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电池电量检测芯片
时间：2011-12-17 22:29:42来源：作者：
电池电量监测计就是一种自动监控电池电量的IC，其向做出系统电源管理决定的处理器报告监控情况。一个不错的电池电量监测计至少需要一些测量电池电压、电池组温度和电流的方法、一颗微处理器、以及一种业经验证的电池电量监测计算法。bq2650x 和bq27x00 均为完整的电池电量监测计，其拥有一个用于电压和温度测量的模数转换器(ADC) 以及一个电流和充电感应ADC。这些电池电量监测计还拥有一颗运行TI 电池电量监测计算法的内部微处理器。这些算法将对锂离子(Li-ion)电池的自放电、老化、温度和放电率进行补偿。该微处理器可以使主机系统处理器不用进行没完没了的计算。
电池电量监测计提供了诸如?电量剩余状态?等信息，同时bq27x00 系统还提供了?剩余运行时间?信息。主机在任何时候都可以询问到这种信息，并由主机来决定是通过LED 还是通过屏幕显示消息来通知最终用户有关电池的信息。由于系统处理器只需要一个12C 或一个HDQ 通信驱动，因此使用电池电量监测计非常简单。
电池组电路描述
图1 描述了电池组中的应用电路。根据所使用电池电量监测计IC 的不同，电池组将至少具有三到四个可用外部终端。
图1 典型的应用电路
VCC 和BAT 引脚将接入电池电压，用于IC 功率和电池电压的测量。一只低阻值感应电阻被安装在电池的接地端，以使感应电阻两端的电压能够被电池电量监测计的高阻抗SRP 和SRN 输入监控到。流经感应电阻的电流有助于我们确定电池的已充电量或已放电量。在选择感应电阻值时，设计人员必须考虑到其两端的电压不应该超过100 mV。太小的电阻值在低电流条件下可能会带来误差。电路板布局必须确保SRP 和SRN 到感应电阻的连接尽可能地靠近感应电阻的各个端点；即Kelvin 连接测量。
HDQ/SDA 和SCL 引脚均为开漏器件，二者都要求有一个外部上拉电阻。这种电阻应该位于主机侧或主应用侧上，以使电池电量监测计的睡眠功能在电池组与便携式设备的连接断开后能够被激活。推荐上拉电阻器值为10 kΩ。
电池组验证
便携式设备的可充电电池必须在设备寿命结束之前得到更换。这就给那些提供便宜的替代电池的厂商打开了一个巨大的市场，而这些电池可能并没有原始设备制造商要求的安全和保护电路。
因此，除了电池电量监测计功能以外，电池组可能还包括验证特性（请参见图2）。主机将验证包含计算循环冗余码校验(CRC) IC（TI的bq26150）的电池组。这种CRC 基于这种身份验证以及在IC 中秘密定义的CRC 多项式之上。主机还对CRC 进行计算，并对各种值进行比对，以确定是否成功获得了验证。如果没有，那么主机将决定是再进行一次验证还是不允许该电池的系统供电。一旦电池通过验证，那么bq26150 将接收到一个命令，以确保所有通过数据线的通信在主机和电池电量监测计之间得到传输。
就此来看，主机可以继续利用电池电量监测计的功能。在断开电池以及重新连接至
电池时，都必须重复进行整个验证过程。
以下无正文
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LTC2943 - 具温度、电压和电流测量功能的多节电池电量测量芯片 特点 ?可测量累积的电池充电和放电电量 ?至 20V 工作范围可适合多种电池应用 ?14 位 ADC 负责测量电池电压、电流和温度 ?1% 电压、电流和充电准确度 ?±50mV 检测电压范围 ?高压侧检测 ?适合任何电池化学组成和容量的通用测量 ?I2C / SMBus 接口 ?可配置警报输出 / 充电完成输入 ?静态电流小于120μA ?小外形 8 引脚 3mm x 3mm DFN 封装 典型应用 描述 LTC2943可测量便携式产品应用中的电池充电状态、电池电压、电池电流及其自身温度。其具有宽输入电压范围，因而可与高达20V的多节电池配合使用。一个精准的库仑计量器负责对流经位于电池正端子和负载或充电器之间的一个检测电阻器电流进行积分运算。电池电压、电流和温度利用一个内部14位无延迟增量累加(No Latency ΔΣTM) ADC来测量。测量结果被存储于可通过内置I2C / SMBus接口进行存取的内部寄存器中。 LTC2943具有针对所有4种测量物理量的可编程高门限和低门限。如果超过了某个编程门限，则该器件将采用SMBus警报协议或通过在内部状态寄存器中设定一个标记来传送警报信号。LTC2943仅需采用单个低阻值检测电阻器以设定测量电流范围。 应用 ?电动工具 ?电动自行车 ?便携式医疗设备 ?视频摄像机
程序： #include <> #include <> #include "" #include "" #include "" #include "" #include "" #include <> 00; Check I2C Address."; Shared between loop() and restore_alert_settings() .\nPlease ensure I2C lines of Linduino are connected to the LTC device"); } } (ack_error); (F("*************************")); print_prompt(); } } } *\n")); (F("* Set the baud rate to 115200 and select the newline terminator.*\n")); (F("* *\n"));
