电池上的单位“mAh
“mAh”是电池容量的单位,是中⽂名称是毫安时(在衡量⼤容量电池如铅蓄电池时,为了⽅便起见,⼀般⽤“Ah”来表⽰,中⽂名是安时.锂离⼦电池容量计量之"库仑计"法 ;
⼀直想写⼀篇关于电池容量库仑计的⽂章,可以要完全说明库仑计的⼯作原理却相当的⿇烦,因为这种容量计量⽅法涉及的电池⽅⾯的知识太多太复杂,同
时还有⼀部分集成IC⽅⾯的知识.
为了"雅俗共赏",我就把这篇关于库仑计的⽂章分成四个部分.
1.基本概念介绍,就是引出为什么要⽤库仑计来计量电池容量.
2.库仑计简单说明,讲得⽐较浅适合⼀般的⽤户.
3.库仑计进阶说明,详细补充库仑计的⼯作原理.
4.有关库仑计在⼿机上使⽤的各种现象解释,特别是拥有爱⽴信⼿机的机友,不妨参考⼀下
第⼀部分.基本概念介绍
;mAh:电池容量的计量单位,实际就是电池中可以释放为外部使⽤的电⼦的
总数.
;折合物理上的标准的单位就是⼤家熟悉的库仑.
;库仑的国际标准单位为电流乘于时间的安培秒.
;1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6库仑
;mAh不是标准单位,但是这个单位可以很⽅便的⽤于计量和计算.
;⽐如⼀颗900mAh的电池可以提供300mA恒流的持续3⼩时的供电能⼒.
在"锂离⼦电池容量计量之电压法"⼀⽂中,我详细介绍了⽤电池电压近似获得电池容量的⽅⾯.但是这个⽅法是⽐较粗糙的.要想获得锂离⼦电池的电量使
⽤的正确情况,只有⽤库仑计.就象⼤家家⾥⾯的⽔量计量⽤的⽔表的作⽤原理.要计算流经的电荷的多少才能获得锂离⼦电池的电量使⽤情况.
如何得到流经的电荷量呢,就只有通过测试单位时间内回路流经的电流⼤⼩. 如果测到的电流是恒定不
变的,把测到的电流乘于时间就可以简单的得到了电荷量了.这钟情况⼀般只有实验室⾥⾯才能发⽣.通常⽤⼀个恒流来放电计算
电池的容量,⽽且测到的容量也⽐较精确.
如果测到的电流是随时间变化的,那么就需要对这个变化的电流进⾏积分才能得到电荷量,⼿机上的电池就是这种情况,电流随时都在变化.
电流要如何测到呢?
简单的讲就是通过测量⼀个特定的电阻两端的电压(单位伏特V或毫伏mV),把电压除于这个电阻的阻值(单位欧姆ohm或毫欧mohm)就得到即时的电流值(单位是安培A或毫安mA)了.
第⼆部分,库仑计的⼯作原理及简单应⽤
■库仑计⼯作原理■
⽬前⼿机电池的容量计量(象爱⽴信⼿机电池),是在电池的保护线路上串联了⼀个电量计量芯⽚,其中串联的是⼀个集成的电阻,电阻值⼀般是20~30毫欧
之间.
其基本原理是,芯⽚上集成了⼀个取样电阻,当流过不同电流后产⽣不同的
压差,芯⽚就对这个电压(实际转换为电流)和时间进⾏积分,得到⽤户使⽤时的
正确电量(注意,电量的单位是mAh).
; ;很多芯⽚可以实现这个功能,TI的,MAXIM的⼏个半导体芯⽚公司均有类似产品出品.电池增加这个芯⽚后,成本提⾼,对⼿机也提出了"通讯"的要求.所以很多⼿机没有这个功能.
那么该芯⽚通过实时积分得到容量以后,把容量(单位是mAh)数据存储在芯⽚的EEPROM中,并根据⼿机的需求,通过通讯线传递给⼿机.那么⼿机就得到了这块电池的准确容量.
; ;库仑计的芯⽚,即电量计量芯⽚是装在⼿机电池⾥⾯的,通常是与锂离⼦电池的保护线路设计在⼀起.
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在库仑计芯⽚的存储器⾥⾯通常有如下的基本电池信息
▲电池的初始容量(mAh),即额定容量,⼀个电池完全充放后得到的容量
▲电池的当前容量(mAh),处于使⽤状态是的电池容量
▲当前流经的电流(mA),即⼿机的电流损耗
■库仑计简单应⽤■
但是⼀般⼿机不会显⽰容量(⽐如"还有550mAh"或"剩下345mAh")这么⼀个让⽤户不好理解的数值.
这⾥就有两种容量显⽰⽅式,通过计算把容量mAh转换成可以很好理解的另外⼀种单位.
1.容量百分⽐(单位是%)
每个电池都有⼀个初始容量或称为额定容量.
把当前的电池容量除于额定容量就可以得到当前电池的容量百分⽐
⼀块额定容量为600mAh的电池,如果当前电池容量只有456mAh,⼿机就显⽰456/600=76%.
2.待机时间和通话时间(单位是时间:⼩时h)
⼿机本⾝根据⾃⾝的待机或通话电流损耗,会相应的内置⼀个计算公式,见这个容量转换成⽤户可以理解的待机时间和通话时间.
