ZHCUC43A June 2024 – April 2025 BQ41Z50
IT-DZT 算法是在 IT 算法的基礎上構建的。因此,對 IT-DZT 電量監測所涉及的因素有基本的了解至關重要。IT 和 IT-DZT 電量監測算法使用放電深度 (DoD)、總化學容量 (Qmax) 和內部電芯電阻 RBAT(DoD、溫度)等因素來計算剩余容量和滿電荷容量。
DOD 和 Qmax 更新時序顯示了一個周期內的更新時序。經過 30 分鐘的弛豫期后,每 100 秒讀取一次 OCV 讀數。OCV 讀數與使用線性插值的預定義 OCV 表相關,從而得出 DoD。第一個 DoD 測量值為 DOD_0。對于特定的電池化學成分,OCV 表保持不變。使用 DOD 公式可以找到后續的 DOD 測量值。
圖 5-1 DOD 公式
圖 5-2 DOD 和 Qmax 更新時序Qmax 是根據兩個 DOD 讀數(DOD1 和 DOD2)更新的,在充電或放電循環之前和之后進行,然后使用 圖 5-3 進行計算。
圖 5-3 Qmax 公式如果更新的 Qmax 值對比上次更新的 Qmax 值大 30%,則進行濾波以避免跳變。請注意,僅當 t2 和 t1 之間的 DoD 變化大于已通過的電荷的 37% 時,才會發生 Qmax 更新。準確的 Qmax 測量對于準確的電量監測至關重要。該電量監測計具有額外的 TI 專有安全防護裝置,可在不利條件下防止更新 Qmax。
在一個放電周期中,根據歐姆定律,使用 OCV 曲線和測得的 IR 壓降 (V) 之間的壓降來計算電阻,如下面的負載電壓公式所示。
圖 5-4 負載電壓公式電阻值作為 DoD 和溫度的函數,使用電阻因子 Ra 和 Rb 計算得出。使用電阻公式計算標準化電阻值。這些值在數據閃存中通過 Ra 表進行更新。每次超過 DoD 電荷的 11.1% 后,都會更新 Ra 表。一旦 DoD 達到 77.7%,就會在每超過 3.3% DoD 電荷后進一步更新 Ra 表,總計更新 15 次 Ra。然后將更新存儲在網格中,其中每個網格點表示一個 DoD,如 Ra 網格表所示。
圖 5-5 電阻公式
圖 5-6 Ra 網格表網格中的電阻估算值通過基于附近網格估算的回歸來進一步細化。然后,優化的值用于縮放其余值,以供后續電阻更新。
IT 算法使用網格數組,分別通過電流檢測和熱敏電阻來測量平均電流 (Iav) 和平均溫度 (Tav)。這些測量值主要用于計算 Ra 更新。如果某些條目具有零值,則應用線性內插,并對新值求近似估計值。
TI Impedance Tracking 基于一種穩態模型來確定滿電荷容量,包含一個用于對內部電芯電阻進行建模的電阻器。電池電阻會因老化和溫度等因素而變化,而電池的化學容量會因老化而變化。
雖然 Impedance Tracking 電量監測計能夠對保持一致的電流負載進行準確計量,但對于可變負載其準確度會降低。這是因為在放電例程期間,IT 電量監測計需要至少 500 秒(默認值)的穩定時間,以便準確測量和更新 Ra 表。在諸如電動工具和無人機等存在負載電流波動的應用中,由于 IT 電量監測計要等到找到能穩定達 500 秒的時刻才會更新 Ra 表,所以可能無法及時更新該表,這會導致電芯電阻被高估,而電池荷電狀態 (SoC) 被低估。
Dynamic Z-Track? (IT-DZT) 通過采用一種更為精準地體現電池在負載狀態下情況的模型,對 IT 技術加以拓展。此過程是借助使用特定的電池參數來完成的,這些參數讓它可以更精準地模擬電池的瞬態響應,且無需恒定的電流負載或者長時間的弛豫期。該模型采用先進的算法,使用回歸技術處理可變電流負載,通過選擇反映電流實時變化的輸入數據來更新 Ra 表。這可以確保即使在顯著的負載波動下,電阻值也保持準確。在恒定電流負載下,IT-DZT 模型的性能與 IT 模型類似。
下面的 圖 5-7 顯示了 IT 和 IT-DZT 增強型電池模型之間的比較。對于相同的負載,與 OCV + IR 壓降模型相比,增強型電池模型要準確得多。可以看出,IT 模型需要更長的穩定時間才能在放電周期后開始準確監測。