充電電池電量計的工作原理分析[朗讀]

電池電量計對流入/流出電池的總電流持續進行積分，並將積分得到的凈電荷數作為剩餘容量。
簡化的電池電量計如下所示。其中，rsns為mΩ級檢流電阻，rl為負載電阻。電池通過開關、rsns對rl放電時的電流io在rsns兩端產生的壓降為vs(t)=io(t)×rsns。電量計持續檢測rsns兩端的壓差vs，並將其通過adc轉換為n位的數字量current(簡稱cr)，之後以時基確定的速率進行累加，m位累加結果accumulated_current(簡稱acr)的單位為vh(伏時)。對量化後的vs進行累加相當於對其進行積分，結果為。
電池電量。
因此，將acr值除以檢流電阻rsns的阻值即得到以ah(安時)為單位的電池容量。adc轉換結果和累加後的結果都帶有符號位，按照圖1中的連接方式，充電時cr為正，acr遞增；放電時cr為負，acr遞減。外部微控制器可以讀取cr和acr值，經過換算得到真實的充放電電流和電量值。
實際的電量計還包括一些控制和接口邏輯，通常還能檢測電池電壓和溫度等參數。一些智能電量計可以自動完成電池自放電的修正，還可保存電池特性曲線，允許用戶定製電池電量計算法。
檢測普通鋅錳乾電池的電量是否充足，通常有兩種方法。第一種方法是通過測量電池瞬時短路電流來估算電池的內阻，進而判斷電池電量是否充足；第二種方法是用電流表串聯一隻阻值適當的電阻，通過測量電池的放電電流計算出電池內阻，從而判斷電池電量是否充足。
第一種方法的最大優點是簡便，用萬用表的大電流檔就可直接判斷出乾電池的電量，缺點是測試電流很大，遠遠超過乾電池允許放電電流的極限值，在一定程度上影響乾電池使用壽命。第二種方法的優點是測試電流小，安全性好，一般不會對乾電池的使用壽命產生不良影響，缺點是較為麻煩。
筆者用mf47型萬用表對一節新2號乾電池和一節舊2號乾電池分別用上述兩種方法進行測試對比。假設ro是乾電池內阻，ro是電流表內阻，用第二種測試方法時，rf是附加的串聯電阻，阻值3Ω，功率2w
實測結果如下。新2號電池e=1.58v（用2.5v直流電壓檔測量），電壓表內阻為50kΩ，遠大於ro，故可近似認為1.58v是電池的電動勢，或稱開路電壓。用第一種方法時，萬用表置5a直流電流檔，電錶內阻ro=0.06Ω，測得電流為3.3a。所以ro+ro=1.58v÷3.3a≈0.48Ω，ro=0.48-0.06=0.42Ω。用第二種方法時，測得電流為0.395a，rf+ro+ro=1.58v÷0.395a=4Ω，電流500ma檔內阻為0.6Ω，所以ro=4-3-0.6=0.4Ω。
舊2號電池用第一種方法測量時，先測得開路電壓e=1.2v，電錶內阻ro=6Ω，讀數為6.5ma，萬用表置50ma直流電流檔，ro+ro=1.2v÷0.0065a≈184.6Ω，ro=184.6-6=178.6Ω。用第二種方法，測得電流為6.3ma，ro+ro+rf=1.2v÷0.0063a=190.5Ω，ro=190.5-6-3=181.5Ω。
顯然兩種測試方法的結果基本一致。最終計算結果的微小差別是由於讀數誤差、電阻rf的誤差以及接觸電阻等多方面因素造成的，這種微小誤差不致影響對電池電量的判斷。如果被測電池的容量小、電壓高（例如15v、9v疊層電池），則應將rf的阻值適應增大。