电池容量怎么计算
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2023年3月19日发(作者：组织架构)锂离⼦电池电压与容量的关系及容量计算⽅法
我也是转载的
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
以下是这个表格的来龙去脉.
⼀.⾸先⼏个概念解释:
:opencircuitvoltage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.
: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
.
uging: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(coulombcount).
★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,
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.
★★★★★
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%----4.20V
90%-----4.06V90%-----3.97V
80%-----3.98V80%-----3.87V
70%-----3.92V70%-----3.79V▲
60%-----3.87V60%-----3.73V
50%-----3.82V50%-----3.68V
40%-----3.79V▲40%-----3.65V
30%-----3.77V30%-----3.62V
20%-----3.74V20%-----3.58V
10%-----3.68V10%-----3.51V
5%------3.45V5%------3.42V
0%------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.
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.
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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.