充电电池电量计的工作原理分析[朗读]

电池电量计对流入/流出电池的总电流持续进行积分，并将积分得到的净电荷数作为剩余容量。
简化的电池电量计如下所示。其中，rsns为mΩ级检流电阻，rl为负载电阻。电池通过开关、rsns对rl放电时的电流io在rsns两端产生的压降为vs(t)=io(t)×rsns。电量计持续检测rsns两端的压差vs，并将其通过adc转换为n位的数字量current(简称cr)，之后以时基确定的速率进行累加，m位累加结果accumulated_current(简称acr)的单位为vh(伏时)。对量化后的vs进行累加相当于对其进行积分，结果为。
电池电量。
因此，将acr值除以检流电阻rsns的阻值即得到以ah(安时)为单位的电池容量。adc转换结果和累加后的结果都带有符号位，按照图1中的连接方式，充电时cr为正，acr递增；放电时cr为负，acr递减。外部微控制器可以读取cr和acr值，经过换算得到真实的充放电电流和电量值。
实际的电量计还包括一些控制和接口逻辑，通常还能检测电池电压和温度等参数。一些智能电量计可以自动完成电池自放电的修正，还可保存电池特性曲线，允许用户定制电池电量计算法。
检测普通锌锰干电池的电量是否充足，通常有两种方法。第一种方法是通过测量电池瞬时短路电流来估算电池的内阻，进而判断电池电量是否充足；第二种方法是用电流表串联一只阻值适当的电阻，通过测量电池的放电电流计算出电池内阻，从而判断电池电量是否充足。
第一种方法的最大优点是简便，用万用表的大电流档就可直接判断出干电池的电量，缺点是测试电流很大，远远超过干电池允许放电电流的极限值，在一定程度上影响干电池使用寿命。第二种方法的优点是测试电流小，安全性好，一般不会对干电池的使用寿命产生不良影响，缺点是较为麻烦。
笔者用mf47型万用表对一节新2号干电池和一节旧2号干电池分别用上述两种方法进行测试对比。假设ro是干电池内阻，ro是电流表内阻，用第二种测试方法时，rf是附加的串联电阻，阻值3Ω，功率2w
实测结果如下。新2号电池e=1.58v（用2.5v直流电压档测量），电压表内阻为50kΩ，远大于ro，故可近似认为1.58v是电池的电动势，或称开路电压。用第一种方法时，万用表置5a直流电流档，电表内阻ro=0.06Ω，测得电流为3.3a。所以ro+ro=1.58v÷3.3a≈0.48Ω，ro=0.48-0.06=0.42Ω。用第二种方法时，测得电流为0.395a，rf+ro+ro=1.58v÷0.395a=4Ω，电流500ma档内阻为0.6Ω，所以ro=4-3-0.6=0.4Ω。
旧2号电池用第一种方法测量时，先测得开路电压e=1.2v，电表内阻ro=6Ω，读数为6.5ma，万用表置50ma直流电流档，ro+ro=1.2v÷0.0065a≈184.6Ω，ro=184.6-6=178.6Ω。用第二种方法，测得电流为6.3ma，ro+ro+rf=1.2v÷0.0063a=190.5Ω，ro=190.5-6-3=181.5Ω。
显然两种测试方法的结果基本一致。最终计算结果的微小差别是由于读数误差、电阻rf的误差以及接触电阻等多方面因素造成的，这种微小误差不致影响对电池电量的判断。如果被测电池的容量小、电压高（例如15v、9v叠层电池），则应将rf的阻值适应增大。