消除对于电池电量计的误解—精确的电池监测可以提高无线手机和其

电池“电量计”监测无线和蜂窝电话、PDA以及MP3播放器等便携式产品中的可充电电池的剩余电量。精确的电量计量可使手持设备充分利用其电池，并允许系统设计人员采用小型电池，降低了数据丢失的风险，提高了客户满意度。

结合了PDA与蜂窝电话的新型设备即从精确的电量计中获益良多。与笔记本电脑等大型设备不同，他们虽然不使用包含电量计的智能电池标准，但却倾向于使用电量计来延长两次充电之间的工作时间，保护有效数据。

使用DS276x、DS277x、DS274x和DS275x系列产品可以很容易地实现有效电池寿命的精确监测。

误解1：精确的电池信息不会增加运行时间

无线手持系统不断增加的存储容量要求意味着应用程序和用户文件将被保存在易失型RAM存储器中。电池功率的丧失会给用户生成或购买的文件造成损毁。一些系统采用可充电钮扣电池在主电池放空或断开时给存储器供电，但是，即使是这种电池中最大号的也仅有25mAh的容量，保护存储器的时间不会长于1天。而且，一般钮扣电池持有的电量通常低于5mAh，只消数个小时就会耗尽。因此，以数据为中心的无线手持设备必须在主电池完全放尽前及时关闭，以确保电池中有足够的剩余电量来保护存储器中的内容，直到有充电器接入。多数用户要求电池至少能够使用5天，10天以上更好。理想情况下，多功能手机或无线PDA中的电池在停止使用时应该从其900mAh至2000mAh的总电量中留出100mAh至200mAh的剩余电量。

举例来讲，假定某应用要求150mAh的剩余电量。图1中的+20°C曲线表明，选择3.5V的截止电压就能给电池保留适当的剩余电量。然而，0°C和+40°C曲线却并非如此。如果电池比较冷(0°C曲线)，电压会有所下降。采用3.5V截止电压将导致400mAh的剩余电量， 而用于工作的还不到600mAh。与此相反，电池较热时电压会上升。此时的剩余电量将不足100mAh (+40°C曲线)。


图1. 放电电压曲线随温度而变。如果电池较冷，电压会下降。如果电池较热，电压将上升。

负载电流变化所造成的影响也很显著。图2中的曲线显示了三种不同放电速率下的电压变化曲线：C/2，C/5和C/10，其中C等于电池的电荷容量。曲线表明，到达3.5V 截止电压时，剩余电量由C/10的100mAh变化至C/2的>200mAh。如果将截止电压提升至3.6V，以确保C/10负载条件下有足够的剩余电量，那么三种放电速率下的剩余电量将在150mAh至400mAh间变化。因此，试图通过提升截止电压来增加剩余电量的做法将遭受巨大的损失。


图2. 电压曲线随放电速率而变，增加截止电压将降低储备电量。

尽管不太明显，电池的老化也会使放电曲线发生变化。老化效应因电池而异，并且不同制造商的产品会有显著差异。而且，程度较浅的放电循环和深度放电循环所造成的老化效应各不相同。图3显示，电池经过500次循环后，总容量中的150mAh永久地丧失了。这只是在此特定应力条件下某个电池的一个实例。重复性深度放电所致的老化效应给剩余电量带来的影响大约在50mAh至75mAh。


图3. C/2放电电压曲线随老化而变。本例显示了一个在此应力条件下特别好的一个电池特性。

漏洞百出的电量测量手段

通过查询表格的办法可以补偿温度、放电速率和老化效应所造成的终止电压的大幅变化。然而，这种方法很容易出错，而且还要求测量温度和电流。为保证精度，电流和电压应同时测量，以确保终止电压数据与一定的放电速率相符合。正是由于这个原因，许多基于电压的电量检测手段并未考虑放电速率。如果只考虑电压和温度，需要建立一个二维查询表格来保存额定电池参数，以便用来估计剩余电量。这种方法在整个温度范围内会产生20%至40%的误差。

由于基于电压的检测手段精度有限，一个常用的替代方案是采用比实际需求更大的电池。这会影响手持设备的尺寸，而对于这些设备来讲，尺寸却是一项很关键的竞争因素。还有另外一些替代方案使用小电池，但或者缩短了运行时间，或者增加了数据丢失的风险。最佳选择是采用一个智能电池监视器(例如DS276x和DS277x系列)，这种方案在不增加手持设备尺寸和数据丢失风险的条件下有效延长了运行时间。

智能电池监视器如何工作

智能电池监视器通常不是根据电压、温度和电流去查询电量。它所测量的是流入和流出电池的电荷。利用库仑计数器跟踪电池的电荷量。通过测量温度和放电速率，基于一个保存了电池特性参数的小型查询表，对电池供出电荷的能力加以补偿。DS276x和DS277x系列提供所有必要的测量和数据存储，再利用主系统提供的算法计算出最终结果。当温度+15°C时，由满充状态放电时的最大测量误差有望达到3%以内。在各种温度、负载和老化状态下的综合测量误差可达5%。如果两次满充的时间间隔超过了两周，输入失调误差的影响将变得显著。不过，大多数使用者会每周充满电池。表1列出了电池监视器的主要功能和特性。

表1. 电池监视器的功能和特性