探討兩個(gè)電池電量相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題

電池供電的電子產(chǎn)品不計(jì)其數(shù)，具有便攜性好的優(yōu)點(diǎn)，可以隨時(shí)隨地使用。但是有一個(gè)讓用戶非常焦慮的事情是電池續(xù)航問(wèn)題。我們?cè)谑褂秒姵毓╇姷?a target="_blank">產(chǎn)品時(shí)，會(huì)關(guān)心當(dāng)前電池還有多少電量、還能用多久。

我最近買(mǎi)了一個(gè)藍(lán)牙耳機(jī)，選擇它的一個(gè)重要原因就是它可以直觀的顯示電池電量，

如果本身沒(méi)有顯示，只能在電池電量低時(shí)收到語(yǔ)音提示，或者在電腦、手機(jī)上查看電量信息（藍(lán)牙協(xié)議里有電池電量的服務(wù)，會(huì)將電量信息發(fā)給主設(shè)備），不如直接顯示方便。

本文探討和電池電量相關(guān)的2個(gè)技術(shù)問(wèn)題：電量采集和電量顯示。

一、電量采集

電池電量采集方法主要有兩種：

1） 電壓采集法：這種方法是基于電池電壓與電量的關(guān)系來(lái)進(jìn)行采集的。電池電壓隨著電量消耗而逐漸降低，因此可以通過(guò)采集電池電壓來(lái)估算電量。電壓采集法具有成本低、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但其精度較差，尤其是在電池電量較低時(shí)。

電池的種類(lèi)不同，電壓和電量的關(guān)系也不同。

圖片來(lái)源：https://www.powertechsystems.eu/home/tech-corner/lithium-ion-state-of-charge-soc-measurement/

上圖可以看出，鉛酸電池具有相對(duì)線性的曲線，可以很好地估計(jì)充電狀態(tài)：然而，鋰離子電池的放電曲線要平坦得多，這意味著在很寬的工作范圍內(nèi)，電池端子的電壓變化非常小。

2）庫(kù)侖計(jì)法：這種方法是基于電池電流累積來(lái)進(jìn)行采集的。庫(kù)侖計(jì)是一種電路，它能夠累積通過(guò)其的電流。通過(guò)記錄電流累積值，可以計(jì)算出電池消耗的電量。庫(kù)侖計(jì)法具有精度高、可靠性好的優(yōu)點(diǎn)，但其成本也較高，實(shí)現(xiàn)也更為復(fù)雜。

對(duì)于普通應(yīng)用來(lái)說(shuō)，使用第一種電壓采集法即可，以4.2V鋰電池為例，電池容量和電壓關(guān)系大概如下，可根據(jù)電壓估算出電池容量。

圖片來(lái)源：https://siliconlightworks.com/li-ion-voltage

二、電量顯示

假設(shè)電池電量使用如下圖標(biāo)進(jìn)行顯示，滿格電量為4格

假設(shè)我們可以按照如下電壓進(jìn)行設(shè)置：

4.20V~3.90V滿格

3.90V~3.80V三格

3.80V~3.72V兩格

3.72V~3.65V一格

3.65以下，低電壓告警。

代碼里你可能會(huì)按照如下方式實(shí)現(xiàn)：

if(Vol >= 3.9)
  Disp(4);
else if(Vol >= 3.8)
  Disp(3);
else if(Vol >= 3.72)
  Disp(2);
else if(Vol >= 3.65)
  Disp(1);
else
  Disp(0);

這么寫(xiě)實(shí)際會(huì)有問(wèn)題，會(huì)出現(xiàn)在臨界值時(shí)出現(xiàn)電量格數(shù)來(lái)回跳變的問(wèn)題。比如ADC測(cè)得電壓時(shí)3.90V時(shí)顯示滿格，當(dāng)測(cè)到3.89V時(shí)會(huì)就顯示3格，下一時(shí)刻由于ADC采集誤差或者本身電池電壓波動(dòng)就會(huì)測(cè)到3.90V，這時(shí)就又顯示了滿格，之后會(huì)再次出現(xiàn)3格。這樣會(huì)讓用戶覺(jué)得紊亂，實(shí)際中不能這么用，需要改進(jìn)。

改進(jìn)的方法是加入回差控制：

if(Vol >= 3.9)
  Disp(4);
else if(vbat >= 3.8+0.02 && vbat < 3.9-0.02) 
  Disp(3);
else if(vbat >= 3.72+0.02 && vbat < 3.8)
  Disp(2);
else if(vbat >= 3.65+0.02 && vbat < 3.72)
  Disp(1);
else if(Vol < 3.65)
  Disp(0);
else
    ; // 不處理

審核編輯：湯梓紅