锂电池容量测量电路

基于库仑计法的锂电池电量检测

基于库仑计法的锂电池电量检测张永凯;赵建平;陶明超;王成;王晓冬【摘要】为了提高电池电量的估算精度,提出一种基于库仑计法的锂电池电量信息实时检测方法,给出锂电池电量检测的硬件组成与软件流程.对设计方案进行测试与对比,发现该方法实现了锂电池电量、电压和电流的指示,提高了电量估算精度.【期刊名称】《化工自动化及仪表》【年(卷),期】2016(043)002【总页数】4页(P191-194)【关键词】电量检测;锂电池;库仑计法;估算精度【作者】张永凯;赵建平;陶明超;王成;王晓冬【作者单位】曲阜师范大学物理工程学院,山东曲阜 273165;北京农业信息技术研究中心,北京 100097;曲阜师范大学物理工程学院,山东曲阜 273165;曲阜师范大学物理工程学院,山东曲阜 273165;北京农业信息技术研究中心,北京 100097;北京农业信息技术研究中心,北京 100097;农业部农业信息技术重点实验室,北京100097;北京农业信息技术研究中心,北京 100097;农业部农业信息技术重点实验室,北京100097【正文语种】中文【中图分类】TH862+.7随着低压、低功耗集成电路的发展，对于电池容量和性能的要求越来越高。

目前，锂电池具有能量密度大、使用寿命长、自放电少及污染小等优点，广泛应用于笔记本(PC机)、远程监控手机及数码相机等便携式电子产品中[1]。

但锂电池也存在不足之处，如过压充电、欠压放电都会造成电池的永久损坏[2]。

锂电池的电量检测与保护是保证电子设备可靠运行的重点，因此电池电量管理变得极为重要。

在电池电量检测方面，常用的预估方法是工作电压法和开路电压法。

工作电压法通过实时测量电池工作电压来估算电池剩余电量的范围，但工作的电池容量会受到电池温度、放电率及自放电率等多种因素的影响[3]，所以，通过测量工作电压对电池容量进行准确估计是很困难的；开路电压法与剩余电量存在固定而准确的关系，但是准确的电压测量需要电池断开一个小时以上，使其内部处于稳定状态，而电池实际使用过程无法满足此需求[4]。

电池容量测量原理

电池容量测量原理
电池容量测量的原理是通过测量电池在放电过程中所释放的电荷量来确定电池的容量大小。

电池的容量定义为在特定条件下电池能够释放的电荷量，一般以安时（Ah）为单位。

电池容量的测量可以通过测量电流和时间的乘积来计算。

具体原理可以分为两种方法：
1. 恒流放电法：将电池与一个已知电阻相连，在电路中建立一个恒定的电流。

通过测量电流和放电时间，可以计算出电池所释放的电荷量，从而确定电池的容量。

该方法适用于矩阵电池和锂电池等。

2. 恒功率放电法：将电池与一个已知负载相连，在电路中建立一个恒定的功率。

通过测量功率和放电时间，可以计算出电池所释放的电荷量，从而确定电池的容量。

该方法适用于锂离子电池、聚合物锂离子电池等。

需要注意的是，电池容量的测量还受到电池的放电率、环境温度等因素的影响，因此在实际测量中需要做一定的修正。

一种精确检测锂电池电量的方案

设计应用esign & ApplicationD一种精确检测锂电池电量的方案A scheme for accurately detecting the power of lithium batteries李跃勇（郑州雅晨生物科技有限公司，郑州 450000）摘要：传统检测锂电池电量的方法一般是通过检测电池两端电压，然后根据电池放电曲线，通过算法估算出电池电量。

本文采用专业的电量计MAX17055配合充电管理芯片推出一种精确检测锂电池电量的解决方案。

关键词：锂电池；电量计；MAX170551 传统锂电池电量检测方案传统的锂电池检测方案采用ADC 采集锂电池两端电压，然后根据厂家提供的电池的放电曲线，通过算法估算出来的一个大概的电量数值。

如图1所示，此图是一个容量为2 000 mAh 的锂电池放电曲线，放电电流为2 000 mA。

图１　锂电池放电曲线X 轴代表剩余电量，Y 轴代表电池两端电压。

根据实际需要显示的电池电量要求，把Y 轴分成相应的段数，然后对照X 轴坐标值，可大致估算出电池电量。

例如图2所示，当电池电压下降到3.5 V 左右时，电池电量大概在50%左右。

但这种方式最大的弊端是没有考虑到电池的内阻，从而导致计算出来的电池容量误差很大。

电池两端电压计算公式如下：V =V oc -I ×Rbat图２　传统估算电池电量的方法其中：V oc 指的是电池两端的开路电压，I 表示电池放电电流，R bat 表示电池内阻，不同厂家的电池内阻通常在几十毫欧到几百毫欧不等，而且电池内阻会随着电池的老化而增加，通常在100个周期之后电阻内阻会增加1倍，这种内阻的变压会导致计算出来的误差非常大。

从图1中的放电曲线上也可以看到，电池满电量时，电压约为4.2 V ，当电池用2 000 mA 电流开始放电时，电池电压瞬间就降低到3.9 V 左右，其中的压降正是电池内阻在作怪。

当遇到需要突发电流的情形，就会发生电池电量格数跳变的现象。

18650电池容量检测方法

18650电池容量检测方法
为了检测18650电池的容量，您可以使用以下方法：
1. 充电-放电法：
- 使用合适的充电器将电池完全充满。

- 将充满后的电池连接到负载电器，并记录初始电压。

- 将负载电器设定为合适的电流（通常为电池额定电流的0.2倍），并让电池放电至特定的电压（通常为电池的截止电压）。

- 计算电池所释放的容量（mAh）：容量（mAh）= 电流（mA）×放电时间（小时）。

- 重复此过程三次，并计算平均值以提高准确性。

2. 万用表测量法：
- 使用一个合适的万用表或电池容量仪，选择电压测量档位。

- 将电池正负极与测量仪连接，并记录初始电压。

- 将电池接到一定电流的负载电路中。

- 每隔一定时间（例如每小时）测量一次电池的电压，并记
录下来。

- 当电池的电压降至截止电压时，停止放电并记录结束时间。

- 计算电池所释放的容量（mAh）：容量（mAh）= （初始
电压 - 截止电压） ×电流（mA）×放电时间（小时）。

请注意，以上方法仅用于参考，实际测量结果可能受到各种因素的影响，如电池状态、温度等。

为了获得准确的结果，建议使用专业的电池容量测试设备。

电池电量检测方法及原理 pdf

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。

电动车锂电池接线图

本人电动自行车为捷马16寸雅阁（锂电）48V ，购于2013年5月，到目前（2016年8月），已经使用三年多时间。

锂电池到了寿命，容量衰减很快，从当初的可骑行40公里衰减到不足8公里，因此考虑更换电芯。

这个过程其实很简单，只要搞清楚原电芯多少V ，多大容量，测量好尺寸，即可参照选型购买。

例如，本人的原装电芯是48V10AH ，该电池是5并13串，电芯尺寸为：295*85*75。

考虑到电池壳内还有一定空间（300*95*85），因此选了一个12AH 的电芯。

原电芯引出三条线（红、蓝、黑），经测量，红线为正极，蓝线和黑线（其实内部是短接）为负极。

原电芯接线电路图如下：
在给新电芯接线的时候，只要正极接正极，负极接负极即可。

黑黑锂电池电芯接线电路图。

电池电量检测方法及原理.pdf

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。

一种基于MAX471芯片的锂电池充电电量显示与监控电路

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。