待机时间的计算公式就是:
电池的当前容量/当前流经的电流=***⼩时
通话时间的计算公式就是
电池的当前容量/通话时平均电流=*⼩时
第三部分库仑计进阶说明
1.电路
有两种类型的设计电路来获得电池的容量
⼀种是A/D模数转换,通常是12位精度,将电压值转换为12位精度的16进制数字后乘于取样的间隔时间.
⼀种是集成模式,利⽤RC积分电路来获得电压对时间的积分值.
两者最终得到的都是电池的容量.
2.容量的归⼀
电压法那样测⼀个电压的时间⾮常短.不需要容量的归⼀.
由于库仑计的容量获得必须是对时间的积分才能获得.那么要获得该电池的额定容量,就必须对电池进⾏⼀次完全的充分才能得到正确的电池容量信息. 在库仑计的使⽤之初,⼚家会赋予库仑计⼀个电池的初始容量.但是每次使
⽤不可能都是完全⽤光或完全充饱.所以经常的浅充浅放会积累容量的误差. 所以必须定期对使⽤库仑计的锂离⼦电池进⾏完全充分的操作,使其重新获得正确的电池额定容量.
3.额定容量的调整
锂离⼦电池的实际容量会随着循环的进⾏,可⽤容量会逐渐的衰减.如果库仑计⾥⾯保存的初始容量⼀成不变的话,肯定会导致容量显⽰的错误.
⽐如初始容量是600mAh的电池,在100次循环以后,其实际容量已经变成500mAh了,如果在进⾏容量显⽰是仍然按照600mAh这个数来计算的话,势必造成电池永远充不饱这个问题.
所以在库仑计的⾥⾯还有⼀个容量对使⽤次数调整的算法,会根据电池循环次数调整其实际容量.
锂离⼦电池的容量还会随使⽤温度的变化得到不同的可⽤容量.
⽐如在25度时,电池可以得到⼏乎100%的可⽤容量
⽽在0度是,电池只能放出80%的可⽤容量.
如果不对容量进⾏温度调整的话,势必造成低温环境使⽤时,明明显⽰剩余20%的容量,却提前关机这个现象.
所以在库仑计⾥⾯还有⼀个容量对温度调整的算法,会根据电池的实际温度进⾏可⽤容量调整.
4.电池标识码
许多库仑计芯⽚都顺便集成了⼀个电池标识码记录区域.
它的作⽤是给⼿机电池标⼀个序列号,这个序列号是保存在芯⽚⾥⾯的,利⽤与⼿机的通讯⼝传递给⼿机.⼿机验证这个序列号.如果是正确的就判断为正品电池.如果序列号验证错误,⼿机就提⽰是⾮正品电池甚⾄拒绝⼯作.
不要⼩看库仑计芯⽚,⼩⼼的⼀个芯⽚,不但要进⾏⾼精度的电量计量,还要进⾏复杂的运算调整.⽽且还要与主机(⼿机)进⾏通讯联系.
第四部分.有关库仑计在⼿机上使⽤的现象解释
上⾯详细的介绍了库仑计芯⽚本⾝的⼯作原理.
但是作为⼀个⾯向⽤户的应⽤,得到容量(mAh)这个数据是远远不够的.那么如何把容量转换成为待机时间就是⼿机的软件的⼯作了.
⼿机通过通讯,获得如下信息
▲电池的初始容量(mAh),即额定容量,⼀个电池完全充放后得到的容量
▲电池的当前容量(mAh),处于使⽤状态是的电池容量
▲当前流经的电流(mA),即⼿机的电流损耗
注意,当前流经的电流是个⾮常没有规律的值.显⽽易见,许多因素影响了这个电流.
当地的信号强度,会影响⼿机的待机电流
⼿机附加功能,⽐如蓝⽛功能,红外功能会增加或改变待机电流
⼿机背光(操作⼿机时),会⼤⼤的增⼤待机电流.
这些影响因素会导致以下这个待机时间计算公式出现偏差
▲电池的当前容量/当前流经的电流=***⼩时
如果待机电流稳定不变或变化很⼩的话,这个待机时间就会起到很好的计算作⽤
这就是为什么⼿机固定放置在⼀个地⽅,待机时间很准的原因
手机mv当地信号的好坏也直接的影响⼿机的待机时间显⽰.
本来在A地显⽰180个⼩时待机的同⼀个⼿机拿到B地马上就变成了240个⼩时待机.这是因为计算公式的分母变化了.
但是待机时间的变化和强烈反差的出现并不是说电池出现了问题,实际其电池的容量还是没有变化的.这个也并不能⽤来说明是电池不好的原因.
虽然锂离⼦电池没有记忆效应,不需要专门的放电处理,不需要充饱电池就可以使⽤,这并不影响锂离⼦电池的性能发挥.
但是,对于正在使⽤配备库仑计电池的⼿机⽤户,有⼀点必须强调.
★★★请您定期的对你所⽤的电池进⾏⼀次完全的充分,以便库仑计进⾏容量调整和归⼀化的进⾏.确保库仑计⼀直⼯作在最佳状态.