Charger & battery management

系統是如何知道電池剩餘電量呢?

我們在估算電池剩餘容量時，需要考慮下面幾個參數，電池內阻、溫度、電池老化（充電次數)。不同電池不同的化學成份，這些參數就不一樣。當我們拿到一顆新的電池，我們需要把電池拿去做充放電測試，來得到這些參數。在硬體線路中有個Fuel gauge，就是在處理這些參數，使得電池剩餘電量的估算更為準確。

開路電壓

當電池在做充放電測試時，會去量測電池的開路電壓（OCV)對電荷狀態(State of Charge SOC)曲線(參考下圖)。電池的開路電壓就是在沒有充放電電流時，電池兩端的電壓。電荷狀態(State of Charge SOC)，也就是容量百分比。從這個曲線，我們可以知道該電池OCV與SOC的相對關係。在系統在每一次開機前，低電流的情況下，做OCV與溫度檢測更新目前的容量百分比。在系統開機後，無法量測OCV，就只能靠庫倫計數器來更新目前的剩餘容量。

庫倫計數

當系統接上外部電源adaptor後，Charger 充電IC會對電池充電。當外部電源移除，轉而由電池會對系統放供電（放電）。Fuel gauge會從電池的電流路徑去量測充放電電流，由Fuel gauge內含的庫倫計數(Coulomb Counter)來運算充放電電流。從Q=I *t 公式中得知，電流（安培）乘以時間(秒）等於電量（單位是庫倫）。例如充電電流１安培充一個小時為3600庫倫或是１安培小時。

本文提到的方式是Fuel gauge先由OCV估算出SOC，再由庫倫計數，來更新目前的電量。此外TI的Fuel Gauge BQ27520，Maxim的Fuel Gauge Max17047也是結合這兩個方式，但他們各自加上自已專利技術 阻抗跟蹤(TI)、M3 algorithm(Maxim)來增加估算容量精確度。

1.TI "TI电池电量监测基础知识培训"

2.Maxim "MAX17047/MAX17050 ModelGauge m3 Fuel Gauge"