容量是指电池存储电量的大小。电池容量的单位是“mAh”，中文名称是毫安时（在衡量大容量电池如铅蓄电池时，为了方便起见，一般用“Ah”来表示，中文名是安时，1Ah=1000mAh）。若电池的额定容量是1300mAh，如果以0.1C（C为电池容量）即130mA的电流给电池放电，那么该电池可以持续工作10小时（1300mAh/130mA=10h）；如果放电电流为1300mA，那供电时间就只有1小时左右（实际工作时间因电池的实际容量的个别差异而有一些差别）。这是理想状态下的分析，数码设备实际工作时的电流不可能始终恒定在某一数值（以数码相机为例，工作电流会因为LCD显示屏、闪光灯等部件的开启或关闭而发生较大的变化），因而电池能对某个设备的供电时间只能是个大约值，而这个值也只有通过实际操作经验来估计。 附：充电电池的分类 首先容我向大家介绍与充电电池种类以及相关术语。目前数码产品中使用最多的就是AA（俗称5号）和AAA（俗称7号）标准电池，还有一部份使用专用电池。不管它们的外形如何，从它里面的电芯可以分为镍镉可充电电池（Ni-Cd Battery）、镍氢可充电电池（Ni-Mh Battery）、锂离子电池（Li-lon Battery）三种。 镍镉可充电电池 镍镉可充电电池采用1.6倍电压充电，通常充电次数为300~800次。在充放电达500次后电容量会下降，只能达到约80%。镍镉电池的缺点是在充放电时，阴极会长出镉的针状结晶，有时会穿透分隔物而引起内部枝状晶体式的短路。 这里我顺带提一提大名鼎鼎的“记忆效应”，相信不少朋友都知道这个词，但它倒底是怎么一回事儿呢？针对镍镉电池而言，由于传统工艺中电池负极为烧结式，镉晶粒较粗，如果镍镉电池在它们被完全放电之前就重新充电，镉晶粒容易聚集成块而使电池放电时形成放电平台。电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点。尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上，但在以后的放电过程中电池将只记得这一低容量。也就是说电池容量变小了，这就是所谓的“记忆效应”。 镍氢可充电电池 镍氢可充电电池主要是为了取代镍镉电池而设计的。镍氢电池是使用氧化镍作为阳极，以及吸收了氢的金属合金作为阴极，氢氧化钾碱性水溶液为电解液。镍氢电池的能量密度比镍镉电池大，相同体积的镍氢电池容量可以达到镍镉电池的2倍左右。同时它不含有害金属、更加环保，同时镍氢电池基本消除了“记忆效应”。它的充电效率高，能在2小时内充足90%电量。但是不耐过充和过度放电，因此这种电池的充电器必须可自动断电，否则易造成电池损坏。 基于以上优点，镍氢电池几乎已经完全取代了镍镉电池。目前销售数码相机、MP3的电脑市场上出售的标准AA、AAA电池绝大多数是镍氢电池，主流AA镍氢电池容量达到了1500～2600mAH时，主流AAA镍氢电池容量达650～800mAH。而容量仅几百mAH的镍镉电池仅在一些百货商场可以见到，但与镍氢电池相同明显没有性价比，不建议贪图价格上的便宜而选用镍镉电池。关于容量方面的选择，目前DC、MP3等产品的液晶屏越来越大，应该尽量选择大容量的产品。 锂离子电池 我们俗称的锂电池一般将多颗电芯串连起来，电压范围在3.0~4.0V之间（公称电压3.6V）。以前还有一种金属锂电池，但锂离子电池比金属锂电子更安全，原因就在于是采用锂离子状态，锂离子电池没有可流动的液态电解质，而是改为聚合物电解质导电。锂离子电池与相同
蓄电池性能检测系统锂电池充放电柜SBCT-3030TS 一、概述 蓄电池使用寿命一般为5-6年，在这么长的使用过程中往往会出现：电池端电压不均匀、电池壳变形、电解液渗漏、容量不足等现象，为供电带来安全隐患。蓄电池容量，是蓄电池充足电后放出电能大小的数值，因此蓄电池的容量反映了蓄电池的健康状况。 蓄电池长期浮充，容易造成活性物质钝化，电解液固化；蓄电池均充频繁，造成电解液干涸、极板栅格腐蚀； 大电流充电或过放电，造成极板变形、硫化。以上原因，导致电池容量降低甚至失效，给系统启动、通讯造成安全隐患； 蓄电池由于长期频繁使用，电解液比重不断增加，浮充电流加大，因此电极腐蚀更为迅速，电极腐蚀也会消耗氧气从而使电解液变干，这是蓄电池特有的故障。 当电池的实际容量下降到其标称容量的90%以下时，电池便进入衰退期。 当电池容量下降到标称容量的80%以下时，便进入急剧的衰退状态，这时电池已存在安全隐患，当电池容量下降到标称的70%以下时，电池已达到报废状态。 《电源维护规程》要求： 1)新安装的蓄电池验收应做100%容量实验； 2)蓄电池每年做一次放电深度为30%-40%实验； 3)超过三年后每年做一次放电深度为100%的容量试验； 4)蓄电池放电期间应每小时测量一次端电压和放电电流。 一、蓄电池检测方案 2.1.电池安装前检测、定期维护——电池容量寿命检测 充满电的蓄电池放置不用，逐渐失去电量的现象，称之自行放电。自行放电是不可避免的，在正常情况下，每天放电率不应超过0.35%～0.5%。自行放电的主要原因： 1)极板或电解液中含有杂质，杂质与极板间或不同杂质间产生了电位差，变成一个局部电池， 通过电解液构成回路，产生局部放电电流，使蓄电池放电。 2)隔板破裂，导致正负极板短路。 3)蓄电池壳表面上有电解液或水，在极桩间成为导体，导致蓄电池放电。 4)活性物质脱落过多，并沉积在电池底部，使极板短路造成放电。 因此安装备用蓄电池前，需要采用“电池容量寿命检测柜”进行100%的核对性实验，先对蓄电池进行补充电，再进行放电、放电完毕后再充电经检测确认蓄电池达到核定容量后，方可投入使用。
