現(xiàn)在許多運(yùn)用的充電電池包含鉛酸蓄電池、鎳鎘/鎳氫電池、鋰離子/鋰聚合物電池。這幾種電池的特性如表1所示。鉛酸蓄電池容量大，內(nèi)阻低（一般400Ah的2V蓄電池內(nèi)阻大約為0.5mΩ），可進(jìn)行大電流放電，但是粗笨且體積巨大、不便于帶著，常用在轎車和工業(yè)場(chǎng)合。其電極資料含鉛，可對(duì)環(huán)境構(gòu)成極大污染。鉛酸蓄電池對(duì)充電操控的要求不高，能夠進(jìn)行浮充。

鎳鎘電池容量較大，內(nèi)阻低、放電電壓平穩(wěn)，合適作為直流電源。與其他種類的電池比較，鎳鎘電池耐過充電和過放電，操作簡(jiǎn)略便當(dāng)，但是具有回想效應(yīng)，應(yīng)盡量在徹底放電之后進(jìn)行充電。電極資料含有劇毒重金屬鎘，跟著環(huán)保要求的行進(jìn)，其市場(chǎng)份額越來越小。

鎳氫電池是在鎳鎘電池的基礎(chǔ)上翻開而來的，選用金屬化氫替代有毒的鎘，在大部分場(chǎng)合能夠替代鎳鎘電池。其容量約為鎳鎘電池的1.5～2倍，且沒有回想效應(yīng)。相關(guān)于鎳氫電池，它對(duì)充電操控的要求較高，現(xiàn)在許多運(yùn)用在一些便攜電子產(chǎn)品中。

鋰離子電池是現(xiàn)在最常見的二次鋰電池，具有高能量密度，與高容量鎳鎘/鎳氫電池比較，其能量密度為前者的　1.5～2倍。其均勻運(yùn)用電壓為3.6V，是鎳鎘電池、鎳氫電池的3倍。它的內(nèi)阻較大，不能進(jìn)行大電流充放電，并且需求準(zhǔn)確的充放電操控，以防止電池?fù)p壞并抵達(dá)最佳運(yùn)用功用。鋰離子電池廣泛運(yùn)用在各種便攜電子產(chǎn)品中，包含手機(jī)、筆記本電腦、mp3等。

鋰聚合物電池是一種新式的二次鋰電池，具有更大的容量；內(nèi)阻較低，容許10C充放電電流。它和鋰離子電池相同需求準(zhǔn)確的充放電操控?，F(xiàn)在，鋰聚合物電池首要用于一些需求大電流充放電的運(yùn)用中，如動(dòng)力/模型轎車等。充電電池容量預(yù)算辦法。

在大都便攜運(yùn)用中，都需求隨時(shí)了解電池剩下容量以預(yù)算電池運(yùn)用時(shí)間。

圖1 簡(jiǎn)化的電池電量計(jì)框圖

最早運(yùn)用的辦法是通過監(jiān)督電池開路電壓來獲得剩下容量。這是由于電池端電壓和剩下容量之間有一個(gè)招認(rèn)的聯(lián)絡(luò)，丈量電池端電壓即可預(yù)算其剩下容量。這種辦法的綁縛是：1）關(guān)于不同廠商出產(chǎn)的電池，其開路電壓與容量之間的聯(lián)絡(luò)各不相同。2）只需通過丈量電池空載時(shí)的開路電壓才調(diào)獲得相對(duì)準(zhǔn)確的效果，但是大大都運(yùn)用都需求在運(yùn)轉(zhuǎn)中了解電池的剩下容量，此刻負(fù)載電流在內(nèi)阻上發(fā)生的壓降將會(huì)影響開路電壓丈量精度。而電池內(nèi)阻的離散性很大，且跟著電池老化這種離散性將變得更大，因而要補(bǔ)償該壓降帶來的差錯(cuò)將十分困難。綜上所述，通過開路電壓來實(shí)時(shí)預(yù)算電池剩下容量的辦法在實(shí)踐運(yùn)用中無法抵達(dá)滿意的精度，只能供應(yīng)一個(gè)大致的參考值。

