電量計在手持設備中的實(shí)現

　　電池建模方法，根據鋰電池的放電曲線(xiàn)，建立一個(gè)數據表，每測量一個(gè)電壓值，根據該電壓去表中查出所對應的電量。該方法有效地提高電量的測量精度，可以達到5%，且簡(jiǎn)單易用，無(wú)需做電池的初次預估，但是該數據表的建立是一個(gè)復雜的過(guò)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(lèi)型的電池的兼容性也是一個(gè)問(wèn)題。該表需要結合溫度和電池壽命等因素進(jìn)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(gè)電流檢測電阻，一旦有電流流入或者流出電池時(shí)，就會(huì )在電阻的兩端產(chǎn)生電壓Vsense，通過(guò)檢測Vsense就可以計算出流過(guò)電池的電流。該電流與時(shí)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(wèn)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果的影響。該方法在現行的設備和電池組中得到最為廣泛的應用，下文以意法半導體帶庫侖計的電池監控芯片 STC3100為例，詳細介紹該方法實(shí)現高精度的電量計量。

　　電量計按其位置來(lái)分，可以分為兩種：電池側電量計和系統側電量計。電池側電量計解釋電量計量芯片直接設計在電池組中，電量計芯片永遠檢測一個(gè)電池，能夠實(shí)時(shí)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(shí)，這些電池參數在實(shí)時(shí)地檢測。該種電量比較精確，但是成本較高，電池接口復雜，系統對電池的兼容性較差。

　　而系統側電量計是指電量計設計在系統側而不是在電池組里，這樣可以避免電池組的重新設計，減小的電池的管腳，系統可以兼容更多的電池。并且便攜式設備要求電池體積越來(lái)越小，而容量越來(lái)越大，在系統側實(shí)現電量計比在電池中實(shí)現更為簡(jiǎn)單便捷。但是，系統側的電量計需要更為復雜的軟件算法，解決電池的初次預估的問(wèn)題、兼容不同特性電池的問(wèn)題等等。

　　2，STC3100介紹和設計注意事項

　　STC3100是意法半導體帶庫侖計的電池監控芯片，它能夠監控電池的電壓、溫度、和電流，集成一個(gè)可編程的12～14位的ADC，硬件積分器用于庫侖計功能的計算，所測電流最大可達2.5A，積分器可以用7000mAh的電池，分辨率可達0.2mAh. 其內部框圖如圖4所示。

　　STC3100帶有一個(gè)I2C接口與處理器端進(jìn)行通訊，并且集成了32bytes的RAM，用于存儲電池的電量或其他特性信息。GPIO管腳可以用來(lái)作為電池低壓報警使用，其應用框圖如圖5所示。

　　STC3100中的庫侖計需要一個(gè)32.768kHz的時(shí)鐘，用于作為計算電量的時(shí)基，其精度直接影響電量的計算精度。 STC3100支持內部和外部的時(shí)鐘，外部時(shí)鐘優(yōu)先的原則，并且能夠自動(dòng)檢測是否存在外部時(shí)鐘源，也可以通過(guò)設置寄存器設置成強制使用外部時(shí)鐘源。如圖6所示，如果用內部時(shí)鐘，一個(gè)200kohm 0.1%的電阻連接與Rosc管腳和地之間，內部時(shí)鐘精度在其供電電壓和工作溫度范圍內為2.5%。為得到更高的精度，只能采用外部輸入高精度時(shí)鐘源的方式。