电压在4.20V到3.90V之间下降斜率较快.在3.8V前后有一个相对平缓的放电平台在低于3.7V以后,电压随容量下降急剧降低到3.0V而对照的大电流放电(1C)的放电平台出现在3.65V左右由对比表格可以看到.如果长时间处于大电流放电状态,当电压降到3.79V时,手机这个时候认为只有40%(参考左侧)的电量.而实际电池应该还有70%的电量(参考右侧).当手机重新进入小电流待机时,电池电压会回升到对应左侧的3.92V(70%).那么手机的容量显示就会出现反跳现象.--------------------------------------四.手机上采用测量电压法来计量电池容量的具体应用:1.手机设计的电量显示就是根据这个电压对容量的关系来设置手机上电量的显示.2.常用的电量格.有三格或四格的.以四格电量的显示来讲.各个手机设计时每一格代表的电量并不一定是平均的25%.实际情况往往可能是第一格代表了50%或者更多.第二格代表20%.....是一种不平均的分配.波导S1200的第一格电量就代表了前面的60%以上的电量.厦新A8的第一格电量代表了前面的70%左右的电量.其它三星手机,philips的都有各自不同的格子定义.当然采用这种原理的也有用百分比来显示的(就象上面的百分比).3.但是只要是采用电压来计量容量原理来工作的手机,这个电量就不可避免的存在下述弊端电量的精度(分辨率)不高.三格,四格或10格(就象上面的百分比).电量会出现反复变化,比如打完一个电话后从两格降低到一格后,过一会儿又反弹回两格这种现象.4.手机对电池电压的采样,一般会尽量采用低消耗电流时的电压(比如待机时),这时获得的电压比较有参考价值.而且手机软件会采用"多点采样计算平均值"的算法来避免瞬间电流对电压的干扰.5.手机里面设定容量格数的电压临界值是固定不变的.而电池随着循环的进行或选用放电平台很差的电池时,其对应的剩余容量会出现很大的差异比如放电平台高的电池,其第一格所代表的电量可以用3天,而循环了100次的电池和差的劣质电池.其第一格电量却只能用1到2天.甚至出现在电量为空格的时候却还可以待机2天的怪异现象.6.在处理电压反跳现象时,有些手机会采用锁定容量格数的一个算法.即容量显示不反跳,但是当前的容量格数的使用时间会相对延长一点.7.有些早期的手机使用的是镍氢电池或镍镉电池,同样镍基电池也可以绘出一个放电电压对容量的关系.其原理也是一样的.这里不另行详细说明.--------------------------------------总之,采用测量电池电压来计量电池容量是个简单易行,但是略显粗糙的方法.真正高级的锂离子电池电量计量只有采用库仑计并使用高级的电量计量算法.。
锂离子电池容量计算之电压法
锂离子电池容量计算之电压法电压法是基于测量电池开路电压和工作电压之间的变化来计算电池容量的。
这种方法简单易行,不需要复杂的仪器和设备,因此广泛应用于实际生产和测试中。
首先,我们需要了解锂离子电池的基本原理和构造。
锂离子电池由正极、负极和电解质组成。
正极和负极通常是由不同的材料制成,而电解质则是将它们分离开来,但同时又能够传递离子。
在正常工作状态下,锂离子从正极向负极移动,通过电解质的传递。
这一过程中,电子同时从负极流向正极,形成了电流。
锂离子在电池中的移动和储存导致了电势差的变化,这就是电池的开路电压。
在开始测量之前,首先需要将电池放置在一个理想状态下,即电池被完全充电或放电。
然后,通过测量电池的开路电压来获取初始电压值。
接下来,将电池连接到一个恒定负载,通过使电池放电直到达到目标电压值。
在放电过程中,需要记录下电池的工作电压。
在测量过程中,需要注意一些因素的影响,例如工作电流和环境温度。
这些因素可能会导致电池的电压值发生一些微小改变,因此在计算容量时应该进行校正。
根据电压法计算锂离子电池的容量可以使用公式:容量(mAh)=(初始电压-目标电压)*电池负载电阻/1000其中,初始电压和目标电压是以伏特为单位的电压值,电池负载电阻是以欧姆为单位的电阻值,容量以毫安时为单位。
需要注意的是,根据电压法计算出来的容量只是一个近似值,不是非常准确的数值。
因为电池的放电过程中,电压并不是线性变化的,而且受到很多因素的影响。
在实际应用中,为了更准确地计算锂离子电池的容量,一般会使用更复杂的充放电曲线分析方法,例如充放电时间法和恒压恒流法。
总之,电压法是一种简单易行的计算锂离子电池容量的方法,适用于大多数实际应用场景。
但需要注意的是,根据电压法计算出来的容量只是个近似值,如果需要更准确的数值,还需要使用其他方法进行进一步分析和计算。
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锂离子电池容量计算之
电压法
文稿归稿存档编号:[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
锂离子电池容量计算之电压法
锂离子电池开路电压与电池容量的对应关系分析
先给出一个表格:如下,百分比是电池的剩余容量,右侧是对应的电池的开路电压(OCV).