1准备工作： 1.1工具准备 1.2资料准备 检修票，通信电源蓄电池组维护测试记录表（半年）， 1.3注意事项 放电仪的选用： 注意蓄电池放电仪型号选用，48V蓄电池放电仪（型号：IDCE-4815CT）只能用48V蓄电池测试，UPS蓄电池放电仪（型号：IDCE-6006CT）只能用于UPS蓄电池测试。切勿混用。 2操作步骤： 2.1手续办理： 2.1.1信息确认： 把测试事宜及内容告知管理处相关人员，了解测试站点近期市电供电情况，是否存在市电供电异常，确认测试站点当日及第二日市电供电正常，才进行测试，否则，不得进行测试。 2.1.2资料报备： （1）填写检修申请票，并由管理处相关人员签字确认，完成维护报备工作；
（2）通知网管中心，测试前将测试内容和涉及的设备向网管中心值班人员报备。 2.2检查记录： 2.2.1设备检查 （1）设备检查记录电池组浮充总电压、单体浮充电压、负载电流、环境温度以及开关电源的其它设置参数，检查蓄电池组的现有容量是否100%。 （2）检查所有的电池端子是否处于拧紧状态 （3）检查电池是否有漏液、酸雾等异常。 2.2.2仪器检查 按照设备清单清点配件是否齐全， 面板介绍 2.3开机与参数设置 2.3.1开机 UPS电源系统： 1)断开待测电池组断路器（注意：严禁两个断路器同时断开），如下图：
2)接交流电源，打开仪表上的市电开关，正常开机 40V蓄电池： 1)断开开关电源柜内的待测电池组熔断丝（注意：两组熔断丝严禁同时断开） 2)把正负极电缆接入仪器正负极接口，另一端与蓄电池正负极相连，然后先打开仪表 市电开关，再合上F1空开，仪表正常开机。(拆下的电池线铜鼻子做好绝缘保护）
低温磷酸铁锂电池测试方法及检测标准 1．电池测试方法 1.1蓄电池充电 在20℃士5℃条件下，蓄电池以1I 3 (A)电流放电，至蓄电池电压达到2.0 V，静置 1h，然后在20℃±5℃条件下以1I 3 (A)恒流充电，至蓄电池电压达3.65V时转恒 压充电，至充电电流降至0.1I 3 时停止充电。充电后静置lh。 1.2 20℃放电容量 a) 蓄电池按1.1方法充电。 b) 蓄电池在20℃士5℃下以1I 3 (A)电流放电，直到放电终止电压2.0V 。 c) 用1I 3 (A)的电流值和放电时间数据计算容量(以A.h计)。 d) 如果计算值低于规定值，则可以重复a)一c)步骤直至大于或等于规定值，允许5次。 1.3 -20℃放电容量 a) 蓄电池按1.1方法充电。 b) 蓄电池在-20℃士2℃下储存20h。 c) 蓄电池在-20℃士2℃下以1I 3 (A)电流放电，直到放电终止电压2.0V。 d) 用c)电流值和放电时间数据计算容量(以A.h计)，并表达为20℃放电容量的百分数。 1.4 -40℃放电容量 a) 蓄电池按1.1方法充电。 b) 蓄电池在-40℃士2℃下储存20h。 c) 蓄电池在-40℃士2℃下以1I 3 (A)电流放电，直到放电终止电压2.0V。 d) 用c)电流值和放电时间数据计算容量(以A.h计)，并表达为20℃放电容量的百分数。 备注：1I 3— 3h率放电电流，其数值等于C 3 /3。 C 3 — 3 h率额定容量(Ah)。 1.5 高温荷电保持与容量恢复能力: a) 蓄电池按1.1方法充电。 b) 蓄电池在60℃士2℃下储存7day。 c) 蓄电池在20℃士5℃下恢复5h后，以1I 3 (A)电流放电，直到放电终止电压2.OV d) 用 c)的电流值和放电时间数据计算容量(以A.h计)，荷电保持能力可以表达为额定容量的百分数。 e) 蓄电池再按1.1方法充电。 f) 蓄电池在20℃士5℃下以11 3 (A )电流放电，直到放电终止电压2.0V 。
汽车蓄电池容量的检测方法详解 汽车蓄电池是汽车启动时的唯一电源，在汽车发电机不工作时，它可以在一段时间内向汽车的用电设备供电（1～2h）；在发电机正常发电时，它将发电机供给用电器后多余的电能转化成化学能储存起来，供下次启动或其它用电。 蓄电池的工作能力随其规格型号不同而不同，也随其生产的年代、厂家牌号有较大区别。同一个蓄电池，由于不同的使用维护水平，其剩余的工作力也不同。加上蓄电池自身的自行放电，极板硫化等不可避免的因素作用，也会使蓄电池的工作能力逐渐削弱以至报废。因此，在必要时对蓄电池的工作能力进行检测就成为汽车维护与保养的重要工作之一。 一、蓄电池的容量指标及其测定 蓄电池的工作能力用“容量”来衡量，它是在规定的端电压范围内，蓄电池对负载供给一定电流所能持续的时间（t），即衡量蓄电池电能做功的能力A=UIt（瓦秒）。在实际运用中，蓄电池的容量指标Q常用安培小时（Ah）来表示： Q＝I·t（A·h） I—放电电流（A）；t—放电时间（h） 由于电流单位安培(A)＝库伦/秒，所以容量的单位安培小时（Ah）＝库伦/秒×3600秒=3600库伦（3.6kC）。 库伦是电荷量单位，1库伦=6.24×1018（624亿亿）个电子所带的电量，所以容量与电池的物质量（正负极板数、总面积、电解液密度）有关。对于标准正、负极板组而言，每片正极板的额定容量为15Ah，每个单格电池中负极板数总是比正极板多1片，因此可以算出一定容量的单格电池中正负极板的准确片数，如3-QA-60Ah蓄电池，其额定容量为60Ah，正极板数=60（Ah）/15（Ah）＝4；负极板数＝4+1＝5。如果蓄电池的额定容量不是15Ah 的整数倍数，则极板的尺寸、厚度及材料就会有所区别。 蓄电池的常用容量指标有“额定容量”、“储备容量”和“启动容量”三种。 1. 额定容量 根据GB5008-91规定，额定容量是：将充足电的新蓄电池在电解液温度为25±5℃条件下以20h率的放电电流（即0.05Q20）连续放电至单格电池平均电压降到1.75V时输出的电量。
LXJZ-D蓄电池在线监测装置 使用说明书 保定市领新科技有限公司
