导语
智能手机、平板电脑、移动无线设备、电池备份和便携式医疗/保健等便携式设备的电池续航时间一直是人们关注的重点之一，为了延长电池寿命，我们需要准确了解电池的电量，不能对锂电池过充过放电，那么如何检测电池剩余多少电量呢？其实在电池的内部有一个电量计，用于指示可充电电池中的剩余电量以及在特定工作条件下电池还能持续供电的时间。
电池电量计知识百科
1.电池电量监测技术
电源管理系统面对的最大难题是如何延长电池的运行时间。除了寻找能量密度更高的新式电源外，系统设计师也在寻找尽可能高效地利用电池电能的方法。他们大多将注意力集中在提高DC/DC转换效率上，由此延长电池运行时间，而往往忽略了与电源转换效率及电池容量同等重要的电池电量监测计精确度的问题。如果电池电量监测计的误差范围是±10%，则为了防止丢失关键数据，系统只能利用90%的电池电能。这相当于损失了10%的电池容量或电池运行时间。 (详细内容)
2.电量计
电池电量计是一种测量电池累计电量的增加或减少的功能或器件，用于确定可充电电池中的剩余电量以及在特定工作条件下电池还能持续供电的时间，能够精确估计电池的电量。
3.影响锂电池电量的因素
①温度
最上方的曲线显示了锂电池在不同温度下恒流恒压充电的过程。从该曲线可以看出，与-20℃下的充电数据相比，电池在较高温度下大约可以多充入20%的电量。下方的两条曲线表示，电池放电时受温度的影响更大，这些曲线显示了一个完全充满的电池在两种不同放电电流下放电到截止点2.5V时的剩余电量，从这两条曲线可以看出电池剩余容量与放电电流、温度有关。在给定温度和放电速率下，所能获得的锂电池容量是最上方曲线与下方对应曲线的差值。因此，在低温或大电流放电时，锂电池所能提供的容量将大幅减少。在低温或大电流放电时，电池剩余电量较大，能够在相同温度下以较小的电流放电。
②自放电
由于电解质中混有杂质，电池内部存在不期望的化学反应，造成电量损失。常见的电池类型在室温下的典型自放电率见表。化学反应的速度受温度影响，因此自放电与温度有关。对于不同类型的电池，自放电可以用一个并联电阻消耗漏电流进行建模。
③充放电次数电池容量随着充放电次数的增加而减少，这种变化被量化为工作寿命，即一个电池在其容量降至初始容量80%之前的充、放电次数。典型锂电池的工作寿命为300次~500次充/放电次数。
④时间
无论使用与否，电池容量在出厂后即开始逐渐下降(详细内容)
锂电池电量测量方法
1.电压测量法
也就是说电池的电量通过简单的监控电池的电压而得来的。但是从下图中我们可以看到，电池的电量和电压不是线性关系的，所以这中测试方法并不精准。
锂电池放电曲线
优点：简单
缺点：不精准，电量测量精度仅仅超过20%。尤其是电池电量低于50%时，手机的电量计算将会变得非常不准确。所以这种方法对电池的保护是非常有限的。
2.电池建模法
这个方法是根据电池的放电曲线来建立一个数据表，数据表中会标明不同电压下的电量值。
优点：相比电压测试法更精准一些
缺点：获得精准的数据表并不简单因为电压和电量的关系还涉及到了电池的温度、自放电、老化等的因素。只有结合了众多的因素来进行修正才能够得出较满意的电量测量。
4.阻抗追踪法（TI Impedance Track）
TI 的阻抗跟踪 TM 电池电量计技术是一种功能强大的自适应算法，其会记住电池特性随时间的变化情况。将这种算法与电池组具体的化学属性结合可以非常准确地知道电池的充电状态 (SOC)，从而延长电池组使用寿命。(详细内容)
优点：温度补偿，实现更好的低温性能，精度更高
缺点：技术较为复杂
3.库仑计
库仑计是在电池的正极和负极串如一个电流检查电阻，当有电流流经电阻时就会产生Vsense，通过检测Vsense就可以计算出流过电池的电流。其中iPhone中就是采用这一方法。
优点：精度可达1%，可降低电池老化等因素对测量结果的影响。
缺点：在电池长期不工作的使用模式下。如果电池在充电后几天都未使用，或者几个充、放电周期都没有充满电，那么由内部化学反应引起的自放电现象就会变得非常明显。在这种情况下测量结果将不再那么精准。
前两种方法是以电压测量为基础，第三种库伦记监测方法是以电流积分为基础。
以上三种测试方法中库伦计的精度是最高的，他可以在不损伤电池的情况下降低电池的放电截止电压，使电池的容量得到最大限度的利用，特别是对于低电压系统和使用多次的电池。另外还可以以更高精确地发出电池电量不足的警告信息，以避免用户在使用的过程中丢失数据。
库伦计工作原理（电流积分）
简化的电池电量计如图所示：
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：
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。
干电池电量测量方法
| 测量方法 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| 测量电池瞬时短路电流来估算电池的内阻，进而判断电池电量是否充足 | 简便，用万用表的大电流档就可直接判断出干电池的电量 | 测试电流很大，远远超过干电池允许放电电流的极限值，在一定程度上影响干电池使用寿命 |
| 用电流表串联一只阻值适当的电阻，通过测量电池的放电电流计算出电池内阻，从而判断电池电量是否充足。 | 测试电流小，安全性好，一般不会对干电池的使用寿命产生不良影响 | 较为麻烦 |
| (详细内容) | ||
