友飞翔电子工程师聊聊电池电量显示那些事！

智能电池，何为智能？因为它懂芯。电池的出现已经上百年了，简单的保护功能已经满足不了现代社会的需求了，现在高端电池，用户需要知道电池还剩多少电量，剩余时间，当前电压，电流，温度等信息。

    早在20年前，电量计IC的还没有出现，最早期的设计是单片机通过AD口检测电池电压来判断电池的剩余电量，但是这种电压检测的方法对电池小电流放电，电池电量误差还算准确，因为电压逐渐降低的，只要设置几个固定的电压点来判断，如100%，75%，50%，25%，10%几个容量对应的电压即可，如（图一），如果大电流放电，就很不适合了，因为大电流放电，电压波动比较大，就像早期的手机一样，没有打电话之前显示还有两格电，通话中就直接提示电量不足 ，请及时充电，（如图二），这就给会消费者带来误解，说这是你产品有问题，明明还有两格电，为什么通话不了，要求退货换货等一系列售后问题，其实这跟设计方案没有多大关系，因为当时只有这样的方案，没有其他方案可以选，而且电池材料也不是那么稳定和成熟。

图一

图二

    随着科技的进步，电池材料越来越稳定，电池管理IC如春笋般的不断冒出，不断创新，不断完善，最具代表性的如德州仪器，美信等国际大公司。市场上很多高端的产品都会用上电量计IC,何为电量计？顾名思义就是电池电量计算，计算电池剩余多少容量，剩余工作时间，电量计IC内部集成了计量算法，如库伦计数，阻抗跟踪，卡曼滤波等算法，能够通过电流，电压，温度，使用次数等参数计算出电池还剩多少容量，能够支持使用多长时间，电量低了提醒用户充电，常用电量计IC有BQ27541、DS2781、DS2782、BQ40Z50等。为何带电量计IC的电池会卖那么贵呢？如果不了解智能电池生产工序，可能就只是片面的理解就是电池加板，加线，电池综合测试仪测试通过后就出货了，实际上生产智能电池远远没有那么简单，比这个复杂太多了，首先从电池的保护板开始，如何能让主板知道电池的信息，那么保护板就要设计成带通信的，通过通信与主板建立联系，这样主板需要什么样的信息就可以直接读取电量计存储的信息，第二，设计保护板后，需要根据客户要求的电芯学习CHEM_ID,何为CHEM_ID?ID是Ti公司集成了很多电池型号的老化数据，然后对每一款电池的类型编了号码，我们学习这个ID就是匹配当中的一款电池的老化数据，这样电池以后的电量模型就以这个ID对应的老化曲线进行计算。学习这个ID并不容易，首先要根据电池的参数设置好，然后校准电压，温度，电流；然后以0.2C充满静置2个小时，然后以0.2C放电至过放保护静置5个小时；得到数据后上传到Ti的官网，Ti的官网会返回一系列的ID号，选择合适的ID号之后，写入电量计IC,然后电池与保护板进行电量计算老化测试，以0.2C充满静置2个小时，然后以0.1C放电至过放静置5个小时，循环两次，得到最新的满充容量，电池阻抗更新，状态的变化，就如BQ40Z50两串的保护板，学习成功后，阻抗会更新成0055，Update图三

Status更新成0e,学习完成后，如图三、图四；导出批量文件，做批量使用。保护烧录老化数据后，电池组装生产后，需要上充放电柜老化测试，老化电池容量。整一个生产过程非常复杂，不仅仅是单单一个电量计IC价格比普通保护IC的价格贵10倍，同样电池组装工序也复杂几倍，所以为什么带通信的电池会那么贵，但是贵有贵的好处，设备能够准确得到电池的电压、温度、电流、剩余容量、剩余时间等信息，避免设备关机造成损失。
   

未来的电池发展趋势肯定是都是带电量计的，现在不管什么行业都想把电池的性能发挥到极致，大到汽车电池，小到平时的穿戴设备，能够精确的估算出电池还剩多少容量，剩余多少时间，因为电池早已经到渗透到我们生活中，我们生活中很多东西都离开不了电池，但是我们都得了一种病，叫电池电量焦虑症，像我们手机电池一样，每天都担心不够用，如出差怎么办？找不到充电怎么办？电池剩下50%了要不要充电？电池还能使用多久？这是我们目前生活中的通病，如果我们把电池的信息准确的计算出来，那么我相信我们的这种焦虑症会缓解！