隨著(zhù)大容量高耗能的移動(dòng)電子產(chǎn)品的問(wèn)世，便攜式移動(dòng)電源也隨之發(fā)展而來(lái)，而能讓用戶(hù)清楚的知道設備剩余電量，就需要有相應的電池電量檢測電路和電子元器件，便攜式移動(dòng)電源本身是由大容量的鋰電池和內部控制電路構成，控制電路又分為兩種，一種為簡(jiǎn)單的升壓控制芯片與單片機結合組成，另一種則為專(zhuān)用控制芯片形成的集充電、升壓、過(guò)流、過(guò)壓以及短路保護等為一體的綜合性電路系統，而這種方案也正以成本更低，控制更完備，系統更安全等優(yōu)勢越來(lái)越受到消費者青睞。在各種便攜式移動(dòng)電源專(zhuān)用控制芯片的控制系統中有重要的一個(gè)控制環(huán)節，那就是便攜式移動(dòng)電源的內部鋰電池的電量指示，這種指示剩余電量的功能需要有較為準確的電量檢測方法。

1、目前通用的電量顯示方法

目前通用的顯示方式都是以四個(gè)LED燈的顯示方案為主流，故本文也采用四個(gè)LED的顯示方式來(lái)舉例說(shuō)明。

通用做法是將移動(dòng)電源的總電量劃分為四部分，25%，50%，75%，100%。分別用四個(gè)LED燈來(lái)顯示。最早出現的移動(dòng)電源中的電量指示，基本都是以電池電壓的等分來(lái)簡(jiǎn)單判斷電量多少的。例如將電池電壓分為3.3V，3.6V，3.9V，4.2V，并以此為劃分25%，50%，75%，100%，就是認為在電池電壓為4.2V～3.9V時(shí)電池電量為電池總電量的100%，當電池電壓在3.9V～3.6V時(shí)電池電量為電池總電量的75%，電池電壓在3.9V～3.6V時(shí)電池電量為電池總電量的50%，當電池電壓在3.6V～3.3V時(shí)電池電量為電池總電量的25%。

實(shí)際上，以上這種劃分并不準確，因為電池的充放電時(shí)間與電池電壓不是簡(jiǎn)單的線(xiàn)性關(guān)系。這樣會(huì )導致電量劃分不均勻，可能在指示50%～75%部分實(shí)際卻占據了電池60%的電量。根據專(zhuān)門(mén)對電池電量的測試，事實(shí)情況也確實(shí)如此。根據測試結果，電池電量最多也就是電池能供電時(shí)間最長(cháng)的電壓段是在3.7V～3.9V，基本占一半以上的總電量。，以單節2500mah，輸出1A電流為例，電池電壓在3.7V～3.9V時(shí)放電時(shí)間大約80分鐘左右。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，工程師對電池電壓的劃分做了調整， 不在以電壓等分的形式作為電量多少的參考，而以電池充電或者放電的時(shí)間等分點(diǎn)所對應的電壓為參考。例如電池放電時(shí)，電壓由4.2V降到3.98V用了四分之一的總容量時(shí)間，那就以3.98V作為一個(gè)參考電壓門(mén)檻，以此類(lèi)推。這基本形成了目前通用的移動(dòng)電源控制芯片的電量檢測方式。

上述方式存在兩個(gè)問(wèn)題。一是由于電池內阻的存在使得在實(shí)際采樣到的電池電壓并非電池真實(shí)電壓，并且系統板上電池端導線(xiàn)電阻以及保護IC開(kāi)關(guān)管導通電阻都將作為電池內阻的形式疊加上去，這是一個(gè)相當大的量級，一般都有將近100毫歐。

2 帶有內阻補償的電量檢測方案

更進(jìn)一步的解決方案為，在以電池電壓為參考的同時(shí)，同步采集電池電流，根據采集到的電流的大小來(lái)計算等效電池內阻（包括導線(xiàn)電阻和保護IC的開(kāi)關(guān)導通電阻），然后將這個(gè)內阻產(chǎn)生的額外壓降疊加到電池容量參考電壓上，這樣就更好的改善了電池電量的檢測精度，使得檢測方式更進(jìn)了一步。

但這種改進(jìn)后本方案人也是有一定的問(wèn)題的。對于不同電池容量和移動(dòng)電源生產(chǎn)廠(chǎng)家而言很難保證這個(gè)等效電阻是能有效的補償，因此需要每一批次進(jìn)行調整補償值的大小，這對于控制芯片上意味著(zhù)還需要一個(gè)專(zhuān)門(mén)的控制電阻補償的調整引腳。

另外在上述的兩種方案中都還存在電池充電和放電參考門(mén)檻不一致的情況。這樣充電和升壓判斷參考電壓不同會(huì )導致在充電和升壓互轉的時(shí)候看到不同狀態(tài)剩余電量不一樣的問(wèn)題。例如：在充電時(shí)顯示為75%的電量，結果轉換為升壓輸出時(shí)變?yōu)?0%的電量的現象。當然這都是電池的充放電曲線(xiàn)不同造成的問(wèn)題。

目前認為較好的的電池電量方式是電量計芯片中所采用的方式。但電量計芯片的設計較為復雜，在移動(dòng)電源目前的生產(chǎn)成本上不容易將電量計的電路設計加入進(jìn)去，它需要mcu，大量的數字處理，以及復雜的算法等。而本文提出了一個(gè)既不需要太復雜的數字電路但卻能較好的提高電池電量檢測的方式，具有相當的可行性。

3 電荷計量檢測電量方案的分析與設計

本論文的改進(jìn)方法為電荷計量的方法，這與電量計芯片中的設計思想有些類(lèi)似，但設計簡(jiǎn)潔，在移動(dòng)電源控制芯片中易于實(shí)現。