引言 蓄电池作为直流系统的电源是系统中十分关键的设备，必须对其进行规范合理、真实有效的日常维护。对于富液式铅酸蓄电池，可以通过测量电池的电压、电解液的比重和温度，查看电解液的颜色、极板表面的颜色、极板是否弯曲断裂、极板有效物质是否脱落等来判断电池的性能。而阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)，因其密封，无法通过以上手段进行检测。另外，由于蓄电池数量多，情况各异，人工维护蓄电池组的工作量很大，只能定期测试，不能解决蓄电池性能的突变问题，出现大量的测试盲点；随着VRLA蓄电池的大量应用，铅酸蓄电池的在线实时监测、早期故障诊断技术的创新与发展已经迫不及待。 “蓄电池在线监测系统”是利用国家重大科技产业工程“电动汽车”项目中“电动汽车车载充电器、电池管理系统及剩余电量计的研制”专题的研究成果，深入研究了站用阀控式铅酸蓄电池组容量特性原理，并结合当今国际、国内在蓄电池容量组监测领域共同认可的方法，建立了一套完整的容量计算模型，真正解决了蓄电池组容量在线监测和单体电池故障早期诊断的难题。经过长期的研究和实践，研制出了适用于发电厂、变电站、微波机站、UPS机房等行业部门的蓄电池在线监测系列产品，该产品系列具有国内领先、国际先进水平，并已通过了有关部门的测试和认证。
第一章产品概述 1.1 产品特点 蓄电池在线监测装置具有以下优越的特点： 独特的蓄电池组剩余电量监测方法 单体电池内阻测量 监测过程实时进行 信号采集过程安全、可靠 信号采集精度高 蓄电池组网络化监测 1.2 产品用途 蓄电池在线监测装置主要应用于发电厂、供电局等电力直流系统，通信机房和基站，铁路供电变电站，金融、化工、企事业单位的UPS机房等后备电源使用场合，监测大容量蓄电池组的电池内阻、剩余电量、基本参数等，为蓄电池组的日常维护提供重要的依据，保证蓄电池组的可靠运行。 1.3型号说明 1.3.1系统命名规则： LXJZ—□□□□ 电池路数0~110 电池类型2/6/12V 电池容量 20~2500Ah 产品型号A/B/C/D 产品简称 1.3.2系统配置
锂离子电池是目前最常见的二次锂电池，拥有高能量密度，与高容量镍镉/镍氢电池相比，其能量密度为前者的1.5～2倍。其平均使用电压为3.6V，是镍镉电池、镍氢电池的3倍。它的内阻较大，不能进行大电流充放电，并且需要精确的充放电控制，以防止电池损坏并达到最佳使用性能。锂离子电池广泛使用在各种便携电子产品中，包括手机、笔记本电脑、mp3等。 锂聚合物电池是一种新型的二次锂电池，具有更大的容量；内阻较低，允许10C充放电电流。它和锂离子电池一样需要精确的充放电控制。目前，锂聚合物电池主要用于一些需要大电流充放电的应用中，如动力/模型汽车等。 充电电池容量估算方法 在多数便携应用中，都需要随时了解电池剩余容量以估算电池使用时间。 图1 简化的电池电量计框图 最早应用的方法是通过监视电池开路电压来获得剩余容量。这是因为电池端电压和剩余容量之间有一个确定的关系，测量电池端电压即可估算其剩余容量。这种方法的局限是：1）对于不同厂商生产的电池，其开路电压与容量之间的关系各不相同。2）只有通过测量电池空载时的开路电压才能获得相对准确的结果，但是大多数应用都需要在运行中了解电池的剩余容量，此时负载电流在内阻上产生的压降将会影响开路电压测量精度。而电池内阻的离散性很大，且随着电池老化这种离散性将变得更大，因此要补偿该压降带来的误差将十分困难。综上所述，通过开路电压来实时估算电池剩余容量的方法在实际应用中无法达到足够的精度，只能提供一个大致的参考值。 另一种大量应用的方法是通过测量流入/流出电池的净电荷来估算电池剩余容量。这种方法对流入/流出电池的总电流进行积分，得到的净电荷数即为剩余容量。电池容量可以预置，也可在后续的完整充电周期中进行学习。在补偿电池自放电、不同温度下的容量变化等因素后，这种方法可以获得令人满意的精度，因此广泛运用于笔记本电脑等高端应用中。
特点 可测量累积的电池充电和放电电量 至 20V 工作范围可适合多种电池应用 14 位 ADC 负责测量电池电压、电流和温度 1% 电压、电流和充电准确度 ±50mV 检测电压范围 高压侧检测 适合任何电池化学组成和容量的通用测量 I2C / SMBus 接口 可配置警报输出 / 充电完成输入 静态电流小于120μA 小外形 8 引脚 3mm x 3mm DFN 封装 典型应用 描述 LTC?2943 可测量便携式产品应用中的电池充电状态、电池电压、电池电流及其自身温度。其具有宽输入电压范围，因而可与高达20V 的多节电池配合使用。一个精准的库仑计量器负责对流经位于电池正端子和负载或充电器之间的一个检测电阻器电流进行积分运算。电池电压、电流和温度利用一个内部14位无延迟增量累加(No Latency ΔΣTM) ADC 来测量。测量结果被存储于可通过内置I2C / SMBus 接口进行存取的内部寄存器中。 LTC2943 具有针对所有 4 种测量物理量的可编程高门限和低门限。如果超过了某个编程门限，则该器件将采用SMBus 警报协议或通过在内部状态寄存器中设定一个标记来传送警报信号。LTC2943 仅需采用单个低阻值检测电阻器以设定测量电流范围。 应用 电动工具 电动自行车 便携式医疗设备 视频摄像机
程序： #include <> #include <> #include "" #include "" #include "" #include "" #include "" #include <>
00; Check I2C Address."; Shared between loop() and restore_alert_settings() .\nPlease ensure I2C lines of Linduino are connected to the LTC device"); } } (ack_error); (F("*************************")); print_prompt(); } } } *\n")); (F("* Set the baud rate to 115200 and select the newline terminator.*\n")); (F("* *\n"));
