锂电池电量有什么监测方法？

重要使用两种监测方法：一种方法以电流积分(currentintegration)为基础；而另一种则以电压测量为基础。前者依据一种稳健的思想，即假如对所有电池的充、放电流进行积分，就可以得出剩余电量的大小。当电池刚充好电并且已知是完全充电时，使用电流积分方法效果非常好。这种方法被成功地运用于当今众多的电池电量监测过程中。

但是该方法有其自身的弱点，特别是在电池长期不工作的使用模式下。假如电池在充电后几天都未使用，或者几个充、放电周期都没有充满电，那么由内部化学反应引起的自放电现象就会变得非常明显。目前尚无方法可以测量自放电，所以必须使用一个预含义的方程式对其进行校正。不同的电池模型有不同的自放电速度，这取决于充电状态(SOC)、温度以及电池的充放电循环历史等因素。创建自放电的精确模型要花费相当长的时间进行数据搜集，即便这样仍不能保证结果的准确性。

该方法还存在另外一个问题，那就是只有在完全充电后立即完全放电，才能够更新总电量值。假如在电池寿命期内进行完全放电的次数很少，那么在电量监测计更新实际电量值以前，电池的真实容量可能已经开始大幅下降。这会导致监测计在这些周期内对可用电量做出过高估计。即使电池电量在给定温度和放电速度下进行了最新的更新，可用电量仍然会随放电速度以及温度的改变而发生变化。

以电压为基础的方法属于最早应用的方法之一，它仅需测量电池两级间的电压。该方法基于电池电压和剩余电量之间存在的某种已知关系。它看似直接，但却存在难点：在测量期间，只有在不施加任何负载的情况下，才存在这种电池电压与电量之间的简单关联。当施加负载时(这种情况发生在用户对电量感兴趣的多数情况下)，电池电压就会因为电池内部阻抗所引起的压降而出现失真。此外，即使去掉了负载，发生在电池内部的张持过程(relaxationprocesse)也会在数小时内造成电压的持续变化。由于多种原因的存在，基于电池阻抗知识的压降校正方法仍存在问题，本文会在稍后讨论这些原因。

电池化学反应及电压响应

电池本身复杂的电化学反应导致其瞬态电压响应。图1a显示了从锂离子电池的电极开始的电荷转移基本步骤(其它电池的步骤与其类似)。

电荷必须首先以电子的形式穿越储存能量的电化学活性材料(阳极或阴极)，在到达粒子表面后以离子的形式存储于电解液中。这些化学步骤与电池电压响应的时间常数相关。图1b显示了电池的阻抗范围，时间常数的范围从数毫秒到数小时不等。

在时域中，这意味着施加负载后，电池电压将随时间的推移以不同速率逐渐降低，并且在去除负载后逐渐升高。图2显示了在不同的充电状态下，对锂离子电池施加负载后的电压张弛情况。

考虑到基于电压的电池电量监测会出现误差，我们假定可以通过减去IR压降来校正带负载的电压，然后通过使用校正后的电压值来获取当前的SOC。我们将要遇到的第一个问题就是：R值取决于SOC。假如使用平均值，那么在几乎完全放电的状态下(此时阻抗是充电状态下的10倍以上)，对SOC的估测误差将达到100%。解决该问题的一个办法是根据SOC在不同负载下使用多元电压表。阻抗同样在很大程度取决于温度(温度每降低10C，阻抗新增1.5倍)，这种相互关系应该添加到表格中，而这也就使得运算过程极为复杂。