電池的健康狀態(tài)對智能家居很重要

1.前言

過去幾年，智能家居技術(shù)的發(fā)展和采用取得了顯著進(jìn)展?，F(xiàn)在有數(shù)百萬人在家中安裝了視頻門鈴、遠(yuǎn)程攝像機(jī)監(jiān)視器和安全控制面板——未來還有數(shù)百萬人可能會采用這種類型的技術(shù)。

與老式安全系統(tǒng)相比，消費(fèi)者通過智能手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控家中不同部分的能力增加了這些系統(tǒng)的便利性和實(shí)用性，而老式的安全系統(tǒng)只會在發(fā)生潛在入侵時(shí)發(fā)出警報(bào)。當(dāng)然，“智能”真正意味著“連接”。為了將視頻內(nèi)容從遠(yuǎn)程攝像機(jī)中繼到智能手機(jī)，某種形式的通信是必要的。

鑒于此應(yīng)用的性質(zhì) - 安全和安保 - 系統(tǒng)必須盡可能可靠，這意味著可預(yù)測的電源可以使所有系統(tǒng)組件始終運(yùn)行。

盡管智能家居系統(tǒng)中的許多設(shè)備都插入家用交流電源，但遠(yuǎn)程攝像頭或其他模塊化組件放置在不同位置（包括室外）的使用導(dǎo)致使用更多電池供電的終端應(yīng)用。確保“永遠(yuǎn)在線”系統(tǒng)的系統(tǒng)可靠性和持續(xù)通信意味著您必須添加智能來監(jiān)控和維護(hù)電池和電源系統(tǒng)。如果出現(xiàn)任何問題，消費(fèi)者至少需要收到警報(bào)或通知。當(dāng)然，更理想的是，系統(tǒng)應(yīng)該能夠持續(xù)報(bào)告電源的當(dāng)前充電狀態(tài)和健康狀態(tài)。

2. 如何正確測試電池電量

電池的電量監(jiān)控方法主要有以下三點(diǎn)：

（1）電壓測試法：就是說電池的電量通過簡單的監(jiān)控電池的電壓而得來的。電池的電量和電壓不是線性關(guān)系的，所以這中 測試方法并不精準(zhǔn)，電量測量精度僅僅超過20%。尤其是電池電量低于50%時(shí)，手機(jī)的電量計(jì)算將會變得非常不準(zhǔn)確。所以這種方法對電池的保護(hù)是非常有限的。

（2）電池建模法：這個方法是根據(jù)電池的放電曲線來建立一個數(shù)據(jù)表，數(shù)據(jù)表中會標(biāo)明不同電壓下的電量值，這一方法可以有效的提高測量的精度。但要獲得一個精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)表并不簡 單，因?yàn)殡妷汉碗娏康年P(guān)系還涉及到了電池的溫度、自放電、老化等的因素。只有結(jié)合了眾多的因素來進(jìn)行修正才能夠得出較滿意的電量測量。

（3）庫侖計(jì)：庫侖計(jì)是在電池的正極和負(fù)極串如一個電流檢查電阻，當(dāng)有電流流經(jīng)電阻時(shí)就會產(chǎn)生Vsense，通過檢測Vsense就可以計(jì)算出流過電池的電流。因此可以精 確的跟蹤電池的電量變化，精度可以達(dá)到1%，另外通過配合電池電壓和溫度，就可以極大的減少電池老化等因素對測量結(jié)果的影響。

3.保證電池健康狀態(tài)

但是如何確保和報(bào)告電池的充電狀態(tài)——也許更重要的是，它的健康狀態(tài)？該任務(wù)最好使用專用的電池電量計(jì)設(shè)備來執(zhí)行。

首先，讓我們回顧一下荷電狀態(tài)和健康狀態(tài)之間的區(qū)別。充電狀態(tài)是我們大多數(shù)人都可以想到的：我的電池是滿的、空的還是介于兩者之間？對于智能手機(jī)（內(nèi)置電池計(jì)量設(shè)備），您每天可能會多次為電池充電和放電。但對于智能家居應(yīng)用，尤其是當(dāng)模塊化組件插入交流電源時(shí)，大部分時(shí)間充電狀態(tài)可能接近 100%。當(dāng)交流電源出現(xiàn)故障時(shí)，電池用作備用電源。因此，對于這種類型的應(yīng)用，荷電狀態(tài)并不總是要跟蹤的最有用的參數(shù)。

健康狀態(tài)是指與剛開箱的新電池相比，電池的“適合”程度。假設(shè)您的應(yīng)用開始使用 1000mAH 電池。使用一兩年后，根據(jù)操作和環(huán)境條件，該電池可能已降級到 850mAH 的有效容量。健康狀態(tài)為 85%，因?yàn)樗c新細(xì)胞一樣好 85%。雖然有很多變化，但一旦它們的健康狀態(tài)低于 70-75%，電池通?？赡軙芸焱嘶Ｒ虼?，一旦電池電量達(dá)到 80%，如果應(yīng)用對安全或安保至關(guān)重要，通常就該更換它了。

圖 1：循環(huán)對電池性能的影響

考慮一個可以在最低電池電壓為 3.4V 的情況下運(yùn)行的系統(tǒng)。在這種情況下，老化的電池只能提供大約一個小時(shí)的能量，而新電池可以持續(xù)大約1.7小時(shí)。

雖然適當(dāng)?shù)某潆姽芾砜梢远啻螌⒖沙潆婋姵貜?/span>“空”恢復(fù)到“滿”，但由于各種原因，它們確實(shí)會隨著時(shí)間的推移而磨損。最典型的原因來自多次充放電循環(huán)，但另一個原因是受熱。

包含用于戶外應(yīng)用的電池的相機(jī)可能會長時(shí)間暴露在高溫下。一些相機(jī)甚至包括太陽能電池板來為電池充電。雖然這對于支持具有無線連接的離網(wǎng)應(yīng)用非常有用，但將單元放置在陽光充足的地方也可能會由于長時(shí)間暴露在熱中而加速電池退化。