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 南昌工程学院 09 级毕业（设计）论文开题报 告 机械与电气工程学院系（院）电气工程及其自动化专 业 题目基于单片机的锂离子电池电量检测系统设计 班级09电气工程及其自动化（1）班 学号 指导教师饶繁星
日期2013 年 1 月 4 日 南昌工程学院教务处订制
题目：基于单片机的锂离子电池电量检测系统设计 一、选题的依据及课题的意义 随着手机、数码相机、摄像机、手提电脑、音频视频播放器等便携式电子设备的迅猛发展，由于其便携性的特点，便携式设备必须由电池来进行供电。目前，便携式仪表的主流供电电池有铅酸电池，镍镉电池，镍氢电池，锂电池和锂聚合物电池等。与其它主流可充电电池相比，具有高单体电池电压、高功率密度、长循环寿命、无记忆效应、低自放电率等优点。锂电池是指以锂为负极材料的化学电池的总称，大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，该类电池具有较高能量质量比和能量体积比。 为了提高电池的使用率及全面掌握电池的状态，大多数设备在应用场合需要显示电池组的剩余电量信息，以供使用者明确电池组的工作状态，及时对电池组进行充电。在电池放电过程中，电池电压与剩余电量、工作时间之间并不是线性关系，所以并不能简单地采用电压采样、函数计算剩余电量。针对该要求，设计了一种基于单片机的锂离子电池电量检测系统，该检测系统的设计对全面掌握锂离子电池的电量状态，提高其利用率具有现实意义。本设计的研究成果若能广泛应用于便携式电子产品，为人类日常生活和生活质量的提高有着深远的意义。
二、研究概况及发展趋势综述 锂电池常用的电量检测方法有两种，一种是利用库仑计，根据电池工作的电流与时间进行计算出电池的实际容量，此种检测方法是最准确的检测方法，一般用的芯片有TI，美信等电池管理芯片，但是成本太高，调试复杂。另一种方法是利用电池工作的电压曲线来分析出电池的容量，这种方式比较简单，成本也低，由于直接采用比较器如LM339，LM324等，检测精度低，检测相对很不准确，温漂大，功耗大。 在满足要求的前提下，本设计尽可能采用简单的锂离子电池电量检测方案，提出的基于单片机的锂离子电池电量检测方案，抗干扰能力强，并且可以实现对锂离子电池电量的高精度检测。 在本设计方案中，没有考虑电池老化等复杂因素对电量检测精度产生的负面影响，所以检测结果稍有误差。未来在要求更高精度的锂离子电池电量检测应用中，该检测系统必须考虑这些复杂问题对检测精度的影响，还需要做进一步的改进，让检测精度提高一个水平。
FUEL GAUGE 电池电量检测方法及原理锂电池具有高存储能量、寿命长、重量轻和无记忆效应等优点，已经在现行便携式设备中得到了广泛的使用，尤其是在手机、多媒体播放器、GPS终端等消费类电子设备中。这些设备不但单纯地只是支持单一的通讯功能，还支持流媒体播放和高速的无线发送和接收等等功能。随着越来越多功能的加入且要获得更长单次充电的使用时间，便携式设备中锂电池的容量也不断地增大，以智能手机为例，主流的电池容量已经800mAH增长到现在1500mAH，并且还有继续增长的趋势。 随着大容量电池的使用，如果设备能够精确的了解电池的电量，不仅能够很好地保护了电池，防止其过放电，同时也能够让用户精确地知道剩余电量来估算所能使用的时间，及时地保存重要数据。因此，在PMP和GPS中，电量计不断加入到设备中，并且电量计也在智能手机中得到了应用，尤其是在一些Windows Mobile操作系统的智能手机中，如图1所示，电池电量的显示已由原来的柱状图变为了数字显示。 本文介绍和比较三种种不同电量计的实现方法，并且以意法半导体的STC3100电池监控IC为例，在其Demo实现了1%精度的电池精度计量。 （a）柱状图电量显示（b）数字精确电量显示 图1 Windows Mobile 手机中电量计量 1，电量计的实现方法和分类。 据统计，现行设备中有三种电量计，分别是： 直接电池电压监控方法，也就是说，电池电量的估计是通过简单地监控电池的电压得来的，尽管该方法精度较低和缺乏对电池的有效保护，但其简单易行，所以在现行的设备中得到最广泛的应用。然而锂电池本身特有的放电特性，如图2所示。不难从中发现，电池的电量与其电压不是一个线性的关系，这种非线性导致电压直接检测方法的不准确性，电量测量精度超过20%。电池电量只能用分段式显示，，如图1.a所示，无法用数字显示精确的电池电量。手机用户经常发现，在手机显示还有两格电的时候，电池的电量下降得非常快，也就是因为这时候电池已经进入Phase3。 图2 锂电池放电曲线
