鋰電池具有高存儲能量、壽命長、重量輕和無記憶效應(yīng)等優(yōu)點，已經(jīng)在現(xiàn)行便攜式設(shè)備中得到了廣泛的使用，尤其是在手機、多媒體播放器、GPS終端等消費類電子設(shè)備中。這些設(shè)備不但單純地只是支持單一的通訊功能，還支持流媒體播放和高速的無線發(fā)送和接收等等功能。隨著越來越多功能的加入且要獲得更長單次充電的使用時間，便攜式設(shè)備中鋰電池的容量也不斷地增大，以智能手機為例，主流的電池容量已經(jīng)800mAH增長到現(xiàn)在1500mAH，并且還有繼續(xù)增長的趨勢。

隨著大容量電池的使用，如果設(shè)備能夠精確的了解電池的電量，不僅能夠很好地保護了電池，防止其過放電，同時也能夠讓用戶精確地知道剩余電量來估算所能使用的時間，及時地保存重要數(shù)據(jù)。因此，在PMP和GPS中，電量計不斷加入到設(shè)備中，并且電量計也在智能手機中得到了應(yīng)用，尤其是在一些Windows Mobile操作系統(tǒng)的智能手機中，如圖1所示，電池電量的顯示已由原來的柱狀圖變?yōu)榱藬?shù)字顯示。

本文介紹和比較三種種不同電量計的實現(xiàn)方法，并且以意法半導體的STC3100電池監(jiān)控IC為例，在其Demo實現(xiàn)了1%精度的電池精度計量。

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（a）柱狀圖電量顯示?（b）數(shù)字精確電量顯示?

圖1 Windows Mobile 手機中電量計量

1，電量計的實現(xiàn)方法和分類。

據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)行設(shè)備中有三種電量計，分別是：

直接電池電壓監(jiān)控方法，也就是說，電池電量的估計是通過簡單地監(jiān)控電池的電壓得來的，盡管該方法精度較低和缺乏對電池的有效保護，但其簡單易行，所以在現(xiàn)行的設(shè)備中得到最廣泛的應(yīng)用。然而鋰電池本身特有的放電特性，如圖2所示。不難從中發(fā)現(xiàn)，電池的電量與其電壓不是一個線性的關(guān)系，這種非線性導致電壓直接檢測方法的不準確性，電量測量精度超過20%。電池電量只能用分段式顯示，，如圖1.a所示，無法用數(shù)字顯示精確的電池電量。手機用戶經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，在手機顯示還有兩格電的時候，電池的電量下降得非常快，也就是因為這時候電池已經(jīng)進入Phase3。

圖2 鋰電池放電曲線

電池建模方法，根據(jù)鋰電池的放電曲線，建立一個數(shù)據(jù)表，每測量一個電壓值，根據(jù)該電壓去表中查出所對應(yīng)的電量。該方法有效地提高電量的測量精度，可以達到5%，且簡單易用，無需做電池的初次預估，但是該數(shù)據(jù)表的建立是一個復雜的過程，尤其是考慮到電池的溫度、自放電、老化等因素的影響，并且對不同容量或類型的電池的兼容性也是一個問題。該表需要結(jié)合溫度和電池壽命等因素進行修正，才能得到較高的測量精度。

庫侖計，如圖3所示，在電池的正極或者負極串入一個電流檢測電阻，一旦有電流流入或者流出電池時，就會在電阻的兩端產(chǎn)生電壓Vsense，通過檢測Vsense就可以計算出流過電池的電流。該電流與時間做積分就是變化的電量，因此其可以精確跟蹤電池的電量變化，精度可達1%。盡管庫侖計存在電池初次預估的問題，且電流電阻的精度直接影響了電量的精度。但是配合電池電壓和溫度的監(jiān)控，一些軟件算法可以較好地減小鋰初次電量預估、電池老化、電流檢測電阻精度等等因素對測量結(jié)果的影響。該方法在現(xiàn)行的設(shè)備和電池組中得到最為廣泛的應(yīng)用，下文以意法半導體帶庫侖計的電池監(jiān)控芯片 STC3100為例，詳細介紹該方法實現(xiàn)高精度的電量計量。

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（a）充電??(b)放電?

圖3 電池充放電示意

電量計按其位置來分，可以分為兩種：電池側(cè)電量計和系統(tǒng)側(cè)電量計。電池側(cè)電量計解釋電量計量芯片直接設(shè)計在電池組中，電量計芯片永遠檢測一個電池，能夠?qū)崟r檢測電池的充放電、自放電和自身老化等等，即使電池未被使用時，這些電池參數(shù)在實時地檢測。該種電量比較精確，但是成本較高，電池接口復雜，系統(tǒng)對電池的兼容性較差。