前言

當前多種電子設備技術的增加，導致電池供電設備負載變得異常復雜，特別是在筆記本、醫療設備、無人機等領域。這些領域產品例如筆記本在開啟高性能模式、無人機加速爬升等情況時，都會出現負載驟變，引起端電壓的大幅波動，這都對電量估算提出了更高要求。

而傳統電量計芯片往往依賴穩態電壓或低頻阻抗估測，在面對上述動態工況時容易被瞬態壓降誤導，導致剩余電量與剩余時間的估算出現明顯偏差，從而引發提前關機或續航顯示不準等問題。在醫療、工業或航拍等對可靠性和安全性要求高的領域，這類誤判不僅會影響用戶體驗，更可能帶來安全隱患和經濟損失。

TI德州儀器近期針對這些問題，推出了新一代電池管理方案BQ41Z90和BQ41Z50，采用自研Dynamic Z-Track(IT-DZT) 算法，可有效解決高頻、脈沖負載、電池老化下的電量預測難題。

Dynamic Z-Track(IT-DZT) 算法

在介紹 TI 德州儀器新一代電池管理方案 BQ41Z90 和 BQ41Z50 這兩款產品之前，先來了解一下其特有的核心算法，即 Dynamic Z-Track(IT-DZT) 算法。

傳統的電量算法只看電池在安靜或慢變化時的電壓來判斷剩多少電，這在電流突然增大或減小時，比如無人機猛加油門、吸塵器瞬間高耗電，會被“騙”，即電壓短時間內會掉下來，但不是電量少了，而是內部有阻力把電壓拉低了。

Dynamic Z-Track就是多看了這段瞬間的變化，該算法將電池想成帶有內部阻力和彈性的電路，能預測和分辨出哪部分電壓下降是電流變動造成的瞬態變換，哪部分是真正的電量減少。這樣在出現大電流脈沖時，它不會把瞬時壓降誤當成電量損失，而會實時校正剩余電量的估算。

而在電池循環與老化的過程中，Dynamic Z-Track算法會自適應更新內阻曲線和容量參數，從而抑制因壽命衰退而導致的剩余電量顯示誤差。這樣一來，在脈沖放電、快充/放切換或高倍率工況下，設備對“還能用多久”和“是否會突然關機”的預測就更加精準，長期顯示也更穩定，整機可靠性也隨之提高。

TI 德州儀器高度集成電量計

這次德州儀器推出的行業高度集成電量計共有兩款產品，分別是 BQ41Z90 與 BQ41Z50 兩款產品，均采用了自研的 Dynamic Z-Track（IT-DZT）算法，并在測量前端與系統集成上做了相應強化。

其中 BQ41Z90 面向更高電壓與更大串數的電池包，集成了高精度的庫侖計與更高分辨率的采樣通道，同時把旁路均衡能力提升到更大電流等級以應對容量不均與快速均衡需求。

而 BQ41Z50 采用更小的封裝，面向 2–4 節串聯電池應用，在低功耗與集成度上進行了優化以滿足輕薄便攜型產品。

接下來也將詳細介紹一下這兩款芯片，讓各位有個更加深入的了解。

TI BQ41Z50

BQ41Z50 是德州儀器為輕薄便攜與中小容量電池包設計的一顆高度集成電量計芯片，該芯片把測量前端、能量計量與在線阻抗跟蹤算法有效結合，旨在在高動態負載場景下給出更穩定可靠的剩余電量和健康度判斷。

BQ41Z50支持2-4 節串聯鋰離子/鋰聚合物/LFP電池，最高耐壓可達 40 V，內置雙 16-bit的 Δ-Σ ADC 與集成庫侖計，可以以更低的噪聲與更高的分辨率同步采集電壓與電流信號，從而為算法提供更干凈、更精確的原始數據來源。同時該芯片的典型工作電流處于數百微安級，休眠與關斷態下的待機電流分別被控制到極低水平，有助于延長待機類產品的整機續航。

BQ41Z50 集成了Dynamic Z-Track（IT-DZT）算法能在電流突變、脈沖負載或快充/放切換等復雜工況下快速區分“瞬時被拉低的電壓”與“真正的電量損耗”，從而有效降低因瞬態壓降導致的剩余電量估算偏差與意外關機風險。配合25 mA片內旁路均衡與完善的保護邏輯，BQ41Z50不僅能在短期內保證電壓一致性，也能通過長期的在線阻抗追蹤來抑制因電池衰老帶來的估算漂移，提升整機長期可靠性。

