锂电池容量的测量装置及确定方法是一种根据测量装置得到的电池常数电流和电池寿命计算锂电池容量的装置及方法，该装置包括锂电池（２）、模数转换器（３）、ＬＣＤ（４）和微处理器（５），其中恒流负载由稳压芯片（１）和负载电阻（Ｒ↓［Ｌ］）组成，它与锂电池（２）、采样电阻（Ｒ↓［ｔｅｓｔ］）串联成一个回路，实现锂电池（２）以常数电流放电；采样电阻（Ｒ↓［ｔｅｓｔ］）的两端分别接模数转换器（３）的第一采样端（ＡＤ＿Ｉｎ１）和第二采样端（ＡＤ＿Ｉｎ２），模数转换器（３）的数字端口（Ａ／ＤＣ Ｉ／Ｏ）接微处理器（５）的第一输入／输出口（Ｉ／Ｏ１）；锂电池（２）并联下拉电阻（Ｒ↓［ｄｏｗｎ］）后接微处理器（５）的第二输入／输出口（Ｉ／Ｏ２）；微处理器（５）的第三输入／输出口（Ｉ／Ｏ３）接ＬＣＤ（４）的数字端口（ＬＣＤ Ｉ／Ｏ）。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及对锂电池容量的测定和确定方法，属于锂电池参数确定方法的技 术领域。
技术介绍
锂电池因其输出电压高、容量密度大等突出优点而被广泛应用于手机、MP3、 数码相机和笔记本电脑等移动电子设备中。确定锂电池的容量对于锂电池的使用具有重要意义。 一方面，电池容量是用 户选择锂电池的一个重要指标，用户倾向于选择在给定形状和重量要求下容量更 大的电池。现实中锂电池标称容量的确定通常采用的是一种比较粗糙的方法，即 容量等于在特定放电电流下锂电池的寿命和该电流的乘积。事实上，不同的放电 电流下该乘积的数值将有所不同，因而这种方法得到的电池容量并不准确。另一 方面，移动电子设备随着其功能的增加和性能的提高而消耗越来越多的能量，而 为这些设备提供能量的锂电池的容量增加速度相对缓慢，移动设备快速增长的能 量需求和锂电池技术缓慢发展之间的矛盾日益突出。提高电池能量使用效率是缓 解两者间矛盾的一个重要手段，具体的技术有动态电源管理和动态电压调节等。 为了做出准确的管理决策以最大程度地提高移动设备能量使用效率，这些功耗管 理技术要求包括锂电池在内的各个系统元件提供准确的元件信息，而作为移动设 备能量来源的锂电池的信息尤其重要，电池容量代表了设备所能使用的能量总 数，提供的电池容量是否准确将对功耗管理策略的效果产生重要影响。锂电池的非理想放电特性(如速率-容量效应，表现为放电电流越大，锂电 池输出容量越小)使锂电池的输出容量和电池放电电流间存在复杂的非线性关 系。不同的电池模型用不同的方式来描述两者的关系。为了对电池负载电流/W 和寿命(设备使用时间U间的关系进行精确建模，Rakhmatov D(参见Rakhmatov D. A Model for Battery Lifetime Analysis for Organizing Applications on a Pocket Computer . IEEE Transaction on VLSI systems,2003，11(6):1019-1030)提出了一个精确的锂电池解析模型，其表达式为其中a和》是电池参数，a表示锂电池的理论容量，单位为mA-min,而》表 示在电极表面活动载流子被补偿的速率，也表示锂电池容量消耗的非理想程度， 单位为s—'。当电池负载电流/(T)是常数电流/时，式(1)可以在不影响计算精度情况 下简化为S 附2 —根据式(2),锂电池容量a可以通过如下方法确定根据式(2)对多个常 数电流/和对应电池寿命Z进行数据拟合。但由于式(2)表达式比较复杂，用 SAS等数学软件进行拟合时结果通常不理想，得到的参数A可能小于0而造成 该参数没有物理意义，这将影响同时得到的参数a的准确性。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是给出一种， 根据测量装置得到的电池常数电流和电池寿命计算电池容量，从而精确地确定锂 电池容量。技术方案本专利技术的锂电池容量的测量装置包括锂电池、模数转换器、LCD 和微处理器，其中恒流负载由稳压芯片和负载电阻组成，它与锂电池、采样电阻 串联成一个回路，实现锂电池以常数电流放电；采样电阻的两端分别接模数转换 器的第一采样端和第二采样端，模数转换器的数字端口接微处理器的第一输入/ 输出口；锂电池并联下拉电阻后接微处理器的第二输入/输出口；微处理器的第 三输入/输出口接LCD的数字端口 。锂电池容量的测量装置的锂电池容量的确定方法通过改变锂电池容量的测 量装置中负载电阻阻值使锂电池以不同的常数电流进行放电，设锂电池分别以常 数电流/l， /2，…，/ 进行放电，相应的电池寿命分别为丄!