電量計(jì)在手持設(shè)備中的實(shí)現(xiàn)

　　電池建模方法，根據(jù)鋰電池的放電曲線，建立一個(gè)數(shù)據(jù)表，每測(cè)量一個(gè)電壓值，根據(jù)該電壓去表中查出所對(duì)應(yīng)的電量。該方法有效地提高電量的測(cè)量精度，可以達(dá)到5%，且簡(jiǎn)單易用，無需做電池的初次預(yù)估，但是該數(shù)據(jù)表的建立是一個(gè)復(fù)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(duì)不同容量或類型的電池的兼容性也是一個(gè)問題。該表需要結(jié)合溫度和電池壽命等因素進(jìn)行修正，才能得到較高的測(cè)量精度。

　　庫(kù)侖計(jì)，如圖3所示，在電池的正極或者負(fù)極串入一個(gè)電流檢測(cè)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，通過檢測(cè)Vsense就可以計(jì)算出流過電池的電流。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(dá)1%。盡管庫(kù)侖計(jì)存在電池初次預(yù)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(yù)估、電池老化、電流檢測(cè)電阻精度等等因素對(duì)測(cè)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(dǎo)體帶庫(kù)侖計(jì)的電池監(jiān)控芯片 STC3100為例，詳細(xì)介紹該方法實(shí)現(xiàn)高精度的電量計(jì)量。

　　電量計(jì)按其位置來分，可以分為兩種：電池側(cè)電量計(jì)和系統(tǒng)側(cè)電量計(jì)。電池側(cè)電量計(jì)解釋電量計(jì)量芯片直接設(shè)計(jì)在電池組中，電量計(jì)芯片永遠(yuǎn)檢測(cè)一個(gè)電池，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)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(shù)在實(shí)時(shí)地檢測(cè)。該種電量比較精確，但是成本較高，電池接口復(fù)雜，系統(tǒng)對(duì)電池的兼容性較差。

　　而系統(tǒng)側(cè)電量計(jì)是指電量計(jì)設(shè)計(jì)在系統(tǒng)側(cè)而不是在電池組里，這樣可以避免電池組的重新設(shè)計(jì)，減小的電池的管腳，系統(tǒng)可以兼容更多的電池。并且便攜式設(shè)備要求電池體積越來越小，而容量越來越大，在系統(tǒng)側(cè)實(shí)現(xiàn)電量計(jì)比在電池中實(shí)現(xiàn)更為簡(jiǎn)單便捷。但是，系統(tǒng)側(cè)的電量計(jì)需要更為復(fù)雜的軟件算法，解決電池的初次預(yù)估的問題、兼容不同特性電池的問題等等。

　　2，STC3100介紹和設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

　　STC3100是意法半導(dǎo)體帶庫(kù)侖計(jì)的電池監(jiān)控芯片，它能夠監(jiān)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(kù)侖計(jì)功能的計(jì)算，所測(cè)電流最大可達(dá)2.5A，積分器可以用7000mAh的電池，分辨率可達(dá)0.2mAh. 其內(nèi)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(chǔ)電池的電量或其他特性信息。GPIO管腳可以用來作為電池低壓報(bào)警使用，其應(yīng)用框圖如圖5所示。

　　STC3100中的庫(kù)侖計(jì)需要一個(gè)32.768kHz的時(shí)鐘，用于作為計(jì)算電量的時(shí)基，其精度直接影響電量的計(jì)算精度。 STC3100支持內(nèi)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(cè)是否存在外部時(shí)鐘源，也可以通過設(shè)置寄存器設(shè)置成強(qiáng)制使用外部時(shí)鐘源。如圖6所示，如果用內(nèi)部時(shí)鐘，一個(gè)200kohm 0.1%的電阻連接與Rosc管腳和地之間，內(nèi)部時(shí)鐘精度在其供電電壓和工作溫度范圍內(nèi)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。