您需要了解的有关电池管理挑战的信息

您是否在 30% 大关时开始抽搐？15%?或者您是否从智能手机中挤出尽可能多的使用量，等到它的电池寿命只有 5% 后再争先恐后地插入电源？就像电动汽车司机经历的里程焦虑一样，低电量焦虑是移动设备用户的合理感觉。这种痛苦实际上有一个名字：恐惧症，害怕与智能手机分离，可能是因为信号问题或电池电量不足。

因此，我们电子设备的大部分护理和喂养都围绕着电池管理。每次为设备充电时，您都希望在再次插入之前尽可能多地使用它。而且，根据您的设备，您甚至可以调整充电活动，以确保所述电量不超过或低于电池的极限，这样您就不会对小工具过度充电（并导致它过热或更糟的是，着火！）或将其置于放电阈值以下（这可能会永久降低容量）。

对于设计便携式电子产品的工程师来说，电池管理包含更深层次的挑战。设备越来越小，这会影响电池容量。然而，消费者仍然要求较长的电池寿命。锂电池通常需要复杂的电池管理技术，直到最近才完全可用。让我们仔细看看锂电池以及管理其性能所涉及的主要挑战。

锂电池的
多种口味 第一批商用锂电池于 1970 年代初上市。这些是不可充电的，几十年后，随着索尼1991年推出第一款商用锂离子（Li-ion）电池，它们的可充电对应物出现了。1锂离子电池具有高能量密度、低自放电率和可忽略不计的记忆效应等优点。还有各种化学类型，每种类型都非常适合特定应用。以下是概述：

钴酸锂 （LCO） 具有高能量密度，适用于手机、笔记本电脑和数码相机等移动设备。

锂锰氧化物（LMO）具有低电池内阻，支持快速充电和大电流放电，常用于电动工具、医疗器械以及混合动力和电动汽车。

锂镍锰钴氧化物 （NMC） 提供高容量和功率，是电动工具、电动自行车和其他电动动力系统的理想选择。

磷酸铁锂（LiFePO4）提供高额定电流、长生命周期和良好的热稳定性，通常用于替代铅酸启动器电池或用于储能。

锂镍钴铝氧化物（LiNiCoAIO2）提供高比能量、良好的比功率和较长的使用寿命，用于电动汽车动力系统。

钛酸锂（Li4钛5或12） 提供快速充电和高放电电流，被认为是相当安全的。它通常用于电动动力总成、不间断电源 （UPS） 和太阳能街道照明。

延长便携式设备的
电池寿命 对于便携式设备，拥有强大的电池管理系统是解决关键设计挑战的重要因素，我将在这里讨论。

延长电池寿命
虽然持久的电池寿命是便携式设备制造商的圣杯，但它也是最具挑战性的圣杯之一。尽管存在容量限制，但这些设备仍然支持每一代产品的更多功能，而且功能更复杂。拿智能手表来说。早期的迭代提供了诸如电视接收（Seiko T001），计算器以及用于日程安排和备忘录的应用程序（精工RC-20腕式计算机）等功能。电视手表可以使用AA电池运行数小时。如今的智能手表比以往任何时候都更时尚，可用作健康和健身监视器、信使、音乐播放器等。市场上最好的电池每次充电可持续使用数天。为了充分利用锂离子电池，电池管理IC的静态电流等考虑因素起着不可或缺的作用。例如，仅消耗微安静态电流的电量计IC可以延长电池寿命。

保持设备可靠性和安全性 更好的设备可靠性和安全性
需要仔细管理功耗，为用户提供准确的电池SOC数据的能力，以及对电池单元的可靠保护。热问题引发了一个有趣的难题。一家英国电池咨询公司在其电池和能源技术网站上指出，“具有讽刺意味的是，随着电池工程师努力将越来越多的能量塞进越来越小的体积中，应用工程师越来越难以再次将其取出。3电池充电控制器技术可以通过提供电池鉴定来检测各种条件（例如短路、开路或截止），通过检测电池温度以及为充电器的所有状态提供超时来提供帮助。对于电池SOC数据，电量计IC可以预测电池在需要充电之前可以为设备供电多长时间。保护电池单元需要可靠的电池监视器和保护器等IC，这些IC可提供高精度测量以精确确定电压，并分别监控单个电池电压，同时防止过压/欠压情况。

缩小解决方案尺寸和成本
便携式设备变得越来越紧凑，这意味着内部的电池必须为一系列丰富的功能供电，而不会占用太多空间。这就是为什么纽扣电池的外形在这些小工具中如此普遍的原因。因此，集成到电池管理IC中的功能越多，就越能满足空间受限需求以及物料清单（BOM）成本。

防止电池克隆和假冒
电池组克隆不利于收入来源和品牌声誉。在最坏的情况下，假冒电池可能会造成人身伤害或财产损失。假版本通常缺乏设计在真品版本中的安全组件或保护装置。认证可确保产品是正品并提供防伪保护。当今的电量计IC实现了一种由加密SHA-256哈希算法保护的方法，提供了一种经济高效且相对简单的方法来保护电池。

为 USB-C 设计充电电路 越来越多的移动设备正在设计 USB-C
，这是一种用于双向数据传输和供电的小型多功能连接器。然而，为USB-C开发充电电路是一项独特的技能，特别是与设计传统USB变体所涉及的工作相比。USB-C 降压充电器技术可以简化流程，无需单独的端口控制器 IC，减少主机软件开发，并降低 BOM 成本。

电池管理IC可降低成本、节省空间、延长电池寿命 传统上，
许多工程师并不特别容易获得电池管理技术。电池管理系统的核心功能包括充电和电量计，这对于任何移动或物联网 （IoT） 应用也至关重要。然而，从电池驱动高水平的性能需要高质量的电池模型来驱动电量计算法。为特定电池提取正确的模型涉及复杂、昂贵的工作，通常只有少数大型制造商才能管理。幸运的是，采用复杂算法设计的现代电量计IC已经打开了对精确电池模型的访问。例如，Maxim为ModelGauge提供燃油表。m5 EZ 算法，无需电池表征即可提供高度准确的电池 SOC 数据。设计人员可以使用评估套件软件中的简单配置向导自行生成电池模型。这些电量计IC是Maxim更大的电池管理产品组合的一部分，包括电池充电器、监视器、保护器、选择器以及识别和认证解决方案。在我们的电池管理页面上查看开发板、应用笔记、视频等，为您的下一个电池供电便携式设计抢占先机。

审核编辑：郭婷