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電量計在手持設(shè)備中的實現(xiàn)

—— 精確監(jiān)控電池電壓、電流、溫度,并且實時輸出電池電量
作者: 時間:2010-11-27 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  電池建模方法,根據(jù)鋰電池的放電曲線,建立一個數(shù)據(jù)表,每測量一個電壓值,根據(jù)該電壓去表中查出所對應的電量。該方法有效地提高電量的測量精度,可以達到5%,且簡單易用,無需做電池的初次預估,但是該數(shù)據(jù)表的建立是一個復雜的過程,尤其是考慮到電池的溫度、自放電、老化等因素的影響,并且對不同容量或類型的電池的兼容性也是一個問題。該表需要結(jié)合溫度和電池壽命等因素進行修正,才能得到較高的測量精度。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/114990.htm

  庫侖計,如圖3所示,在電池的正極或者負極串入一個電流檢測電阻,一旦有電流流入或者流出電池時,就會在電阻的兩端產(chǎn)生電壓Vsense,通過檢測Vsense就可以計算出流過電池的電流。該電流與時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1%。盡管庫侖計存在電池初次預估的問題,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估、電池老化、電流檢測電阻精度等等因素對測量結(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用,下文以帶庫侖計的電池監(jiān)控芯片 STC3100為例,詳細介紹該方法實現(xiàn)高精度的量。

 

  按其位置來分,可以分為兩種:電池側(cè)和系統(tǒng)側(cè)電量計。電池側(cè)電量計解釋電量計量芯片直接設(shè)計在電池組中,電量計芯片永遠檢測一個電池,能夠?qū)崟r檢測電池的充放電、自放電和自身老化等等,即使電池未被使用時,這些電池參數(shù)在實時地檢測。該種電量比較精確,但是成本較高,電池接口復雜,系統(tǒng)對電池的兼容性較差。

  而系統(tǒng)側(cè)電量計是指電量計設(shè)計在系統(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,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)實現(xiàn)電量計比在電池中實現(xiàn)更為簡單便捷。但是,系統(tǒng)側(cè)的電量計需要更為復雜的軟件算法,解決電池的初次預估的問題、兼容不同特性電池的問題等等。

  2,STC3100介紹和設(shè)計注意事項

  STC3100是帶庫侖計的電池監(jiān)控芯片,它能夠監(jiān)控電池的電壓、溫度、和電流,集成一個可編程的12~14位的ADC,硬件積分器用于庫侖計功能的計算,所測電流最大可達2.5A,積分器可以用7000mAh的電池,分辨率可達0.2mAh. 其內(nèi)部框圖如圖4所示。

 

  STC3100帶有一個I2C接口與處理器端進行通訊,并且集成了32bytes的RAM,用于存儲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警使用,其應用框圖如圖5所示。

 

  STC3100中的庫侖計需要一個32.768kHz的時鐘,用于作為計算電量的時基,其精度直接影響電量的計算精度。 STC3100支持內(nèi)部和外部的時鐘,外部時鐘優(yōu)先的原則,并且能夠自動檢測是否存在外部時鐘源,也可以通過設(shè)置寄存器設(shè)置成強制使用外部時鐘源。如圖6所示,如果用內(nèi)部時鐘,一個200kohm 0.1%的電阻連接與Rosc管腳和地之間,內(nèi)部時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鐘源的方式。



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