BQ41Z50 采用 RSN32 封裝，集成了 OV/UV、OC、SCD、OT 等多重保護機制，并提供電芯旁路均衡與 JEITA 等溫度/充電管理策略支持，利于在快充與大電流脈沖場景下維持電芯一致性與壽命管理。同時 TI德州儀器也提供了相關的參考設計、布局建議與通信接口等參數，支持 SMBus v3.2，通信速率最高可達 1 MHz，便于與現有 BMS、主控 MCU 及上位系統對接。

TI BQ41Z90

BQ41Z90 是一款面向中大容量電池包與復雜拓撲的高度集成電池包管理器，專為需支持 3–16 串、包電壓可達約 80V 的系統而設計。

與面向輕薄便攜的 BQ41Z50 不同，BQ41Z90 在測量精度、均衡能力、功率與安全機制上做了全面放大，采用PVP64封裝，適配 BBU、輕型電動車（LEV）、動力工具、大功率無人機與工業/醫療便攜電源等更嚴苛的應用場景，并集成了完整的電芯監測通道與系統級驅動/保護，可減少外部器件數目、縮短設計周期并提高系統可靠性。

在測量和庫侖計精度上，BQ41Z90使用了 18-bit 集成 Δ-Σ 庫侖計，可帶來更好的電量累積精度與噪聲余量，為 Dynamic Z-Track 提供更加干凈的數據基礎，有效降低因負載驟變引發的剩余電量估算誤差與意外關機風險。

BQ41Z90 提供高達每節 50 mA 的片內旁路均衡能力，并集成高側 NMOS 驅動、電荷泵與預充/預放控制邏輯，支持復雜并聯包與獨立充電器的系統拓撲。通信上支持高帶寬的 SMBus/I²C，同時內置豐富的診斷、日志與壽命記錄功能，便于線上運維與預測性維護。

BQ41Z50 與 BQ41Z90 均提供面向安全應用的可選認證與保護機制，即支持 ECC、SHA-1、SHA-2 等加密/認證功能，以增強固件與數據的完整性與防篡改能力，可滿足對防偽、遠程診斷與保修追溯有較高要求的產品。結合 TI 德州儀器為該產品提供的參考設計、評估板與固件配置工具，整機廠可以在較短開發周期內完成器件上板、算法驗證與系統適配，從而把“高動態場景下的可信電量顯示”快速帶入量產產品。

用戶關注點

在用戶最關心的幾個維度上，這一代器件也做出了對應的響應。關于“負載驟變時能否準確預測關機時間”，Dynamic Z-Track(IT-DZT)  結合低噪聲、高速采樣與實時阻抗追蹤，能夠更快地區分瞬態壓降與真實可用容量，從而有效降低錯誤觸發保護的概率；

在安全性方面，產品均支持基于證書的閃存保護、ECC/SHA 等身份與加密機制，提升防偽與防篡改能力。

在工程對接層面，TI 為同類產品通常配套參考設計、評估板與固件配置工具，使得與現有 BMS、主控和通信總線（如 SMBus/I²C）兼容的整合工作更為順暢。

針對不同行業的合規需求，BQ41Z90 與 BQ41Z50 在設計上分別體現了面向高壓/工業場景與面向消費便攜場景的適配策略，但最終投產與認證適配仍需要廠商提供相應的測試報告與認證資料以供驗證。

充電頭網總結

TI 德州儀器推出的 BQ41Z90 和 BQ41Z50 電池管理芯片，搭配自研 Dynamic Z-Track(IT-DZT)  算法，有效應對了高動態負載工況下電池電量估算的長期難題。該算法通過實時區分瞬態電壓跌落與真實容量損耗，有效提升了脈沖放電、快充快放及電池老化等復雜場景下的電量預測精度。同時兩款產品在不同應用場景中實現了精準適配，BQ41Z50專注于輕薄便攜設備，在低功耗與高集成度方面實現優化；BQ41Z90則面向高壓、多串電池組，提供更強的均衡能力與系統級保護功能，可滿足工業、醫療和高端消費電子對可靠性及安全性的需求。

當前電池應用場景的正不斷擴展，同時終端設備功耗動態范圍也在進一步加大，未來電池管理技術必將更加注重瞬態負載響應速度、系統安全認證機制以及基于人工智能的自適應學習能力。面對這一趨勢，建議設計師在芯片選型階段優先考量具備先進動態阻抗跟蹤算法的電量計方案，以此顯著提升設備在復雜工況下的運行可靠性、安全性及續航預測準確性，進而增強終端產品的整體市場競爭力與用戶體驗。