另一種許多運(yùn)用的辦法是通過丈量流入/流出電池的凈電荷來預(yù)算電池剩下容量。這種辦法對(duì)流入/流出電池的總電流進(jìn)行積分，得到的凈電荷數(shù)即為剩下容量。電池容量能夠預(yù)置，也可在后續(xù)的無缺充電周期中進(jìn)行學(xué)習(xí)。在補(bǔ)償電池自放電、不同溫度下的容量改動(dòng)等要素后，這種辦法能夠獲得令人滿意的精度，因而廣泛運(yùn)用于筆記本電腦等高端運(yùn)用中。

電池電量計(jì)作業(yè)原理

電池電量計(jì)對(duì)流入/流出電池的總電流繼續(xù)進(jìn)行積分，并將積分得到的凈電荷數(shù)作為剩下容量。

簡(jiǎn)化的電池電量計(jì)如圖1所示。其間，RSNS為mΩ級(jí)檢流電阻，RL為負(fù)載電阻。電池通過開關(guān)、RSNS對(duì)RL放電時(shí)的電流IO在RSNS兩頭發(fā)生的壓降為VS（t）=IO（t）×RSNS。電量計(jì)繼續(xù)檢測(cè)RSNS兩頭的壓差VS，并將其通過ADC轉(zhuǎn)化為N位的數(shù)字量Current（簡(jiǎn)稱CR），之后以時(shí)基招認(rèn)的速率進(jìn)行累加，M位累加效果Accumulated_Current（簡(jiǎn)稱ACR）的單位為Vh（伏時(shí)）。對(duì)量化后的VS進(jìn)行累加相當(dāng)于對(duì)其進(jìn)行積分，效果為。

電池電量

因而，將ACR值除以檢流電阻RSNS的阻值即得到以Ah（安時(shí)）為單位的電池容量。ADC轉(zhuǎn)化效果和累加后的效果都帶有符號(hào)位，依照?qǐng)D1中的聯(lián)接辦法，充電時(shí)CR為正，ACR遞加；放電時(shí)CR為負(fù)，ACR遞減。外部微操控器能夠讀取CR和ACR值，通過換算得到真實(shí)的充放電電流和電量值。實(shí)踐的電量計(jì)還包含一些操控和接口邏輯，一般還能檢測(cè)電池電壓和溫度等參數(shù)。一些智能電量計(jì)能夠主動(dòng)完畢電池自放電的批改，還可保存電池特性曲線，容許用戶定制電池電量核算法。

電池電量計(jì)的核算

一般，在電量計(jì)數(shù)據(jù)材猜中CR的單位為mV，ACR的單位為mVh。根據(jù)前文的闡明，CR值為取樣電阻兩頭的電壓值，典型的12bit CR如表2所示。其間，S為符號(hào)位，20為L(zhǎng)SB。假定CR的滿偏值為F，則其LSB的核算公式如下：

（1）

若CR的讀數(shù)為M，取樣電阻為值RSNS，則實(shí)踐的電流值為：

（2）

電流方向由S位招認(rèn)。若滿偏值F為±64mV，則LSB為±15.625μV；RSNS為10mΩ時(shí)最大電流為±6.4A。若M為768，則實(shí)踐電流為

ACR為取樣電阻兩頭電壓的累積值，典型的16bit ACR如表3所示。其間，S為符號(hào)位，20為L(zhǎng)SB。假定ACR的滿偏值為F，則LSB的核算公式如下：

（3）

凈電荷量由S位招認(rèn)。若滿偏值F為±204.84mVh，則LSB為±6.25μVh；RSNS為10mΩ時(shí)最大電量為±20.48Ah。若M為7680，則實(shí)踐電量為 。

結(jié)語

本文在介紹了電池電量計(jì)的原理之后，給出了一些簡(jiǎn)略的核算公式。規(guī)劃者能夠便當(dāng)?shù)膹碾娏坑?jì)讀數(shù)中核算出真實(shí)電量，然后加快規(guī)劃進(jìn)程。

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