，丄2,…，丄n， n是大 于2的正整数；令^-l〃i， i=l， 2，…，n，则电池容量"计算为<formula>formula see original document page 5</formula>确定步骤为1) 模数转换器的第一采样端采样锂电池输出电压，2) 模数转换器的第一采样端和第二采样端间的电压差就是采样电阻两端电 压VtMt，电池放电电流/=^^/1^ 3) 当锂电池没接入电路时，第一采样端为低电平，表明锂电池没有放电 锂电池接入电路后第一采样端变为高电平，表明锂电池开始放电；当第一采样端 变为高电平时微处理器启动计时器，并控制模数转换器定时采样锂电池电压，当 锂电池电压小于等于关断电压V。ut。ff时，计时器停止，计时器的结果就是锂电池 寿命丄，4) 微处理器得到锂电池放电电流/和寿命丄后，通过LCD显示出来。 有益效果本专利技术的测量装置实现锂电池以常数电流放电，并精确地测量电池放电电流和该常数电流下电池寿命；锂电池容量确定方法是以精确的电池模型 为基础，并以由测量装置得到的准确电池数据为依据，它能够精确地确定锂电池 容量，该方法提供了一种精确的锂电池容量标定方法，精确的电池容量信息不但 为消费者评价锂电池优劣提供了一个重要指标，还能帮助功耗管理策略提高锂电 池能量使用效率，延长移动设备使用时间。附图说明图1为锂电池容量的测量装置结构图。图2为锂电池容量的测量装置实施方式原理图。具体实施方式实施方式首先给出锂电池容量的确定方法，它包括该方法所釆用的电池模型 以及基于该电池模型的容量确定方法，然后给出获得该方法所需锂电池数据的测 量装置，最后给出根据锂电池放电电流和寿命计算锂电池容量的实例。通过在误差允许范围内对Rakhmatov D模型进行简化得到锂电池模型。令y=2|;^;> = 2|; f^L，则式(2)可以等价表达为2 = ￡ + "^(丄)注意到指数函数/U)=e—\当;c(;o0)增加时，函数值下降非常快。根据指数函数的函数值快速下降这个特点，由于^a)是一系列指数函数之和，那么当 电池寿命z足够大时，项力u)将非常小而可以忽略，此时可以令上式中的力a)=0。由此，当锂电池负载为常数电流/时，电池寿命丄满足如下关系式丄=--^ 式(3)其中锂电池容量"和参数y都是常数，只与电池相关。式(3)适用范围的分析可以参见许参.一种锂离子蓄电池寿命的预测模型.应用科学学报，2006， 24 (4): 368—371。根据式(3)，当已知2组电池常数电流/和对应寿命丄时，a和r就可以被 确定。例如，假设已知给定锂电池在常数电流il时的寿命为厶，在常数电流/2时的寿命为厶，ii#/2，则c^("，"。但是，这些常数电流/和对应寿命Z数据可能存在测量误差，从而影响由该式得到的电池容量a的准确性，这种测量 误差造成的影响可以通过统计学方法来降低，具体方法是测量多组电池常数电流 /和对应寿命丄，然后对这些测量数据做线性回归分析。设锂电池分别以常数电流A, /2,…，/ 进行放电，相应的电池寿命分别为 A,丄2，…，丄 ， n是大于2的正整数。设J产l/7i, i=l， 2，…，n。根据线性回 归分析的理论(参见《工程数学方法(第3分册)》，东南大学出版社)，锂电池 容量a和参数y可以计算为i=l其中7 =丄￡^， Z-丄力A。从上述锂电池容量确定方法可以看到，确定锂电池容量a需要多组锂电池常 数放电电流/和相应寿命丄的测量数据，这些数据将通过测量装置得到。由于放电过程中锂电池电压不断下降，如果直接把一个电阻作为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂电池容量的测量装置，其特征在于该装置包括恒流负载、锂电池（２）、模数转换器（３）、ＬＣＤ（４）和微处理器（５）；其中恒流负载由稳压芯片（１）和负载电阻（Ｒ↓［Ｌ］）组成，它与锂电池（２）、采样电阻（Ｒ↓［ｔｅｓｔ］）串联成一个回路，实现锂电池（２）以常数电流放电；采样电阻（Ｒ↓［ｔｅｓｔ］）的两端分别接模数转换器（３）的第一采样端（ＡＤ＿Ｉｎ１）和第二采样端（ＡＤ＿Ｉｎ２），模数转换器（３）的数字端口（Ａ／ＤＣＩ／Ｏ）接微处理器（５）的第一输入／输出口（Ｉ／Ｏ１）；锂电池（２）并联下拉电阻（Ｒ↓［ｄｏｗｎ］）后接微处理器（５）的第二输入／输出口（Ｉ／Ｏ２）；微处理器（５）的第三输入／输出口（Ｉ／Ｏ ３）接ＬＣＤ（４）的数字端口（ＬＣＤＩ／Ｏ）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许参，胡晨，李杰，王超，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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