电池电量低时电压会降低，电子产品低电量时是如何在高负载状态下稳定运行的？

无论是手机还是笔记本电脑，电芯（Cell）串并联组成的电池组（Pack）必须要能输出设备请求的最大功率，也就是说，电池组电芯在设计选型的阶段就要保证能够输出平台满载所需要的功率，实在做不到的才会在电池供电状态下切换到功能受限的系统运行状态。

电池电量充足的时候如此，但低电量的情况又比这复杂得多。电池在放电的过程中会出现极化现象，通俗的解释是电池存在内阻（impedance），带载输出电流时和空载时的输出电压不一样。输出功率是由电池组的端电压和负载电流共同决定的。电池放电，剩余电量越来越少（更加专业的说法是荷电状态-State of Charge，SoC），浓度极化和电化学极化都会导致电池电压降低，在额定电流下所能输出的最大功率也越来越低。稳压电路能够解决设备对输入电压的要求，但在电池组输出功率受限时，稳压电路的输出功率显然也是受限的。

很明显，电池组在SoC最低点时输出功率要大于电子设备的最大功率才能保证整个电池供电的SoC寿命周期下都不掉链子。这种设计思路是没有问题的，不过显然有比用额定电流来估算电池组最大输出功率更好的方法。

不把电池组用坏的底线是电池组不能过放，SoC不能低于0。同时，消费电子产品的电池组大都设计有主动保护功能，当电池组内部的管理系统认为电量已经用完，出现过放电趋势时，会主动切断电池的输出，只有充电到一个安全的阈值后才会恢复输出功能。触发电池组主动保护功能往往会导致系统意外掉电，这个也是不希望出现的情况。

锂电池的内阻大都会随SoC的变化而改变，横轴为SoC，内阻大概呈现出一个U型曲线。电池的内阻在SoC高位，也就是充满电时会略为上升，在低位的区间会急剧上升。内阻变化是电池组管理设计中很头疼的一个问题，SoC低时大功率放电，意味着电芯内部会产生大量的欧姆热，并进一步降低最大输出功率的能力。电芯温度上升对充放电循环寿命有明显的影响。

实际产品电池组设计中，考虑成本，电池组的标称输出能力是肯定能满足平台满载功率的，而在低电量区间，有一个由电池组SoC、电池单体电压、内阻和温度作为参考的计算模型，决定电池所能输出的最大功率。电池组本地的管理IC会和OS驱动进行通信，当输出功率受限时调整P-state，实现性能和电池安全的平衡。消费电子设备的功率级别比较低，消费者很少会感受到输出功率状态限制调整的过程。而对于输出功率百kW级的EV来说，SoC和输出功率状态预测模型和预测准确度是BMS系统最核心的竞争力之一，直接关系到采购成本和续航能力。

一般来说电池电压都很高，然后内部有各种buck开关电源稳压电路，可以在一个很宽范围的输入电压工作，然后输出一个更低的稳定的电压，比如把5~12V稳定输出到1.2V。这个稳定的电压一般是采用bandgap参考源作为反馈，电压与半导体材料的能带间隙能量有关，可以做到电压和温度稳定。

对于嵌入式设备之类的，可以采用buckboost等方法 升压降压都可以，如果电池电压本身低于芯片和系统工作电压，就采用boost。

电子产品的电源往往都是固定电压的。手机充电器是5v，笔记本电源是19.5v。而他们所使用的电池跟电源电压都会有差别，电池随着电量不同，电压变化也比较大。电子产品内部电路工作电压往往不是输入电压，需要做一次电压转换。通常电流比较大的会用到开关电源，电流比较小的会用到线性电阻降压。以笔记本电源为例，cpu的电压工作单位在1v上下（具体范围记不住了），这个电压是通过两次电源转换得到的。一次是笔记本电源或电池转成5v电压，再一次是将5v转为cpu工作电压。所以，输出电压是可以通过开关电源电路控制的，在设计范围内的输入电压改变，并不会影响到输出电压。
如果输入电压改变，开关电压可以通过调整占空比，配合外围一些稳压稳流电路，保障输出电压的稳定。