鋰電池具有高存儲能量、壽命長、重量輕和無記憶效應等優點，已經在現行便攜式設備中得到了廣泛的使用，尤其是在手機、多媒體播放器、GPS終端等消費類電子設備中。這些設備不但單純地只是支持單一的通訊功能，還支持流媒體播放和高速的無線發送和接收等等功能。隨著越來越多功能的加入且要獲得更長單次充電的使用時間，便攜式設備中鋰電池的容量也不斷地增大，以智能手機為例，主流的電池容量已經800mAH增長到現在1500mAH，并且還有繼續增長的趨勢。

隨著大容量電池的使用，如果設備能夠精確的了解電池的電量，不僅能夠很好地保護了電池，防止其過放電，同時也能夠讓用戶精確地知道剩余電量來估算所能使用的時間，及時地保存重要數據。因此，在PMP和GPS中，電量計不斷加入到設備中，并且電量計也在智能手機中得到了應用，尤其是在一些Windows Mobile操作系統的智能手機中，如圖1所示，電池電量的顯示已由原來的柱狀圖變為了數字顯示。

本文介紹和比較三種種不同電量計的實現方法，并且以意法半導體的STC3100電池監控IC為例，在其Demo實現了1%精度的電池精度計量。

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（a）柱狀圖電量顯示?（b）數字精確電量顯示?

圖1 Windows Mobile 手機中電量計量

1，電量計的實現方法和分類。

據統計，現行設備中有三種電量計，分別是：

直接電池電壓監控方法，也就是說，電池電量的估計是通過簡單地監控電池的電壓得來的，盡管該方法精度較低和缺乏對電池的有效保護，但其簡單易行，所以在現行的設備中得到最廣泛的應用。然而鋰電池本身特有的放電特性，如圖2所示。不難從中發現，電池的電量與其電壓不是一個線性的關系，這種非線性導致電壓直接檢測方法的不準確性，電量測量精度超過20%。電池電量只能用分段式顯示，，如圖1.a所示，無法用數字顯示精確的電池電量。手機用戶經常發現，在手機顯示還有兩格電的時候，電池的電量下降得非常快，也就是因為這時候電池已經進入Phase3。

圖2 鋰電池放電曲線

電池建模方法，根據鋰電池的放電曲線，建立一個數據表，每測量一個電壓值，根據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，但是該數據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。

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果的影響。該方法在現行的設備和電池組中得到最為廣泛的應用，下文以意法半導體帶庫侖計的電池監控芯片 STC3100為例，詳細介紹該方法實現高精度的電量計量。

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（a）充電??(b)放電?

圖3 電池充放電示意

電量計按其位置來分，可以分為兩種：電池側電量計和系統側電量計。電池側電量計解釋電量計量芯片直接設計在電池組中，電量計芯片永遠檢測一個電池，能夠實時檢測電池的充放電、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，系統對電池的兼容性較差。