电池电量检测芯片 时间：2011-12-17 22:29:42来源：作者： 电池电量监测计就是一种自动监控电池电量的IC，其向做出系统电源管理决定的处理器报告监控情况。一个不错的电池电量监测计至少需要一些测量电池电压、电池组温度和电流的方法、一颗微处理器、以及一种业经验证的电池电量监测计算法。bq2650x 和 bq27x00 均为完整的电池电量监测计，其拥有一个用于电压和温度测量的模数转换器(ADC) 以及一个电流和充电感应ADC。这些电池电量监测计还拥有一颗运行TI 电池电量监测计算法的内部微处理器。这些算法将对锂离子(Li-ion)电池的自放电、老化、温度和放电率进行补偿。该微处理器可以使主机系统处理器不用进行没完没了的计算。 电池电量监测计提供了诸如?电量剩余状态?等信息，同时bq27x00 系统还提供了?剩余运行时间?信息。主机在任何时候都可以询问到这种信息，并由主机来决定是通过LED 还是通过屏幕显示消息来通知最终用户有关电池的信息。由于系统处理器只需要一个12C 或一个HDQ 通信驱动，因此使用电池电量监测计非常简单。 电池组电路描述 图1 描述了电池组中的应用电路。根据所使用电池电量监测计IC 的不同，电池组将至少具有三到四个可用外部终端。 图1 典型的应用电路 VCC 和BAT 引脚将接入电池电压，用于IC 功率和电池电压的测量。一只低阻值感应电阻被安装在电池的接地端，以使感应电阻两端的电压能够被电池电量监测计的高阻抗SRP 和SRN 输入监控到。流经感应电阻的电流有助于我们确定电池的已充电量或已放电量。在选择感应电阻值时，设计人员必须考虑到其两端的电压不应该超过100 mV。太小的电阻值在低电流条件下可能会带来误差。电路板布局必须确保SRP 和SRN 到感应电阻的连接尽可能地靠近感应电阻的各个端点；即Kelvin 连接测量。
蓄电池充电器控制电路图 发布: 2011-9-6 | 作者: —— | 来源:chengkaige| 查看: 543次| 用户关注： 一般的蓄电池充电器均使用变压器进行变压后充电，具有体积大、变压器容易发热、不能自动防止充电缺点。本充电器由于使用晶闸管和集成电路，所以可以避免以上问题。电路如图所示。蓄电池充电器控制电路电路工作原理：接上待充的蓄电池后，IC得电工作，从第3脚输出脉冲电流，触发单向晶间管工作。RP1的作用是改变脉冲电流的频率，从而改变晶闸管的导通角，改变充电电流。RP2的作用是当电池充满是时触发IC第4脚使IC第3脚停止输出脉冲 一般的蓄电池充电器均使用变压器进行变压后充电，具有体积大、变压器容易发热、不能自动防止充电缺点。本充电器由于使用晶闸管和集成电路，所以可以避免以上问题。电路如图所示。 蓄电池充电器控制电路 电路工作原理：接上待充的蓄电池后，IC得电工作，从第3脚输出脉冲电流，触发单向晶间管工作。RP1的作用是改变脉冲电流的频率，从而改变晶闸管的导通角，改变充电电流。RP2的作用是当电池充满是时触发IC第4脚使IC第3脚停止输出脉冲电流，停止充电。 元器件选择：RP1、RP2均为微调电阻，R1、R2为碳膜电阻，C1为陶瓷电容，C2为电解电容。IC为NE555，单向晶闸管可选用任何耐压大于等于40OV，I≥0.5A的晶间管（如MRC-100-6），VZ为14V稳压管。整机装好后，只要调RP1得所需充电电流，然后调RP2控制电池充满后停止充电即可。
本机适合充6～14V的蓄电池，但不能用于充干电池（电阻太大）。由于充电时是和市电直接相连，所以不能用手接触到机上一切元件，以免触电。 机动车蓄电池充电器三 上传者：dolphin浏览次数:564分享到：开心网人人网新浪微博EEPW微 博 本例介绍的机动车蓄电池充电器采用脉冲式充电方式，充电电流可调，在充满电后能自动断电停充，可避免过充电，还能削弱铅酸蓄电池极板的极化现象，可用于汽车、摩托车、电动自行车上蓄电池的充电。 电路工作原理 该机动车蓄电池充电器电路由电源电路、脉冲振荡器、充满电自动停充控制电路组成，如图7-148所示。 电源电路由电源变压器T、继电器K2的常闭触头、继电器Kl的常开触头、整流桥堆URl、UR2、稳压二极管VS、电容器CO、Cl、电阻器RO、Rl、熔断器FUl、指示灯HL和电流表PA等组成。 脉冲振荡器由时基集成电路IC、电位器RPl和有关外围元器件组成。 充满电自动停充控制电路由晶闸管VT、继电器K2、电位器RP2和外围元器件组成。 交流220V电压经Rl降压、URl整流、VS稳压及Cl滤波后，产生+l2V电压，作为脉冲振荡器的工作电源。 脉冲振荡器通电工作后，从IC的3脚输出方波振荡脉冲，控制继电器Kl的通与断。当
锂电池容量自测方法 一.锂电池容量自测 CECT9898贴牌手机锂电池标称容量3800mAh，其电池体积与其它品牌手机1500mAh电池体积相当。本人利用手头现有的五金|工具和专业知识，自行对本人持有的CECT9898贴牌手机的电池进行一次容量测试。 根据GB/T18287-2000《蜂窝电话用锂离子电池总规范》，手机电池容量可以简单叙述为：在20±5℃温度下，将充满电的电池按五小时率放电至终止电压(2.75V)时的所提供的电量。基于此定义，自行设计、制作放电测试电路。 放电电路的主体为恒流源，3V辅助电源|稳压器采用干电池。先用另一手机电池将电路调试好，再断开干电池(恒流源的偏置断开)，放电电流变为零，然后换上刚充满电的CECT9898手机锂电池，连通干电池，开始计时、测试。 测试于2007年11月23日晚进行，环境温度16℃。测试的电池(S/N：HSY07102647)已经过3次完全充放电，每次充电不少于12小时，放电至手机自动关机。电池前二天用手机自带座充充电12小时，测试前再次用手机充电二十分钟，手机显示已充满。用DT9206数字万用表自测座充充电电压4.20V，电池充满后空载电压4.17V。 由于电压从2.80V跌落到2.75V的时间太块，来不及记录，因此表中最后一分钟
数据不列入计算。根据电池容量定义，电池容量为电流-时间特性图中的斜阴影部分面积，约等于1680mAh(毫安时)。 本测试中引起误差的主要原因有： 1.放电时间(实际266分钟)略少于国家标准规定的5小时，即放电电流略偏大，考虑到电池的内阻因素，会使测试结果略偏小。 2.恒流源精度不够，低于国标要求(电流变化1%以内)，主要系晶体管温度变化引起。 3.电流表精度低于国标要求(应≤0.5级精度) 4.电池充电方式与国标要求稍有区别(国标要求充电时间不能大于8小时)，但满足使用中的电池最大容量条件。 基于此，此次个人检测该电池容量为1700mAh左右，远低于标称容量3800mAh。 说明，本人保证以上测试数据的真实性，但本测试仅作为个人行为，其测试原理、过程、结论仅为个人看法，不作为判断合格依据。 二.电流自测
