電池電量計是一種測量電池累計電量的增加或減少的功能或器��用于確定�充電電池中的剩余電量以及在特定工作條件下電池還能持續(xù)供電的時間,能夠精確估計電池的電��
簡化的電池電量計如圖1所示:
其中,RSNS為mΩ級檢流電�,RL為負載電阻。電池通過開關、RSNS對RL放電時的電流IO在RSNS兩端�(chǎn)生的壓降為VS(t�=IO(t)×RSNS。電量計持續(xù)檢測RSNS兩端的壓差VS,并將其通過ADC轉換為N位的�(shù)字量Current(簡稱CR�,之后以時基確定的速率進行累加,M位累加結果Accumulated_Current(簡稱ACR)的單位為Vh(伏時)。對量化后的VS進行累加相當于對其進行積分,結果為�
將ACR值除以檢流電阻RSNS的阻值即得到以Ah(安時)為單位的電池容量。ADC轉換結果和累加后的結果都帶有符號�,按照圖1中的連接方式,充電時CR為正,ACR遞增;放電時CR為負,ACR遞減。外部微控制器可以讀取CR和ACR�,經(jīng)過換算得到真實的充放電電流和電量��
最早應用的方法是通過�(jiān)視電池開路電壓來獲得剩余容量。這是因為電池端電壓和剩余容量之間有一個確定的關系,測量電池端電壓即可估算其剩余容�。這種方法的局限是:對于不同廠商生�(chǎn)的電池,其開路電壓與容量之間的關系各不相�。只有通過測量電池空載時的開路電壓才能獲得相對準確的結果,但是大多�(shù)應用都需要在運行中了解電池的剩余容量,此時負載電流在�(nèi)阻上�(chǎn)生的壓降將會影響開路電壓測量精度。而電池內(nèi)阻的離散性很�,且隨著電池老化這種離散性將變得更大,因此要補償該壓降帶來的誤差將十分困�。綜上所�,通過開路電壓來實時估算電池剩余容量的方法在實際應用中無法達到足夠的精度,只能提供一個大致的參考��
另一種大量應用的方法是通過測量流入/流出電池的凈電荷來估算電池剩余容量。這種方法對流�/流出電池的總電流進行積分,得到的凈電荷數(shù)即為剩余容量。電池容量可以預�,也可在后續(xù)的完整充電周期中進行學習。在補償電池自放�、不同溫度下的容量變化等因素�,這種方法可以獲得令人滿意的精�,因此廣泛運用于筆記本電腦等高端應用��
通常,在電量計數(shù)�(jù)資料中CR的單位為mV,ACR的單位為mVh�
根據(jù)前文的說�,CR值為取樣電阻兩端的電壓�,典型的12bit CR如表2所��
其中,S為符號位�20為LSB。如果CR的滿偏值為F,則其LSB的計算公式如下:
若CR的讀�(shù)為M,取樣電阻為值RSNS,則實際的電流值為�
電流方向由S位確�。若滿偏值F為�64mV,則LSB為�15.625μV;RSNS�10mΩ時電流為±6.4A。若M�768,則實際電流為:
ACR為取樣電阻兩端電壓的累積�,典型的16bit ACR如表3所��
其中,S為符號位�20為LSB。如果ACR的滿偏值為F,則LSB的計算公式如下:
凈電荷量由S位確�。若滿偏值F為�204.84mVh,則LSB為�6.25μVh;RSNS�10mΩ時電量為±20.48Ah。若M�7680,則實際電量為:
維庫電子�,電子知�,一查百��
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