便携式无线产品的电池燃料量测
本文探讨锂离子电池燃料表如何才能够高精度和低成本兼得。电池燃料表的剩余电量显示类型可以是低耗电的LED指示灯,也可以是较为高级的时钟显示方式,能够告诉用户电池还能工作多长时间。
燃料量测计算：电压方式与电流方式
燃料量测的精度取决于电池使用量和剩余蓄电量的计算方法：即采用电压方式还是采用电流方式计算电量。
在基于电压的燃料量测中,一块含有比较器电路的芯片负责监测原电池的电压。随着电池容量的下降,电压也下降。通过测得的电压降可计算出剩余的电池容量。
虽然利用电池电压与容量之间的关系能够得到一种廉价的燃料量测方法,但是不断变化的温度和放电率所产生的影响会使这种方法变得很不可靠,因此,利用电压测量结果来作为电池容量的指示的出错率可能很高。
电压量测方式的总误差可通过对以下三个环境因素的偏差加以相应补偿的方法得到校正,这三个环境因素就是温度﹑放电率和电压电平。然而,这样做需要增加额外的电路,成本也就随之上升了。
人们更多采用的是基于电流的量测,至少在原理上它得到了更为广泛的应用。该方法需要精密的模/数转换电路和一个低阻值的高精度感测电阻,以便在源自电池的电源通路上产生一个较小的压降。
电流流入电池以及从电池流出时均由感测电阻进行测量,测量结果按时间顺序累积在存储器中并被用来确定电池的剩余容量——事实上是以安培/小时的形式提供出电池剩余的供电总量。
尽管基于电流的量测一开始比基于电压的方法复杂一些,但更高的精度却是其固有特性。未经校正的电流量测的受控试验表明其出错率约为10％,误差源于上面提及的两个环境因素：温度和放电率。与电压量测的误差校正相比,在非常低的成本条件下,电流量测的误差校正能够实现更高的精度。
为提高燃料表精度而进行的设计
影响电池功率的参数因位置和应用的不同而不同：而且每个原电池也不同。由于需要测量动态的环境温度和放电率,每个原电池还必须就应用所期望的环境温度范围和电流消耗进行特性化处理。
如图1所示,电池容量随温度的上升而增加,因此,原电池电流耗用程度是在不同的温度条件下确定的,而且确定的是有效和待机操作状态下的电流耗用程度。然后,确定与温度和放电率有关的“全点”(full points)和“空点”(empty points)。这些特征数据点随后被保存在非易失性存储器中(事实上,在电池组内对原电池间的变动进行了平均处理)。
电流流入和流出电池组时被测量和累积,并与存入值相比较。处理器运用一种相当简单的软件算法来计算剩余的电池容量(以百分比的形式给出)。
