充电电池电量计原理及计算方法

电池电量计工作原理

电池电量计对流入/流出电池的总电流持续进行积分，并将积分得到的净电荷数作为剩余容量。

简化的电池电量计如图1所示。其中，RSNS为mΩ级检流电阻，RL为负载电阻。电池通过开关、RSNS对RL放电时的电流IO在RSNS两端产生的压降为VS(t)=IO(t)×RSNS。电量计持续检测RSNS两端的压差VS，并将其通过ADC转换为N位的数字量Current(简称CR)，之后以时基确定的速率进行累加，M位累加结果Accumulated_Current(简称ACR)的单位为Vh(伏时)。对量化后的VS进行累加相当于对其进行积分，结果为：

电池电量

因此，将ACR值除以检流电阻RSNS的阻值即得到以Ah(安时)为单位的电池容量。ADC转换结果和累加后的结果都带有符号位，按照图1中的连接方式，充电时CR为正，ACR递增；放电时CR为负，ACR递减。外部微控制器可以读取CR和ACR值，经过换算得到真实的充放电电流和电量值。

实际的电量计还包括一些控制和接口逻辑，通常还能检测电池电压和温度等参数。一些智能电量计可以自动完成电池自放电的修正，还可保存电池特性曲线，允许用户定制电池电量计算法。

电池电量计的计算

通常，在电量计数据资料中CR的单位为mV，ACR的单位为mVh。

根据前文的说明，CR值为取样电阻两端的电压值，典型的12bit CR如表2所示。

其中，S为符号位，20为LSB。如果CR的满偏值为F，则其LSB的计算公式如下：

　　（1）

若CR的读数为M，取样电阻为值RSNS，则实际的电流值为：

　　（2）

电流方向由S位确定。若满偏值F为±64mV，则LSB为±15.625μV；RSNS为10mΩ时最大电流为±*A。若M为768，则实际电流为：

ACR为取样电阻两端电压的累积值，典型的16bit ACR如表3所示。

其中，S为符号位，20为LSB。如果ACR的满偏值为F，则LSB的计算公式如下：

　　（3）

净电荷量由S位确定。若满偏值F为±204.84mVh，则LSB为±6.25μVh；RSNS为10mΩ时最大电量为±20.48Ah。若M为7680，则实际电量为：

结语

本文在介绍了电池电量计的原理之后，给出了一些简单的计算公式。设计者可以方便的从电量计读数中计算出真实电量，从而加快设计过程。