LTC2943 - 具温度、电压与电流测量功能的多节电池电量测量芯片特点 ?可测量累积的电池充电与放电电量 ?3、6V 至 20V 工作范围可适合多种电池应用 ?14 位 ADC 负责测量电池电压、电流与温度 ?1% 电压、电流与充电准确度 ?±50mV 检测电压范围 ?高压侧检测 ?适合任何电池化学组成与容量的通用测量 ?I2C / SMBus 接口 ?可配置警报输出 / 充电完成输入 ?静态电流小于120μA ?小外形 8 引脚 3mm x 3mm DFN 封装 典型应用
描述 LTC?2943 可测量便携式产品应用中的电池充电状态、电池电压、电池电流及其自身温度。其具有宽输入电压范围,因而可与高达 20V 的多节电池配合使用。一个精准的库仑计量器负责对流经位于电池正端子与负载或充电器之间的一个检测电阻器电流进行积分运算。电池电压、电流与温度利用一个内部 14位无延迟增量累加(No Latency ΔΣTM) ADC 来测量。测量结果被存储于可通过内置 I2C / SMBus 接口进行存取的内部寄存器中。 LTC2943 具有针对所有 4 种测量物理量的可编程高门限与低门限。如果超过了某个编程门限,则该器件将采用 SMBus 警报协议或通过在内部状态寄存器中设定一个标记来传送警报信号。LTC2943 仅需采用单个低阻值检测电阻器以设定测量电流范围。 应用 ?电动工具 ?电动自行车
?便携式医疗设备 ?视频摄像机 程序: #include
L T C2943-具温度、电压和电流测量功能的多节电池电量测量 芯片
LTC2943 - 具温度、电压和电流测量功能的多节电池电量测量芯片特点 ?可测量累积的电池充电和放电电量 ? 3.6V 至 20V 工作范围可适合多种电池应用 ?14 位 ADC 负责测量电池电压、电流和温度 ?1% 电压、电流和充电准确度 ?±50mV 检测电压范围 ?高压侧检测 ?适合任何电池化学组成和容量的通用测量 ?I2C / SMBus 接口 ?可配置警报输出 / 充电完成输入 ?静态电流小于120μA ?小外形 8 引脚 3mm x 3mm DFN 封装 典型应用
描述 LTC?2943 可测量便携式产品应用中的电池充电状态、电池电压、电池电流及其自身温度。其具有宽输入电压范围，因而可与高达 20V 的多节电池配合使用。一个精准的库仑计量器负责对流经位于电池正端子和负载或充电器之间的一个检测电阻器电流进行积分运算。电池电压、电流和温度利用一个内部 14位无延迟增量累加(No Latency ΔΣTM) ADC 来测量。测量结果被存储于可通过内置 I2C / SMBus 接口进行存取的内部寄存器中。 LTC2943 具有针对所有 4 种测量物理量的可编程高门限和低门限。如果超过了某个编程门限，则该器件将采用 SMBus 警报协议或通过在内部状态寄存器中设定一个标记来传送警报信号。LTC2943 仅需采用单个低阻值检测电阻器以设定测量电流范围。 应用 ?电动工具 ?电动自行车 ?便携式医疗设备
?视频摄像机 程序： #include
基于单片机的蓄电池电量检测系统 2009-11-20来源:《企业技术开发》2009年第8期供稿文/崔秋丽1，2 崔秋丽1，2(1.苏州大学电子信息学院，江苏苏州215006;2.苏州工业职业技术学院，江苏苏州215104) 作者简介：崔秋丽（1978-），硕士研究生，讲师，主要研究方向：电子应用技术。 摘要：随着蓄电池在生产生活中的大量应用，如何实时的对蓄电池进行电量检测变得很有实际意义。本文介绍了一种检测蓄电池电量的方法，在实际工作中取得了良好的效果。 关键词：蓄电池；剩余电量；方法中图分类号：TM912 随着生产力和科学技术的发展，蓄电池作为一种性能可靠的化学电源，其应用价值与日俱增，日益广泛地运用在航空航天、交通运输、电力、通信、军事工业等部门的设备中，已经成为这些设备中最重要的关键系统部件之一。蓄电池剩余电量是用户非常关心的一个问题，因为蓄电池电量的多少直接影响整个供电系统的可靠性。而供电系统的可靠性将决定整个系统能否正常运行。因此及时准确的检测蓄电池剩余电量变得非常重要，而检测方法的研究则很有实际意义。 蓄电池是一个复杂的电化学系统，它在不同负载条件或不同环境温度下运行时，实际可供释放的剩余电量不同；而且随着蓄电池使用时间增加，其电量也将下降。通常用来检测蓄电池电量的方法有多种，比如根据蓄电池的电解液密度来估算剩余电量的密度法，该方法精度较低而且有很大局限性：不适合密封的蓄电池；随着蓄电池使用时间的增加，电极的损坏，更加难以准确推算出剩余电量。同时，这种方法也难以适应目前广泛应用的VRLA蓄电池的在线检测。近些年常用的几种蓄电池剩余容量检测方法之中，对在线使用的蓄电池来说，基于单片机的电池电量检测方法对系统产生的影响较小，并且测量精度较高，即使 蓄电池电极损坏也能较为准确的检测其电量。 1电池特性 蓄电池所做的有效功是电容量和电压的乘积。蓄电池的电容量是放电电流与放电时间之积。因此蓄电池大特性以电容量、电动势、内阻和放电效率表示，这些参数成为衡量电池性能的主要参数。电动势是电池在理论上输出能量大小的量度之一。电动势与反应物质性质、和有关，也与电解液的温度和浓度有关。 电池的放电电压随放电时间的平稳性表示电压精度的高低。电压随放电时间变化的曲线，称放电曲线。电池工作电压的数值及平稳程度依赖于放电条件。高速率、低温条件下放电时，电池的工作电压将降 低，平稳程度下降。 2 BQ2301型单片机检测蓄电池容量的原理介绍及工作流程图 BQ2301是TI系列的专用芯片，为优化铅酸蓄电池的充电性能而设计。它有灵活的脉宽调制调节器，PWM调节器的频率可由外接电容来方便灵活的设定。