100%----4.20V
90%-----4.06V
80%-----3.98V
70%-----3.92V
60%-----3.87V
50%-----3.82V
40%-----3.79V
30%-----3.77V
20%-----3.74V
10%-----3.68V
5%------3.45V
0%------3.00V
以前发过一个"如何判断电池的剩余容量",写得不够详细,且数据不够精确.
此次整理了一下试验数据,作为上篇文章的更新.
以下是这个表格的来龙去脉.
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一.首先几个概念解释:
1.OCV:open circuit voltage的缩写,开路电压.
2.锂离子电池:本篇讨论的是目前手机上普遍采用的以4.2V恒压限制充电的单节锂离子电池.
3.mAh:电池容量的计量单位,实际就是电池中可以释放为外部使用的电子的总数.
折合物理上的标准的单位就是大家熟悉的库仑.
库仑的国际标准单位为电流乘于时间的安培秒.
1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6库仑
mAh不是标准单位,但是这个单位可以很方便的用于计量和计算.
比如一颗900mAh的电池可以提供300mA恒流的持续3小时的供电能力.
4.fuel gauging:电量计量,原意是油量计量,后在电化学上被引用为电量计量的意思.
最科学的并且是最原始的电池的电量计量方法是对流经的电子流
量的统计.即库仑计(coulomb count).
★要想获得锂离子电池的电量使用的正确情况,只有用库仑计.就象大家家里面的水量计量用的水表的作用原理.要计算流经的电荷的多少才能获得锂离子电池的电量使用情况.
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二.电压与容量的关系
但是锂离子电池有一个对电量计量很有用的特性,就是在放电的时候,电池电压随电量的流逝会逐渐降低,并且有相当大的斜率.这就提供给我们另外一种近似的电量计量途径.取电池电压的方法.就好像测量水箱里面的水面高度可以大概估计剩余的水量这个道理一样.但是实际上电池的电压比水箱里面的平静的水面高度测量要复杂的多.
用电压来估计电池的剩余容量有以下几个不稳定性:
1.同一个电池,在同等剩余容量的情况下,电压值因放电电流的大小而变化.
放电电流越大,电压越低.在没有电流的情况下,电压最高.
2.环境温度对电池电压的影响, 温度越低,同等容量电池电压越低.
3.循环对电池放电平台的影响,
随着循环的进行,锂离子电池的放电平台趋于恶化.放电平台降低.所以相同电压所代表的容量也相应变化了.
4.不同厂家,不同容量的锂离子电池,其放电的平台略有差异.
5.不同类型的电极材料的锂离子电池,放电平台有较大差异.钴锂和锰锂的放电平台就完全不同.
以上这些都会造成电压的波动和电压的差异,使电池的容量显示变的不稳定
★★一台手机上用电压计量电池容量时,因为手机不可能一直处于小电流的待机状态.暂时的大电流的损耗,比如开背光,放铃声,特别是通过,都会造成电池电压很快降低.此时手机显示的容量要降低得比实际容量降低更多.而当大电流撤掉以后,电池的电压会回升.这就会造成手机容量显示反而上升这种不合理的现象.
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三.电池电压对电池容量的表格
说了这么多,下面给出一个标准的电压对电池剩余容量的表格(左侧)
以及大电流恒流放电是电池电压对容量的表格(右侧)
标准条件描述:
1.室温
2.新的电池
3.完全充饱以后进行GSM模拟放电
4.测量电池电压时,关断放电回路,测量电池开路电压.排除放电电
流对电压的影响.
