电量计IC延长运行时间和性能

您可能听说过有关智能手机制造商放慢旧型号以适应老化电池的新闻。目的是防止带有旧电池的手机意外关机。

虽然意图是崇高的，但这一消息仍然导致客户的强烈反对，主要是由于客户无法获得详细的电池信息，以及缺乏对旧电池管理方式变化的明确解释。这一事件无疑凸显了向客户提供可靠电池信息的重要性。

管理老化电池的简单方法

目前使用的大多数移动设备都使用锂离子电池，锂离子电池会随着时间的推移而退化。它们失去容量，内部阻抗上升。在重负载的老化电池中，与轻负载相比，可以提取的容量更少。这是由于旧电池的阻抗高于新电池。
 

将电量计 IC 集成到电池供电设计中，提供了一种相对简单的方法来管理老化的电池。除了许多电量计提供的充电状态（SOC）数据外，现代电量计（如Maxim ModelGaugem5 IC）还提供以下数据点：

可用和报告的剩余容量

年龄

小时

清空时间

周期

年龄预测

电池电阻

您可以根据客户的期望决定披露哪些信息。这可以帮助他们更好地管理电池供电的设备，并有助于建立对您的电池管理策略的信任。

让我们更详细地看一下这些参数中的每一个。

可用容量和报告的剩余容量

ModelGauge m5 的空补偿功能可估算理论剩余容量 （RemCap混合），假设理想的电池条件，以及可用容量（RemCap之），考虑负载、温度和年龄。可用容量可以随着负载或温度的任何变化而立即变化。但是，这会导致基于负载或温度变化的值突然跳跃。例如，即使未连接充电器，当负载从重变为轻时，看到可用容量增加可能会令人困惑。为了缓解此问题，报告的容量（RemCap代表） 可用于将剩余容量传送到用户界面。报告的容量不会像可用容量那样立即更改。在负载变化时，其轨迹只是重新瞄准与可用容量轨迹估计的相同的清空时间。

图1.可用和报告的剩余容量为设备用户提供电池寿命的指示。

年龄

电量计中的年龄寄存器是当前满容量与原始设计容量的百分比比率。随着电池的使用时间推移，这通常会呈下降趋势。

小时

定时器允许电量计根据自IC首次连接到电池以来的绝对时间跟踪电池的年龄。作为学习功能的一部分，一些Maxim电量计还会定期将此信息备份到片内非易失性存储器中。对于其他人，主机系统可以定期保存此信息，并在断电时将其恢复到IC。

清空时间

当前负载下的空载时间 （TTE） 以及假设的负载或功率是另一个有用的参数。在启动高负载会话之前，系统可以查询电量计，以查看电池是否可以支持该假设会话成功的预期运行时间。此措施可用于通过阻止高负载会话启动来防止意外崩溃，尤其是在电池电量不足的情况下。相反，系统可以主动采取电源管理操作，只允许轻负载会话，并且可能还会向消费者传达电池电量太低而无法启用某些高负载功能的信息。

周期

循环寄存器维护电池上发生的充电/放电循环的总数。它累积分数和整个周期，就像汽车上的里程表一样。

周期+年龄预测

Cycle+ Age Forecast估计消费者在其生命周期内可以从电池中取出的循环次数。ModelGauge m5 算法监控电池容量随时间的变化，并计算电池容量下降到预定义阈值所需的循环次数。此预测可用于计划及时更换电池，或采取其他电池管理措施，通过动态更改充电配置文件来延长电池的使用寿命。

电池电阻

电阻寄存器包含电池平均内阻的计算值。该寄存器通过在负载或充电时长时间比较开路电压与测量电压来实现这一点。随着电池的使用时间推移，此值呈上升趋势。

扩展运行时和性能

为了进一步增强用户体验，电量计IC可以提供一些主动电池管理功能。例如，许多Maxim电量计都包含动态电池电量功能，通过实现最佳CPU性能，实现更长的运行时间。此功能通过限制 CPU 刚好足以防止系统崩溃来实现此目的。例如，在许多单节电池应用中，系统至少需要3.3V才能正常工作。通过为动态电池电源配置电量计，可以控制或限制系统的负载，使其保持在电池的能力范围内，并确保在电池处于非常低状态之前不会超过最小系统电压，此时系统可以正常关闭。因此，用户可以延长运行时间，并且可以避免因电池欠压条件而导致的意外崩溃。如果没有像动态电池供电这样的功能，系统制造商基本上只能盲目地限制系统性能，从而冒着客户强烈反对的风险。

一些Maxim电量计还具有可编程的高速电流比较器，可在峰值负载损坏电池之前对其进行监测和控制。跳闸时，这些比较器会向主机系统发送警报，然后主机系统可以采取适当的电源管理措施来降低峰值负载/尖峰。可编程阈值可以设置为低于电池保护器限值，否则会意外触发硬电池关断。这些比较器还可用于确保系统符合电量计提供给主机系统的动态功率建议。

图2.利用MAX17055电量计IC，动态功率特性可估算放电时的功率能力。

最终，客户期望获得清晰的电池信息，以及与运行时间和电池寿命相关的潜在性能权衡。借助电量计 IC，您可以为客户提供大量可靠的电池信息。特别是Maxim电量计，它提供了多种工具，可延长运行时间，同时实现峰值系统性能，帮助您与客户建立信任。

审核编辑：郭婷