消除對于電池電量計的誤解—精確的電池監測可以提高無(wú)線(xiàn)手機和其
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結合了PDA與蜂窩電話(huà)的新型設備即從精確的電量計中獲益良多。與筆記本電腦等大型設備不同，他們雖然不使用包含電量計的智能電池標準，但卻傾向于使用電量計來(lái)延長(cháng)兩次充電之間的工作時(shí)間，保護有效數據。
使用DS276x、DS277x、DS274x和DS275x系列產(chǎn)品可以很容易地實(shí)現有效電池壽命的精確監測。
誤解1：精確的電池信息不會(huì )增加運行時(shí)間
無(wú)線(xiàn)手持系統不斷增加的存儲容量要求意味著(zhù)應用程序和用戶(hù)文件將被保存在易失型RAM存儲器中。電池功率的喪失會(huì )給用戶(hù)生成或購買(mǎi)的文件造成損毀。一些系統采用可充電鈕扣電池在主電池放空或斷開(kāi)時(shí)給存儲器供電，但是，即使是這種電池中最大號的也僅有25mAh的容量，保護存儲器的時(shí)間不會(huì )長(cháng)于1天。而且，一般鈕扣電池持有的電量通常低于5mAh，只消數個(gè)小時(shí)就會(huì )耗盡。因此，以數據為中心的無(wú)線(xiàn)手持設備必須在主電池完全放盡前及時(shí)關(guān)閉，以確保電池中有足夠的剩余電量來(lái)保護存儲器中的內容，直到有充電器接入。多數用戶(hù)要求電池至少能夠使用5天，10天以上更好。理想情況下，多功能手機或無(wú)線(xiàn)PDA中的電池在停止使用時(shí)應該從其900mAh至2000mAh的總電量中留出100mAh至200mAh的剩余電量。舉例來(lái)講，假定某應用要求150mAh的剩余電量。圖1中的+20°C曲線(xiàn)表明，選擇3.5V的截止電壓就能給電池保留適當的剩余電量。然而，0°C和+40°C曲線(xiàn)卻并非如此。如果電池比較冷(0°C曲線(xiàn))，電壓會(huì )有所下降。采用3.5V截止電壓將導致400mAh的剩余電量， 而用于工作的還不到600mAh。與此相反，電池較熱時(shí)電壓會(huì )上升。此時(shí)的剩余電量將不足100mAh (+40°C曲線(xiàn))。
圖1. 放電電壓曲線(xiàn)隨溫度而變。如果電池較冷，電壓會(huì )下降。如果電池較熱，電壓將上升。
負載電流變化所造成的影響也很顯著(zhù)。圖2中的曲線(xiàn)顯示了三種不同放電速率下的電壓變化曲線(xiàn)：C/2，C/5和C/10，其中C等于電池的電荷容量。曲線(xiàn)表明，到達3.5V 截止電壓時(shí)，剩余電量由C/10的100mAh變化至C/2的>200mAh。如果將截止電壓提升至3.6V，以確保C/10負載條件下有足夠的剩余電量，那么三種放電速率下的剩余電量將在150mAh至400mAh間變化。因此，試圖通過(guò)提升截止電壓來(lái)增加剩余電量的做法將遭受巨大的損失。
圖2. 電壓曲線(xiàn)隨放電速率而變，增加截止電壓將降低儲備電量。
盡管不太明顯，電池的老化也會(huì )使放電曲線(xiàn)發(fā)生變化。老化效應因電池而異，并且不同制造商的產(chǎn)品會(huì )有顯著(zhù)差異。而且，程度較淺的放電循環(huán)和深度放電循環(huán)所造成的老化效應各不相同。圖3顯示，電池經(jīng)過(guò)500次循環(huán)后，總容量中的150mAh永久地喪失了。這只是在此特定應力條件下某個(gè)電池的一個(gè)實(shí)例。重復性深度放電所致的老化效應給剩余電量帶來(lái)的影響大約在50mAh至75mAh。
圖3. C/2放電電壓曲線(xiàn)隨老化而變。本例顯示了一個(gè)在此應力條件下特別好的一個(gè)電池特性。
漏洞百出的電量測量手段
通過(guò)查詢(xún)表格的辦法可以補償溫度、放電速率和老化效應所造成的終止電壓的大幅變化。然而，這種方法很容易出錯，而且還要求測量溫度和電流。為保證精度，電流和電壓應同時(shí)測量，以確保終止電壓數據與一定的放電速率相符合。正是由于這個(gè)原因，許多基于電壓的電量檢測手段并未考慮放電速率。如果只考慮電壓和溫度，需要建立一個(gè)二維查詢(xún)表格來(lái)保存額定電池參數，以便用來(lái)估計剩余電量。這種方法在整個(gè)溫度范圍內會(huì )產(chǎn)生20%至40%的誤差。由于基于電壓的檢測手段精度有限，一個(gè)常用的替代方案是采用比實(shí)際需求更大的電池。這會(huì )影響手持設備的尺寸，而對于這些設備來(lái)講，尺寸卻是一項很關(guān)鍵的競爭因素。還有另外一些替代方案使用小電池，但或者縮短了運行時(shí)間，或者增加了數據丟失的風(fēng)險。最佳選擇是采用一個(gè)智能電池監視器(例如DS276x和DS277x系列)，這種方案在不增加手持設備尺寸和數據丟失風(fēng)險的條件下有效延長(cháng)了運行時(shí)間。
