當(dāng)前工業(yè)與消費(fèi)電子設(shè)備（如 AI 設(shè)備、無(wú)人機(jī)、電動(dòng)工具）負(fù)載愈發(fā)不可預(yù)測(cè)，動(dòng)態(tài)負(fù)載給電池電量監(jiān)測(cè)帶來(lái)挑戰(zhàn) —— 傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)計(jì)易因負(fù)載波動(dòng)導(dǎo)致荷電狀態(tài)（SoC）估算偏差，引發(fā)設(shè)備意外停機(jī)（如無(wú)人機(jī)墜機(jī)）。為此，德州儀器專(zhuān)為 BQ41Z90、BQ41Z50 等器件研發(fā)的 Dynamic Z-Track 算法，成為動(dòng)態(tài)負(fù)載場(chǎng)景下精準(zhǔn)電池監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵方案。

一、電池電量監(jiān)測(cè)計(jì)的核心作用與傳統(tǒng)技術(shù)局限

電池電量監(jiān)測(cè)計(jì)通過(guò)采集電流、電壓數(shù)據(jù)，計(jì)算 SoC、健康狀態(tài)（SoH）及剩余容量，為系統(tǒng)安全關(guān)機(jī)、防欠壓提供依據(jù)。傳統(tǒng)基于 Impedance Track?技術(shù)的監(jiān)測(cè)計(jì)，依賴 “電池負(fù)載緩慢變化” 的前提，采用低頻電阻電容（RC）模型（圖 1），通過(guò)放電過(guò)程中的電阻測(cè)量實(shí)現(xiàn)高精度 SoC 估算。

圖 1

但在高頻、可變負(fù)載場(chǎng)景中，傳統(tǒng) RC 模型分辨率不足，無(wú)法實(shí)時(shí)更新電池電阻，導(dǎo)致 SoC 估算偏差。例如，當(dāng)負(fù)載電流高頻波動(dòng)時(shí)，傳統(tǒng)算法難以捕捉電阻變化，無(wú)法準(zhǔn)確反映電池真實(shí)電量狀態(tài)。

二、Dynamic Z-Track 算法的技術(shù)突破

作為 Impedance Track 算法的升級(jí)方案，Dynamic Z-Track 算法針對(duì)動(dòng)態(tài)負(fù)載痛點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)兩大核心突破：

寬帶瞬態(tài)建模：摒棄傳統(tǒng)低頻 RC 模型，構(gòu)建可模擬電壓瞬變的寬帶模型，能實(shí)時(shí)適配動(dòng)態(tài)電流曲線。即使在負(fù)載不穩(wěn)定、高頻波動(dòng)時(shí)，仍可精準(zhǔn)捕捉電阻變化，避免因模型局限導(dǎo)致的電阻更新失效；

動(dòng)態(tài)電阻實(shí)時(shí)估算：通過(guò)算法優(yōu)化，在電流瞬變過(guò)程中保持電阻估算的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性。相比傳統(tǒng)算法在動(dòng)態(tài)負(fù)載下電阻更新滯后的問(wèn)題，該算法可同步跟蹤電流變化，確保電阻參數(shù)與電池實(shí)際狀態(tài)一致，為 SoC 計(jì)算提供可靠基礎(chǔ)。

三、電阻跟蹤對(duì)電量監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵意義

電池電阻是影響 SoC 計(jì)算精度的核心參數(shù)，其變化具有顯著規(guī)律：隨電池循環(huán)次數(shù)增加呈線性上升，達(dá)到拐點(diǎn)后呈指數(shù)增長(zhǎng)（圖 2）；同時(shí)與溫度成反比，低溫環(huán)境下電阻升高，電池可用容量降低。

若監(jiān)測(cè)計(jì)無(wú)法實(shí)時(shí)更新電阻，SoC 估算誤差會(huì)隨電池老化同步增大。在動(dòng)態(tài)負(fù)載場(chǎng)景中，傳統(tǒng)算法因電阻更新失效，誤差范圍可達(dá) 10%-60%，可能導(dǎo)致設(shè)備因 SoC 高估突然關(guān)機(jī)（圖 3）。而 Dynamic Z-Track 算法通過(guò)精準(zhǔn)跟蹤電阻變化，可有效規(guī)避這一問(wèn)題，保障全生命周期內(nèi) SoC 計(jì)算精度。

圖 3

四、實(shí)際應(yīng)用案例與技術(shù)優(yōu)勢(shì)

以電動(dòng)自行車(chē)場(chǎng)景為例：用戶查看 SoC 為 30% 時(shí)繞道購(gòu)物，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)計(jì)可能因動(dòng)態(tài)騎行負(fù)載導(dǎo)致電阻更新滯后，到達(dá)雜貨店時(shí) SoC 誤顯 15%，返程中因?qū)嶋H電量耗盡（SoC 從 12% 驟降至 0%）突然斷電。

而搭載 Dynamic Z-Track 算法的監(jiān)測(cè)計(jì)，即使在騎行的動(dòng)態(tài)負(fù)載下，仍能保持 99% 的 SoC 估算精度。該優(yōu)勢(shì)可幫助制造商優(yōu)化電池尺寸，延長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間達(dá) 30%，尤其適配無(wú)人機(jī)、筆記本電腦、便攜式醫(yī)療儀器等對(duì)電量可靠性要求嚴(yán)苛的場(chǎng)景，為終端用戶提供穩(wěn)定性能保障。

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