高准确度 60V 电量计如何测量电量？

值得一提的是，LTC2944 的库伦计数器中使用的模拟积分器引入的差分偏移电压最小，因此最大限度减小了对总体电量误差的影响。很多库伦计数电池电量计对检测电阻器两端的电压进行模数转换，并累积转换结果以计算电量。在这种方法中，差分偏移电压可能是主要的误差源，尤其是在获取小信号读数时。例如，考虑一个电池电量计，该电量计采用基于 ADC 的库伦计数器，最大规定差分电压偏移为20µV，当以数字方式对 1mV 输入信号进行积分时，偏移导致的电量误差会是 2%。相比之下，使用 LTC2944 的模拟积分器时，偏移导致的电量误差仅为 0.04%，为前者的 1/50！

回到基本要素─电压、电流和温度

如果库伦计数负责增强电压读数的可靠性和区分充电或放电曲线的平坦区域，那么电流和温度就是负责获取最相关的曲线以开始测量的参数。挑战是，电池的端电压 (连接到负载时的电压) 受到电池电流和温度的显著影响。因此，电压读数必须用校正项进行补偿，这些校正项与电池电流和开路电压 (与负载断接时的电压) 随温度的变化是成比例的。因为仅为了测量开路电压而在运行时断开电池和负载的连接是不切实际的，所以好的做法是，至少逐个电流和温度曲线调节端电压读数。

既然高 SOC 准确度是终极设计目标，所以 LTC2944 采用了一个 14 位无延迟增量累加 (No LatencyΔΣ™) ADC，分别以高达 1.3% 和±3°C的保证准确度测量电压、电流和温度。实际上，LTC2944 的典型性能好得多。图 4 中的曲线显示，LTC2944 的某些有价值的准确度数字是怎样随温度和电压而变化的。图 4a 显示，测量电压时，随检测电压变化，ADC 总的未调整误差一般在±0.5%以内，而且相当恒定。类似地，图 4b 显示，测量电流时，随温度变化，ADC 增益误差一般在±0.5%以内。最后，图 4c 显示，就任何给定检测电压而言，温度误差在温度变化时仅变化约±1°C。所有这些准确度数字加起来，可能很容易损害 SOC 准确度，这就是为什么在众多性能规格中要注意特定电池电量计测量电压、电流和温度的准确程度，而这点是很重要。

图 4a：测量电压时 ADC 的增益误差

图 4b：测量电流时 ADC 的增益误差

图 4c：温度误差随温度的变化

测量电压、电流和温度时，LTC2944 提供 4 种 ADC 运行模式。在自动模式，该器件每隔几毫秒连续执行 ADC 转换，在扫描模式，该器件每 10 秒转换一次，然后进入休眠模式。在手动模式，该器件按照命令进行单次转换，然后进入休眠模式。无论何时，只要该器件进入休眠模式，静态电流就被最大限度降至80µA。LTC2944 的整个模拟部分还可以完全关断，以进一步将静态电流降至15µA，因为用户最不想要的一件事，就是电池电量计令人啼笑皆非地消耗大量电池功率。

便利的接口

用户可以通过数字 I²C 接口，从 LTC2944读出电池电量、电压、电流和温度。用户还可以通过 I²C，配置几个 16 位寄存器，这样就可以读出状态、控制接通/断开并针对每个参数设定可报警的高低门限。有了报警系统，就无需软件连续轮询，因此 I²C 总线和主机有时间去执行其他任务。此外，ALCC 引脚既用作 SMBus 警报输出端，又用作可连至电池充电电路充电完成输出端的充电完成输入端。有了所有这些数字功能，有人可能仍然会问："为什么 LTC2944 中没有置入电池电量曲线或容量/SOC估计算法?"答案很简单─这完全归结为 (也许不出所料) 准确度问题。

尽管内置电池电量曲线和算法的电池电量计可以简化设计，但是作为真实世界电池行为的模型，这些曲线和算法常常次数不足或缺乏相关性，在测量过程中草率地牺牲了 SOC 准确度。例如：用户可能被迫使用由未规定的来源或在未知温度范围内产生的通用充电和放电曲线；曲线和算法也许不支持用户使用的电池化学组成，这对 SOC 准确度造成了又一个打击。重点是，准确的电池建模一般会考虑很多变量，而且足够复杂，这样对用户才是有意义的，用户可以用软件对自己的电池建模，以获得最高的 SOC 准确度，而不是依靠不准确的通用内置模型。这类内置模型还使电池电量计不够灵活，难以在不同设计中重用。换个说法，更改软件比更改硬件容易得多，与更换也需要配置的电池电量计相比，更改特定于应用的代码容易得多。

如果通过非常方便的 I²C 接口提供所有这些必要的电池测量参数和无与伦比的准确度还不够的话，那么高压功能就是使 LTC2944 真正不同于今天市场上其他电池电量计之处了。LTC2944 可直接从低至 3.6V 的电池到高达 60V 的满充电电池组供电，从而满足了从低功率便携式电子产品到大功率电动型汽车的任何应用的需求。无需在电源或测量引脚上使用额外的电平移位电路而使设计复杂化，电池 (或电池组) 与 LTC2944 之间可以直接连接，这极大地简化了硬件设计。最大限度减少外部组件数量也降低了总体功耗，并提高了准确度，因为不存在电阻分压器等组件。