智能電池監視器如何工作
智能電池監視器通常不是根據電壓、溫度和電流去查詢(xún)電量。它所測量的是流入和流出電池的電荷。利用庫侖計數器跟蹤電池的電荷量。通過(guò)測量溫度和放電速率，基于一個(gè)保存了電池特性參數的小型查詢(xún)表，對電池供出電荷的能力加以補償。DS276x和DS277x系列提供所有必要的測量和數據存儲，再利用主系統提供的算法計算出最終結果。當溫度+15°C時(shí)，由滿(mǎn)充狀態(tài)放電時(shí)的最大測量誤差有望達到3%以?xún)?。在各種溫度、負載和老化狀態(tài)下的綜合測量誤差可達5%。如果兩次滿(mǎn)充的時(shí)間間隔超過(guò)了兩周，輸入失調誤差的影響將變得顯著(zhù)。不過(guò)，大多數使用者會(huì )每周充滿(mǎn)電池。表1列出了電池監視器的主要功能和特性。表1. 電池監視器的功能和特性
| Device | Measured Parameters* | Current Range (mV) | Current Offset (μV) | Data Storage | Other Features |
| DS2761 | V, T, I | ±64 | ±15 | 32 bytes EEPROM | Li+ protector |
| DS2770 | V, T, I | ±51 | ±1.6 | 40 bytes EEPROM | Li+/NiMH charger |
*V = 電壓、T = 溫度、 I = 電流
誤解2：精確顯示電池信息不會(huì )給使用者帶來(lái)好處
制造商們普遍認為，和簡(jiǎn)單的條形圖或帶有三塊斜紋塊的簡(jiǎn)化電池圖標相比，更精確的電池電量顯示并不被用戶(hù)賞識，甚至可能會(huì )使他們感到困惑。許多制造商相信，用戶(hù)滿(mǎn)足于簡(jiǎn)單的條形圖顯示，盡管它粗糙的無(wú)法反映真實(shí)的運行時(shí)間變化情況。對于許多只有語(yǔ)音業(yè)務(wù)的蜂窩系統用戶(hù)來(lái)講的確如此，但是對于那些全功能無(wú)線(xiàn)數據設備的用戶(hù)來(lái)講事實(shí)并非如此。后者通常是過(guò)去的筆記本PC用戶(hù)，他們已經(jīng)習慣于用數字百分比顯示的剩余電量、預期運行時(shí)間、待機和充電時(shí)間等。一些制造商不太情愿顯示預期的電池容量，因為任何對于剩余運行或通話(huà)時(shí)間的估計都需要視當前使用情況而定。他們無(wú)法在隨時(shí)變化的狀態(tài)中在事前做出估計。設備制造商也不希望因錯誤地預報運行時(shí)間而使用戶(hù)失望，而這種錯誤常常是由于用戶(hù)從低功耗模式切換到了高功耗模式。
但是，不應過(guò)低估計無(wú)線(xiàn)數據設備的用戶(hù)群。他們中的大多數對于不同使用模式間的差異已相當了解，正如他們已了解了每箱汽油能使汽車(chē)在高速路上比在城市里跑更長(cháng)的路一樣(或者輕載情況較之重載情況)。當他們在今天的手持系統上運行下載的第三方軟件或CompactFlash?插入硬件時(shí)，很少有人會(huì )對運行時(shí)間的變化感到困惑。
電池電量的不確定性在電池的后半段尤其顯得突出。當你在手持設備上所看到的是普通的三或四段電池顯示時(shí)，你能想象得出電池還能工作多長(cháng)時(shí)間嗎? 突然的掉話(huà)、數據交換的中斷、數據文件的丟失等等這些經(jīng)驗已教會(huì )用戶(hù)不要相信所顯示的數據。因此，有些用戶(hù)往往是在電池顯示用完一或兩段后就開(kāi)始給手持設備充電。由于過(guò)差的精度和過(guò)少的電池顯示段，用戶(hù)常常更多地返回到有線(xiàn)業(yè)務(wù)。用戶(hù)為了給以后的緊急通話(huà)保留足夠的電池能量，又有多少無(wú)線(xiàn)數據業(yè)務(wù)被放棄了呢? 但是智能電池監視器能夠顯示預算的運行時(shí)間，這樣用戶(hù)能夠對不同功耗模式有所察覺(jué)。DS276x和DS277x所提供的定量功率預算使用戶(hù)能夠自由決定如何消耗儲存在電池中的每一個(gè)電荷。
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