リチウムイオン電池ゲージ-測定器の紹介

バッテリーの充電状態（SOC）とバッテリーの状態を判断するには、バッテリーガスゲージとも呼ばれるバッテリー充電状態インジケーターが必要です。バッテリー残量ゲージICは、特定の動作条件下でバッテリーが電力を供給できる時間を予測できます。不十分なバッテリー寿命、および信頼性の低い充電ルーチンは、バッテリー駆動デバイスに関する非常に一般的な苦情の一部です。予期しないシャットダウンを回避するには、非常に正確なバッテリーゲージが必要であり、ユーザーエクスペリエンスを向上させるために不可欠です。

多くの人々は、液体燃料を供給する燃料タンクと同様に、バッテリーをエネルギー貯蔵の一形態と見なしています。簡単にするために、バッテリーはそのように考えることができます。ただし、電気化学デバイスによって蓄積されたエネルギーの測定は、測定がはるかに複雑です。プロセスは混乱し、誤解されています。この記事では、バッテリーに蓄えられたエネルギーを測定する際の課題について説明します。

残量ゲージのアイデアの概念をより深く分析する前に、充電状態は、特定の条件下で放出できるバッテリーに蓄積された相対エネルギーであると想定されています。これらの一般的な条件は、バッテリーのユーザーにはほとんど知られていません。さらに、SoCには、実際のバッテリー容量、充電電流、および動作温度が含まれています。機能状態（SoF）は、SoC、容量、配信を含む包括的な基準であり、測定が難しく、通常は当て推量のままです。これらの制限を考えると、ほとんどのバッテリー充電またはバッテリーゲージインジケーターが正確でない理由を理解できます。

リチウムイオン電池ゲージはどのように機能しますか？

バッテリーの寿命は測定が難しい場合があり、サイクル数や使用年数だけで判断することはできませんが、主に使用状況（または誤用）で判断することはできません。容量が減少すると、バッテリーの実行時間は短くなります。

バッテリーに表示されるSoC情報またはバッテリーの表示画面はユーザーにとって有用ですが、読み取りは必ずしもバッテリーの寿命を保証するものではありません。燃料計は、バッテリーの容量や蓄えられるエネルギー量に関係なく、バッテリーが完全に充電されると常に100％に戻ります。

非常に古いバッテリーが100％SoCを表示し、バッテリーの充電または蓄積されたエネルギーを維持する容量が50％以下に減少した場合、重大な信頼誤差が発生します。たとえば、良好なバッテリーの100％のバッテリー寿命が4時間の場合、中容量のバッテリーは100％の充電で2時間しか動作しません。ほとんどのユーザーは、残量ゲージがバッテリーSoCのみを表示し、バッテリーが保持している充電容量を表示しないことに気づいていません。最も重要な健康指標であるバッテリーの容量は不明のままです。

（電池の状態を知るための）制御放電電池の使用に加えて、「化学電池」の容量を知る信頼できる方法はほとんどありませんが、「デジタル電池」を読み取る方法は1つあります。 「化学電池」という用語は、完全に充電された電池を放電することによって得られる実際の容量を指すために使用され、デジタル電池は、クーロンが電池の充電および放電としてカウントすることによって得られる推定容量を保存する周辺監視回路です。

バッテリー管理とゲージタイプ

バッテリ管理のさまざまな機能を実行するバッテリ管理ICには多くの種類があります。最も一般的な管理機能の1つは、バッテリーの充電です。バッテリー充電コントローラーは、ほぼすべてのタイプの充電式バッテリーで使用できます。これらのICは、外部電源の検出、バッテリへの電流の監視、充電容量の監視、安全な温度と電圧レベルの決定、およびその他の多くのタスクなどのタスクを簡素化できます。バッテリ管理ICを設計に統合すると、バッテリ駆動システムの複雑さとコンポーネント数を大幅に減らすことができます。

バッテリー残量ゲージは、充電状態（SOC）、利用可能な充電（mAhまたはmWh）、バッテリー実行時間（分）、バッテリーの状態（SOH）などの情報を提供できるインテリジェントデバイスです。 ）。混乱の1つのポイントは、バッテリーモニターにすぎない多くの種類の「残量ゲージ」があることです。バッテリーモニターは、バッテリー電圧、充電および放電電流、バッテリー温度を報告するだけです。通常、電荷を追跡するためにクーロンカウントアナログ-デジタルコンバーター（ADC）が組み込まれています。バッテリーモニターは、高度なゲージングアルゴリズムがないと、実際のバッテリー残量を正確に報告できません。

ゲージ標準およびバッテリー充電精度

理想的には、バッテリーパックアセンブリの残量ゲージは、すべての条件下でバッテリーの残り容量のレベルを測定します。バッテリー残量ゲージは、たとえば自動車の残量ゲージよりもはるかに複雑です。車の場合、ガスタンクは、温度、車の年齢、ガスの消費速度に関係なく、常に同じサイズのままです。タンクサイズは常に同じであり、フロートゲージは常に正確です。

バッテリーでは、容量の「タンクのサイズ」は、温度、経年変化、エネルギー消費の速度、さらには使用される化学物質の種類によって常に変化します。バッテリーの残り容量を計算できるようにするには、これらすべての要因を考慮する必要があります。変数を無視すると、ゲージの精度が低下します。

読み出し情報がどのように中断されるか、およびバッテリーが使用されるアプリケーションのタイプによっては、精度の低い残量ゲージで十分な場合があります。