一、物聯網行業中存在問題

在當今的科技時代，物聯網電子產品的應用愈發廣泛，無論是智能家居中的各類傳感器，還是工業自動化領域的遠程監控設備，亦或是智能穿戴設備等，在眾多的場景中，二次電池都成為了為這些設備提供穩定電源的重要選擇。然而，在物聯網產品的研發階段，如何準確測試電池電量一直是一個亟待解決的關鍵問題。本方案正是為了應對這一挑戰而精心設計的，旨在提供一種高效、精準且可靠的電池電量測試方法，以助力研發人員更好地優化產品性能，確保物聯網產品在實際應用中的穩定運行。

二、該問題帶來的危害及影響

物聯網設備很多情況下采用可充電電池進行供電，如果不在產品設計階段設計好符合實際使用場景的電池電壓測試方案，就會導致產品在交付使用過程中，無法準確確認電池狀態，從而導致設備在使用過程中由于電池電量不足，未及時充電而影響用戶使用。

三、解決方法

方法一

1、原理介紹

通過垃圾桶控制板上的AM21EV5 NB模組中的ADC采集引腳，偵測聚合物鋰電池的電池電壓來判斷電池電量，最終將鋰電池的電壓以圖像形式顯示在串口屏上。

偵測電池電壓的電路如下圖所示：

2、方案詳情

2.1.按照測試方案原理，設計原理圖

2.2原理圖設計

AM21EV5有兩個ADC數據采樣接口，選擇外接一個引腳，并聯電壓采樣電阻，另外一個引腳接地，這種方式稱作單端采集方式，最后，采樣電阻再外接一個濾波電容.

2.3器件選型

根據AM21EV5硬件設計手冊得知，ADC采集電壓上限為1.3V, 鋰電池滿負荷電壓為4.2V,設定采樣電阻的阻值為150KM 根據歐姆定律得知，另外一個分壓電阻的阻值：R2=(VBAT-1.3V)*R1/1.3V=334K 防止采樣電壓高于ADC電壓上限，選擇360KΩ。當電池電壓為4.2V滿負荷時，采樣電壓最大值為1.24V ,小于1.3V.

ADC輸入阻抗較大，流入ADC的電流忽略不計，并且綜合考慮整個產品的休眠功耗，選擇采樣電阻的阻值為150KΩ

根據采樣精度要求，應選擇精度為1%的電阻。

2.4PCB設計

為了避免受到干擾，ADC引腳的走線要盡量短，遠離干擾源，走線包地處理。ADC引腳處的走線高亮顯示如下：

這里的走線不長，經測試紋波電壓小于50mV，滿足要求。如下圖所示：

2.5測試

在電壓降到3.2V時，經實際測試，系統無法開機，所以設定3.2V為關機電壓。參考鋰電池的放電曲線圖，以1A電流放電時，一開始放電曲線很平緩。放電到3.5V再往后一些，藍色的放電曲線呈陡崖式下降，這就是為什么電壓變得不穩定了。見下圖藍色曲線的最右側那一段：

2.6電量顯示

根據電池放電曲線及實際測試數據，在串口屏幕上，顯示電量指示的圖片，不同圖片顯示不同電量值。對應如下所示：

3.2V~3.5V

2.7實際測試現象

上圖顯示，萬用表實際測量電壓為3.71V, 串口屏電池電量顯示3格電的圖片，在實際設計電池電壓范圍內（3.6V~3.8V）

2.8.結論

當實際電池電壓顯示為3.5V以下，串口屏顯示1格電時，需要進行充電動作，否則設備很快就會關機。

3、需要的測試設備或測試環境

待測控制器電路板

聚合物鋰電池

串口屏

萬用表

示波器

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審核編輯 黃宇