如何檢測(cè)鋰電池電量？

  眾所周知，鋰電池在我們的日常生活中隨處可見(jiàn)，小到玩具，手機(jī)等日常消費(fèi)品，大到汽車(chē)，都可以看到鋰電池的身影。電子產(chǎn)品里大都有鋰電池，那么如何檢測(cè)鋰電池電量呢？

     鋰電池電量測(cè)量常見(jiàn)分為這三種：電壓測(cè)量法、電池充放電曲線(xiàn)測(cè)電壓法、庫(kù)侖計(jì)。

電壓測(cè)量法：

通過(guò)采集電池的電壓，然后顯示電池電量。最常見(jiàn)的做法就是，用4顆LED做電量指示，4.1V~4.2V滿(mǎn)格 ，表示有100%的電，3.8V~4.1V三格，表示還剩75%的電量，3.7V~3.8V兩格 ，表示還剩50%的電量，3.5V~3.7V一格，表示還剩25%的電量。這種測(cè)量非常不準(zhǔn)確，常用于低端玩具和電動(dòng)自行車(chē)的電量顯示。電量顯示是一個(gè)區(qū)間，無(wú)法顯示具體電量。

 

該測(cè)量方法存在一個(gè)比較大的誤差就是電池在外接負(fù)載的情況下，不同負(fù)載在工作時(shí)，電池兩端電壓會(huì)有較大的差異，因此常見(jiàn)于在電動(dòng)車(chē)剛啟動(dòng)時(shí)電量會(huì)突降。原因在于電機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)所需要的功率較大，電流大，會(huì)拉低電池的電壓。

此種測(cè)量方法常用于靜態(tài)功耗和工作功耗差不多的應(yīng)用場(chǎng)景。

電池充放電曲線(xiàn)測(cè)電壓法：

 

下面給出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電壓對(duì)電池剩余容量的表格（左側(cè)）以及大電流恒流放電電池電壓對(duì)容量的表格（右側(cè)），此表只能大致提供參考，還需實(shí)際測(cè)試。

 

實(shí)際做法：

取一塊電池，用一個(gè)比較準(zhǔn)確的庫(kù)侖計(jì)來(lái)測(cè)試這顆電池的電量。在不同電量下分別記錄這顆電池的電量，然后記錄對(duì)應(yīng)在該電量下的空載電壓。在正常工作外接負(fù)載的場(chǎng)景下，在不同電量下分別記錄這顆電池的電量，然后記錄對(duì)應(yīng)在該電量下的帶載電壓。將結(jié)果統(tǒng)計(jì)在Excel表格里，然后將結(jié)果生成一個(gè)大致的相對(duì)函數(shù)，MCU最后根據(jù)函數(shù)來(lái)計(jì)算當(dāng)前電量的結(jié)果，這種方法相比第一種方法更靠譜，誤差與之相比會(huì)小的多，做的好可以控制在5%以?xún)?nèi)。

不過(guò)此種方法也存在缺陷：不同電池它的充放電曲線(xiàn)不一樣，特別是新舊電池充放電曲線(xiàn)會(huì)有較大不同，還有一個(gè)電池受溫度影響較大，不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的電池也會(huì)有較大不同，如果所有電池都用這函數(shù)，或許會(huì)有較大的誤差，因此此函數(shù)只能用同一批次的電池，如果電池更換，得需要重新計(jì)算。

以上兩種測(cè)量電池電量方法都不太準(zhǔn)確，因此最后講一種比較精確量電池電量的方法：

庫(kù)侖計(jì)原理：

通過(guò)實(shí)時(shí)采樣電池回路流經(jīng)的電流大小，電流是隨時(shí)間變化的，然后通過(guò)把這個(gè)變化的電流和時(shí)間進(jìn)行積分，就可以得到準(zhǔn)確的電量。當(dāng)充電時(shí)，電池從沒(méi)電到充滿(mǎn)電這段時(shí)間里，實(shí)時(shí)采集電池的充電電流，然后和時(shí)間進(jìn)行積分算出電池容量。當(dāng)電路工作時(shí)，電池對(duì)電路放電，實(shí)時(shí)采集電池的放電電流，然后和時(shí)間進(jìn)行積分，得出用掉了多少電量，最后用電池的容量減去用掉的電量就是電池剩下的電量，這樣操作，電量指示就會(huì)很準(zhǔn)確了。

庫(kù)侖計(jì)參考電路：

  如上面的參考電路所示，在電池的負(fù)極串一個(gè)采樣電阻下地，再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器放大給單片機(jī)的ADC采樣，軟件里經(jīng)過(guò)積分等算法算出電量。