[发明专利]锂电池容量的测量装置及确定方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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i(τ)和寿命(设备使用时间)L间的关系进行精确建模，Rakhmatov D(参见RakhmatovD.A Model for Battery Lifetime Analysis for Organizing Applications ona Pocket Computer[J].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：

α=∫0Li(τ)dτ+limϵ→0+2Σm=1∞∫0L-ϵi(τ)e-β2m2(L-τ)dτ]]>式(1)

其中α和β是电池参数，α表示锂电池的理论容量，单位为mA-min，而β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^-1。

当电池负载电流i(τ)是常数电流I时，式(1)可以在不影响计算精度情况下简化为：