FUEL GAUGE 电池电量检测方法及原理
锂电池具有高存储能量、寿命长、重量轻和无记忆效应等优点,已经在现行便携式设备中得到了广泛的使用,尤其是在手机、多媒体
播放器、GPS 终端等消费类电子设备中。这些设备不但单纯地只是支持单一的通讯功能,还支持流媒体播放和高速的无线发送和接收等
等功能。随着越来越多功能的加入且要获得更长单次充电的使用时间,便携式设备中锂电池的容量也不断地增大,以智能手机为例,主
流的电池容量已经 800mAH 增长到现在 1500mAH,并且还有继续增长的趋势。
随着大容量电池的使用,如果设备能够精确的了解电池的电量,不仅能够很好地保护了电池,防止其过放电,同时也能够让用户精确
地知道剩余电量来估算所能使用的时间,及时地保存重要数据。因此,在 PMP 和 GPS 中,电量计不断加入到设备中,并且电量计也在智
能手机中得到了应用,尤其是在一些 Windows Mobile 操作系统的智能手机中,如图 1 所示,电池电量的显示已由原来的柱状图变为了数
字显示。
本文介绍和比较三种种不同电量计的实现方法,并且以意法半导体的 STC3100 电池监控 IC 为例,在其 Demo 实现了 1%精度的电池
精度计量。
(a)柱状图电量显示 (b)数字精确电量显示
图 1 Windows Mobile 手机中电量计量
1,电量计的实现方法和分类。
据统计,现行设备中有三种电量计,分别是:
直接电池电压监控方法,也就是说,电池电量的估计是通过简单地监控电池的电压得来的,尽管该方法精度较低和缺乏对电池的有效
保护,但其简单易行,所以在现行的设备中得到最广泛的应用。然而锂电池本身特有的放电特性,如图 2 所示。不难从中发现,电池的
电量与其电压不是一个线性的关系,这种非线性导致电压直接检测方法的不准确性,电量测量精度超过 20%。电池电量只能用分段式显
示,,如图 1.a 所示,无法用数字显示精确的电池电量。手机用户经常发现,在手机显示还有两格电的时候,电池的电量下降得非常快,
也就是因为这时候电池已经进入 Phase3。
图 2 锂电池放电曲线