2 電池電量監(jiān)測算法背景

電池電量監(jiān)測計提供了確定為電子或機電系統(tǒng)供電的電池組的特性所需的信息。電池電量監(jiān)測計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)測計通常依靠利用負載電流特性的近似值來進行精確的電池參數(shù)和狀態(tài)估算，同時降低計算開銷和功耗。在傳統(tǒng)上使用電池電量計的系統(tǒng)（例如筆記本電腦和平板電腦、手機和其他個人電子設(shè)備）中，負載電流變化緩慢，并具有較長的空閑時間。在這些情況下，可以通過直接測量空閑期間的電池電壓來確定電池的荷電狀態(tài)。當電池負載電流空閑足夠長的時間后，電池開路電壓 (OCV) 和荷電狀態(tài) (SoC)（即放電程度 (DoD)）之間會存在一一對應(yīng)的映射。當負載電流恒定或長時間緩慢變化時，可以使用電壓和電流測量值來估算標準化為室溫的電池電阻的曲線。

但是，電子器件的使用趨勢是將電池電源應(yīng)用于長時間具有高動態(tài)負載電流的器件和應(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。電動工具、無人機和清潔機器人是在負載電流發(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)用正在使用可變負載電流（例如動態(tài)電池功率技術(shù) (Turbo 模式)）平衡計算吞吐量與系統(tǒng)功耗。在這些應(yīng)用中，負載電流包括 10 秒的持續(xù)高電池電流 (SPC) 脈沖（最高可達電池 C 率的兩倍）和 10ms 脈沖（最高可達電池 C 率 (CPC) 的四倍）。示例 DBPT 負載電流如 圖 2-1 中所示筆記本電腦和移動個人電子產(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載電流。對于這些應(yīng)用，電量監(jiān)測計算法不能依賴于針對穩(wěn)定且緩慢變化的負載電流而設(shè)計的近似值。

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