所以BQ2031能以恒压、恒流或恒流脉冲等方式对蓄电池进行充电。因其采用开关模式设计，使得即使在大电流充电情况下，本身的损耗非常小，对整个工 作系统影响很小。 BQ2301内部结构框图如图2所示, 从图中可以看出它主要由温度补偿电压基准、通电复位电路、最长充电时间定时器、充电状态控制器、PWM调节器、振荡器和显示控制电路等几部分组成。 当加到Vcc上的电源大于最小允许值时,通电后首先激活电池温度监视器。BQ2301将对加在管脚TS 和SNS之间的电压(VTEMP)进行采样，与设定值相比较,以监控温度。如BQ2301发现电池温度超出设定范围(或温度传感器缺失),则进入充电等待状态。在这种状态下,所有的定时器都停止,充电电流由MOD控制 并保持在极低水平上。 当温度在允许的范围时,BQ2301检测是否加有电池。如果管脚BAT和SNS 之间的电压(VCELL)在低压关断门限电压(VLCO)和高压关断门限电压(VHCO)之间, BQ2301则认为电池存在,在延时500ms(典型值)后,开始预充电测试过程。如果VCELL小于VLCO或大于VHCO , BQ2301 则认为没有接入电池,BQ2301进入故障状态并使管脚MOD保持为低。BQ2301只有在VLCO≤VBAT≤VHCO时才会脱离故 障状态。
一种基于MAX471芯片的锂电池充电电量监测电路的设计与实现 ----------------三峡电力职业学院刘远明 摘要：本文提供了一种基于MXA471芯片的锂电池充电监测电路，通过该芯片实时检测电路对锂电池的充电电流值，配合充电管理芯片，实现了对充电电流，充电电压，充电电量，电池温度等的实时检测和显示，当电池温度、充电电压等方式异常时，电路会及时报警，避免充电事故的发生，本文对电路原理，方法，相关器件都做了详细介绍。 引言：随着便携式电器设备的普及，锂电池的使用已随处可见，从手机到平板，从各种便携式仪器仪表到学生的各种科技活动，使用的电源基本都选择了锂电池。但，使用锂电池就离不开充电器，一个好的，功能完备的充电器对正确，安全使用锂电池及其重要。在对锂电池充电时，经常因为电池或充电器的原因，充电充了很长时间，取下电池使用时，电池还是没电，或一会又没电了，有的电池，在充电过程中，电池发热甚至发生爆炸事故，因此，在充电过程中，对电池的充电情况进行实时监测，出现问题时能及时发现，确保充电过程有效，安全得进行。这里提供一种基于MAX471芯片的充电监测电路，可以较好的实现锂电池充电的安全、有效的目标。 1、MAX471芯片介绍： 1.1 MAX471芯片性能特点 MAX471 是美国Maxim 公司向市场推出的一种新型的、高精度的电流检测放大器，主要用于笔记本电脑、手机、便携式测量仪、能源管理系统等中的电流监测单元在电流测量技术中。在电流测量中，为了减少测量电路对被测电流的影响, 通常采用在被测电路中串联一只小阻值的取样电阻进行I-V 转换, 再经过差分放大电路实现小电压放大的方法来测得电路中的电流值，测量精度要求越高, 线路就越复杂。MAX471内部有一个35mΩ的电流采样电阻, 可以测量±3A的电流。MAX471 有一个电流输出端, 只需外接一个电阻, 将电流转换成对地电压, 就可组成高精度的电流监测电路。它的工作电压和被测电路电流范围宽, 因此得到广泛的应用。 1.2 MAX471内部结构及工作原理 图1是MAX471内部结构示意图，主要包括两个运算放大器A1，A2， 内部电流采样电阻R SENSE跨接在两个运算放大器的输入脚之间，当被测电流 经过RS+至RS-流过采样电阻R SENSE时（实际可以是任意方向），放大器A1 工作，输出电流使VT1导通，此时，忽略三极管的导通压降，A1正端的电 压为：V CC–I OUT R G1。因A2此时输出低电平，VT2不导通，因而A1负端电压 为：V CC -R SENSE I LOAD ,根据放大器虚短，虚断的原理，两输入端电阻无限大， 而电位相等，就有：I OUT R G1 = R SENSE I LOAD 即I OUT/ I LOAD = R SENSE/ R G1这里，I OUT/ I LOAD称为电流比，其大小由芯 片内部的电阻R SENSE、 R G1的大小决定的，MAX471内部的电阻已经固定，其 比值为0.0005。这样，I OUT=0.0005I LOAD 如果在OUT输出端接入一个负载电阻R OUT ,就可以根据电阻上的电压，计算出被检测电流的大小来: V OUT=I OUT R OUT = 0.0005I LOAD R OUT 即；I LOAD = V OUT/0.0005R OUT (A) 给定一个负载电阻R OUT值，测出电压V OUT值，电流I LOAD的大小就知道了，特别，当电阻R OUT的值为2K时， 电流: I LOAD=1V OUT(A ) 1.3 MAX471管脚功能 图2是MAX471的管脚图，其管脚功能如下： 1， SHDN ：休眠端。接地时处于工作状态。接高电平时, 休眠状态, 耗电电流小于18μA。 2, 3 RS + ：内部取样电阻的电源端。“ +”仅表示SIGN输出端的电流方向。 4 GND ：地或电池负端。 5 SIGN ：OC 门输出端。低电平表示被测电流由RS-流向RS+。当SHDN 为高电平时, SIGN端呈高阻抗。不使用SIGN 时, 可将该端悬空。 6, 7 RS - 内部取样电阻的负载端。“ -”仅表示SIGN输出端的电流方向。 8 OUT：电流输出端, 它与经过RSENSE的电流大小成比例。该端对地接一个2k 的电阻时, 其转换因子为1V/ 1A(被测电流) SHND RS+ RS+ GND OUT RS- RS- SING 图2 MAX471引脚图 图1 MAX471内部结构示意图 I LOAD