評(píng)估庫(kù)侖計(jì)數(shù)燃料計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性

庫(kù)侖計(jì)數(shù)電量計(jì)的許多用戶(hù)認(rèn)為準(zhǔn)確性是百分比誤差。這將很方便，但單個(gè)百分比數(shù)字的有用性取決于許多變量，其中許多變量超出了燃油表的直接控制范圍。軟件補(bǔ)償系數(shù)有助于測(cè)量精度，但因應(yīng)用而異。饋送到補(bǔ)償算法的數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確，這一點(diǎn)很重要。如果沒(méi)有足夠準(zhǔn)確的輸入數(shù)據(jù)，肯定會(huì)導(dǎo)致測(cè)量精度差。從這個(gè)角度來(lái)看，了解燃油計(jì)量硬件本身的不準(zhǔn)確性來(lái)源是有幫助的。

庫(kù)侖計(jì)數(shù)電量計(jì)的許多用戶(hù)認(rèn)為準(zhǔn)確性是百分比誤差。這將很方便，但單個(gè)百分比數(shù)字的有用性取決于許多變量，其中許多變量超出了燃油表的直接控制范圍。軟件補(bǔ)償系數(shù)有助于測(cè)量精度，但因應(yīng)用而異。饋送到補(bǔ)償算法的數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確，這一點(diǎn)很重要。如果沒(méi)有足夠準(zhǔn)確的輸入數(shù)據(jù)，肯定會(huì)導(dǎo)致測(cè)量精度差。從這個(gè)角度來(lái)看，了解燃油計(jì)量硬件本身的不準(zhǔn)確性來(lái)源是有幫助的。

圖1.集成系統(tǒng)。

圖2.取樣系統(tǒng)。

庫(kù)侖計(jì)數(shù)電量計(jì)分為兩類(lèi)：積分系統(tǒng)和取樣系統(tǒng)（見(jiàn)圖1和圖2）。MAX1780高級(jí)電池組控制器和MAX1660數(shù)控電量計(jì)是集成電量計(jì)的示例。它們包含非常相似的電量計(jì)：MAX1660設(shè)計(jì)用于微控制器，而MAX1780包括微控制器，能夠定制軟件。

對(duì)于給定的帶寬，積分和采樣系統(tǒng)可以提供等效的性能。通常，在采樣系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)寬帶寬積分系統(tǒng)比實(shí)現(xiàn)等效帶寬更節(jié)能。比較各種解決方案的帶寬可能很有用。檢查應(yīng)用電路并計(jì)算以下內(nèi)容可以確定截止頻率：

MAX1780的積分系統(tǒng)提供約31kHz的帶寬。等效采樣系統(tǒng)每秒至少需要采樣 62，000 次才能提供等效性能。請(qǐng)注意，任何高于截止頻率的頻率都將衰減，并且不包括在電量計(jì)中。因此，在選擇電量計(jì)部件時(shí)，了解系統(tǒng)的瞬態(tài)行為以及電池處將存在的負(fù)載尖峰非常重要。

電量計(jì)中的其他誤差源與 A/D 轉(zhuǎn)換器中的誤差源相似。其中包括增益、線(xiàn)性度、輸入失調(diào)和分辨率誤差。在數(shù)據(jù)手冊(cè)中，增益和線(xiàn)性度被混為一談，并以百分比形式指定，這是相當(dāng)常見(jiàn)的。這在大多數(shù)情況下是可以接受的，并且有助于通過(guò)減少測(cè)試時(shí)間來(lái)降低零件成本。

輸入失調(diào)誤差通常指定為電壓。檢測(cè)電阻用于檢測(cè)電流，因此：

該誤差是固定的，不會(huì)隨電流檢測(cè)信號(hào)幅度而變化。因此，當(dāng)測(cè)量電流變小時(shí)，該項(xiàng)會(huì)產(chǎn)生更大的誤差。增加 R意義可以減少失調(diào)誤差的影響，但這樣做的代價(jià)是增加應(yīng)用中的功耗。

請(qǐng)注意，某些器件具有校準(zhǔn)模式以消除輸入失調(diào)誤差。這允許補(bǔ)償電路中的誤差;然而，該參數(shù)通常會(huì)隨溫度漂移，并且在電池組制造過(guò)程中成本高昂，因?yàn)檠a(bǔ)償可能需要 10 秒或更長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試時(shí)間。MAX1780使用斬波穩(wěn)定放大器對(duì)輸入失調(diào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)歸零，無(wú)需在電池組制造時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)。這節(jié)省了校準(zhǔn)步驟的時(shí)間和成本。

最后一個(gè)參數(shù)是分辨率錯(cuò)誤。在采樣和積分系統(tǒng)中，只有當(dāng)分辨率與目標(biāo)信號(hào)電平一樣大時(shí)，分辨率誤差才會(huì)成為一個(gè)問(wèn)題。在這種情況下，解析錯(cuò)誤可能不會(huì)取消，因?yàn)殄e(cuò)誤源不再是隨機(jī)的。如果您正在查看的系統(tǒng)分辨率接近應(yīng)用最小電流消耗下的檢測(cè)電阻電壓，則分辨率誤差可能會(huì)成為一個(gè)問(wèn)題。此類(lèi)問(wèn)題的一個(gè)例子是待機(jī)電流為 5mA 的筆記本電腦，電流測(cè)量分辨率為 2mA。所指出的示例具有 40% 的潛在誤差。

上述參數(shù)允許我們繪制MAX1780電量計(jì)誤差與電流的關(guān)系（見(jiàn)圖3）。請(qǐng)注意，誤差隨所用檢測(cè)電阻的函數(shù)而變化，在非常低的電流下，輸入失調(diào)的影響可以清楚地看到。另請(qǐng)注意，顯示的誤差將是電量計(jì)中的百分比誤差，假設(shè)從滿(mǎn)到空。

圖3.庫(kù)侖計(jì)數(shù)器精度與電流和R的函數(shù)關(guān)系意義.

盡管此信息很有用，但在典型使用方案中查看儀表的性能通常更有幫助?？梢詫⑸厦嬗?jì)算的精度信息作為電流消耗的函數(shù)，并計(jì)算給定電流曲線(xiàn)的庫(kù)侖計(jì)數(shù)器精度。這是通過(guò)添加每個(gè)電流消耗時(shí)的誤差并考慮在每個(gè)負(fù)載電流下花費(fèi)的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的。單個(gè)電流消耗誤差的計(jì)算方法是將目標(biāo)電流的誤差百分比乘以電池組提供該電流所花費(fèi)的時(shí)間百分比。

下表給出了兩個(gè)不同操作配置文件的此錯(cuò)誤。在這兩種情況下，假設(shè)電池為 3.4 安培小時(shí)。

配置文件 A 由以下定義：

配置文件 B 由以下定義：

庫(kù)侖計(jì)數(shù)器精度案例研究

總之，盡管單個(gè)百分比精度數(shù)字看起來(lái)很有吸引力，但它很少能代表實(shí)際性能。一旦知道了精度的組成部分，就可以直接計(jì)算電池組給定使用配置文件的精度。了解這些信息后，設(shè)計(jì)人員可以選擇更能滿(mǎn)足其需求的電量計(jì)。

審核編輯：郭婷