5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.
大电流恒流放电条件描述:
1.室温
2.新的电池
3.完全充饱以后进行550mA的恒流放电
4.测量电池电压时,不关断放电回路,测量电池实际工作电压.携带放电电流对电压的影响.
5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.
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具体数据如下,以10%的容量间隔进行划分
OCV电压对容量关系 550mA恒流放电电压对容量关系
100%----4.20V 100%----4.20V
90%-----4.06V 90%-----3.97V
80%-----3.98V 80%-----3.87V
70%-----3.92V 70%-----3.79V▲
60%-----3.87V 60%-----3.73V
50%-----3.82V 50%-----3.68V
40%-----3.79V▲ 40%-----3.65V
30%-----3.77V 30%-----3.62V
20%-----3.74V 20%-----3.58V
10%-----3.68V 10%-----3.51V
5%------3.45V 5%------3.42V
0%------3.00V 0%------3.00V
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以上数据为我三年来对锂离子电池测试的统计,
因为电池电压的影响因素实在太多,表中的仅供各位参考.
注意这里电池电压与容量不是线性关系.也没有其它公式可以套用.手机只能实现制备一个对应的表格来对照实际测量到的电压,来近
似取得电池的容量.
锂离子电池的OCV放电电压在4.20V到3.90V之间下降斜率较快.
在3.8V前后有一个相对平缓的放电平台
在低于3.7V以后,电压随容量下降急剧降低到3.0V
而对照的大电流放电(1C)的放电平台出现在3.65V左右
由对比表格可以看到.
如果长时间处于大电流放电状态,当电压降到3.79V时,
手机这个时候认为只有40%(参考左侧)的电量.而实际电池应该还有70%的电量(参考右侧).当手机重新进入小电流待机时,电池电压会回升到对应左侧的3.92V(70%).那么手机的容量显示就会出现反跳现象.
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四.手机上采用测量电压法来计量电池容量的具体应用:
1.手机设计的电量显示就是根据这个电压对容量的关系来设置手机上电量的显示.
2.常用的电量格.有三格或四格的.以四格电量的显示来讲.
各个手机设计时每一格代表的电量并不一定是平均的25%.
实际情况往往可能是第一格代表了50%或者更多.第二格代表2 0%.....是一种不平均的分配.
波导S1200的第一格电量就代表了前面的60%以上的电量.
厦新A8的第一格电量代表了前面的70%左右的电量.
其它三星手机,philips的都有各自不同的格子定义.
当然采用这种原理的也有用百分比来显示的(就象上面的百分比).
3.但是只要是采用电压来计量容量原理来工作的手机,这个电量就不可避免的存在下述弊端
电量的精度(分辨率)不高.三格,四格或10格(就象上面的百分比).
电量会出现反复变化,比如打完一个电话后从两格降低到一格后,过一会儿又反弹回两格这种现象.
4.手机对电池电压的采样,一般会尽量采用低消耗电流时的电压(比如待机时),
这时获得的电压比较有参考价值.
而且手机软件会采用"多点采样计算平均值"的算法来避免瞬间电流对电压的干扰.
5.手机里面设定容量格数的电压临界值是固定不变的.
而电池随着循环的进行或选用放电平台很差的电池时,其对应的剩余容量会出现很大的差异
比如放电平台高的电池,其第一格所代表的电量可以用3天,而循环了100次的电池和差的劣质电池.
其第一格电量却只能用1到2天.甚至出现在电量为空格的时候却还可以待机2天的怪异现象.
6.在处理电压反跳现象时,有些手机会采用锁定容量格数的一个算法.即容量显示不反跳,但是当前的容量格数的使用时间会相对延长一点.
7.有些早期的手机使用的是镍氢电池或镍镉电池,
同样镍基电池也可以绘出一个放电电压对容量的关系.其原理也是一样的.这里不另行详细说明.
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总之,采用测量电池电压来计量电池容量是个简单易行,但是略显粗糙的方法.
真正高级的锂离子电池电量计量只有采用库仑计并使用高级的电量计量算法.。