适用于单节或两节电池供电的便携式应用的完整电池组设计

尽管电压测量已经单独被用于许多便携式产品估算电池的剩余电量，但是这种方法可能存在高达50%的误差。电池电压和电量之间的关系会随放电率、温度和电池老化程度而有所不同。例如，相比相同电量损耗的低放电率，高放电率会带来更大的压降。当电池在不同温度下放电时，我们会注意到一些类似的特征。 电池电量监测技术在便携式应用中扮演着至关重要的角色，尤其是在单节或两节电池供电的设备中。传统的电压测量方法虽然广泛应用于估算电池剩余电量，但这种方法存在高达50%的误差，因为电池电压与电量的关系受到放电速率、温度和电池老化的影响。例如，高速放电比低速放电会导致更大的电压下降，而且电池在不同温度下的表现也会有显著差异。 为了提高电池电量估算的准确性，电池电量监测计应运而生。这是一种集成化的集成电路（IC），它能实时监控电池状态并报告给系统处理器，从而进行有效的电源管理决策。例如，TI的bq2650x和bq27x00系列就是这样的电池电量监测计，它们集成了模拟数字转换器（ADC）用于电压和温度测量，以及电流感应ADC，同时内置微处理器执行电池电量监测算法。这些算法考虑了锂离子电池的自放电、老化、温度和放电率等因素，减少了系统处理器的计算负担。 电池电量监测计提供的信息包括“电量剩余状态”，更高级别的bq27x00系列还能提供“剩余运行时间”。主机系统可以通过I2C或HDQ通信协议查询这些信息，并据此决定如何通知用户电池状态，如通过LED或屏幕显示。使用电池电量监测计简化了系统设计，只需要一个通信驱动即可。 电池组电路通常包括电池电压输入端（VCC和BAT）、感应电阻用于测量电流、以及I2C或HDQ通信接口。感应电阻的选择需要谨慎，以避免在低电流条件下的测量误差，同时电路布局要确保精确的 Kelvin 连接测量。开漏式的HDQ/SDA和SCL引脚需要外部上拉电阻，以支持电池电量监测计的睡眠功能并在电池与设备断开时保持激活。 电池组安全性和验证也是关键。一些电池组可能包含验证特性，如TI的bq26150，它可以计算CRC并进行身份验证，确保替换电池符合原始设备制造商的安全和保护标准。主机设备会验证电池组并根据结果决定是否允许其运行。 对于两节电池的应用，如图3所示，需要一个可调电压调节器来支持多电池系统。在这种配置中，电池电量监测计连接到底部电池的正极，主机需解析调节电压信息来确定放电结束阈值和充电终止条件。 电池电量监测计提供了一种精确且可靠的电池状态监控方式，提升了用户体验，延长了电池的使用寿命。它们适用于各种便携式设备，从简单的电量指示到复杂的系统级电源管理，都能提供全面的支持。随着技术的发展，未来的电池电量监测计可能会集成更多功能，以满足不断增长的便携式设备需求。