消除對于電池電量計的誤解—精確的電池監(jiān)測可以提高無線手機和其
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結(jié)合了PDA與蜂窩電話的新型設(shè)備即從精確的電量計中獲益良多。與筆記本電腦等大型設(shè)備不同，他們雖然不使用包含電量計的智能電池標(biāo)準(zhǔn)，但卻傾向于使用電量計來延長兩次充電之間的工作時間，保護有效數(shù)據(jù)。
使用DS276x、DS277x、DS274x和DS275x系列產(chǎn)品可以很容易地實現(xiàn)有效電池壽命的精確監(jiān)測。
誤解1：精確的電池信息不會增加運行時間
無線手持系統(tǒng)不斷增加的存儲容量要求意味著應(yīng)用程序和用戶文件將被保存在易失型RAM存儲器中。電池功率的喪失會給用戶生成或購買的文件造成損毀。一些系統(tǒng)采用可充電鈕扣電池在主電池放空或斷開時給存儲器供電，但是，即使是這種電池中最大號的也僅有25mAh的容量，保護存儲器的時間不會長于1天。而且，一般鈕扣電池持有的電量通常低于5mAh，只消數(shù)個小時就會耗盡。因此，以數(shù)據(jù)為中心的無線手持設(shè)備必須在主電池完全放盡前及時關(guān)閉，以確保電池中有足夠的剩余電量來保護存儲器中的內(nèi)容，直到有充電器接入。多數(shù)用戶要求電池至少能夠使用5天，10天以上更好。理想情況下，多功能手機或無線PDA中的電池在停止使用時應(yīng)該從其900mAh至2000mAh的總電量中留出100mAh至200mAh的剩余電量。舉例來講，假定某應(yīng)用要求150mAh的剩余電量。圖1中的+20°C曲線表明，選擇3.5V的截止電壓就能給電池保留適當(dāng)?shù)氖Ｓ嚯娏?。然而?°C和+40°C曲線卻并非如此。如果電池比較冷(0°C曲線)，電壓會有所下降。采用3.5V截止電壓將導(dǎo)致400mAh的剩余電量， 而用于工作的還不到600mAh。與此相反，電池較熱時電壓會上升。此時的剩余電量將不足100mAh (+40°C曲線)。
圖1. 放電電壓曲線隨溫度而變。如果電池較冷，電壓會下降。如果電池較熱，電壓將上升。
負(fù)載電流變化所造成的影響也很顯著。圖2中的曲線顯示了三種不同放電速率下的電壓變化曲線：C/2，C/5和C/10，其中C等于電池的電荷容量。曲線表明，到達(dá)3.5V 截止電壓時，剩余電量由C/10的100mAh變化至C/2的>200mAh。如果將截止電壓提升至3.6V，以確保C/10負(fù)載條件下有足夠的剩余電量，那么三種放電速率下的剩余電量將在150mAh至400mAh間變化。因此，試圖通過提升截止電壓來增加剩余電量的做法將遭受巨大的損失。
圖2. 電壓曲線隨放電速率而變，增加截止電壓將降低儲備電量。
盡管不太明顯，電池的老化也會使放電曲線發(fā)生變化。老化效應(yīng)因電池而異，并且不同制造商的產(chǎn)品會有顯著差異。而且，程度較淺的放電循環(huán)和深度放電循環(huán)所造成的老化效應(yīng)各不相同。圖3顯示，電池經(jīng)過500次循環(huán)后，總?cè)萘恐械?50mAh永久地喪失了。這只是在此特定應(yīng)力條件下某個電池的一個實例。重復(fù)性深度放電所致的老化效應(yīng)給剩余電量帶來的影響大約在50mAh至75mAh。
圖3. C/2放電電壓曲線隨老化而變。本例顯示了一個在此應(yīng)力條件下特別好的一個電池特性。
漏洞百出的電量測量手段
通過查詢表格的辦法可以補償溫度、放電速率和老化效應(yīng)所造成的終止電壓的大幅變化。然而，這種方法很容易出錯，而且還要求測量溫度和電流。為保證精度，電流和電壓應(yīng)同時測量，以確保終止電壓數(shù)據(jù)與一定的放電速率相符合。正是由于這個原因，許多基于電壓的電量檢測手段并未考慮放電速率。如果只考慮電壓和溫度，需要建立一個二維查詢表格來保存額定電池參數(shù)，以便用來估計剩余電量。這種方法在整個溫度范圍內(nèi)會產(chǎn)生20%至40%的誤差。由于基于電壓的檢測手段精度有限，一個常用的替代方案是采用比實際需求更大的電池。這會影響手持設(shè)備的尺寸，而對于這些設(shè)備來講，尺寸卻是一項很關(guān)鍵的競爭因素。還有另外一些替代方案使用小電池，但或者縮短了運行時間，或者增加了數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險。最佳選擇是采用一個智能電池監(jiān)視器(例如DS276x和DS277x系列)，這種方案在不增加手持設(shè)備尺寸和數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險的條件下有效延長了運行時間。
智能電池監(jiān)視器如何工作
智能電池監(jiān)視器通常不是根據(jù)電壓、溫度和電流去查詢電量。它所測量的是流入和流出電池的電荷。利用庫侖計數(shù)器跟蹤電池的電荷量。通過測量溫度和放電速率，基于一個保存了電池特性參數(shù)的小型查詢表，對電池供出電荷的能力加以補償。DS276x和DS277x系列提供所有必要的測量和數(shù)據(jù)存儲，再利用主系統(tǒng)提供的算法計算出最終結(jié)果。當(dāng)溫度+15°C時，由滿充狀態(tài)放電時的最大測量誤差有望達(dá)到3%以內(nèi)。在各種溫度、負(fù)載和老化狀態(tài)下的綜合測量誤差可達(dá)5%。如果兩次滿充的時間間隔超過了兩周，輸入失調(diào)誤差的影響將變得顯著。不過，大多數(shù)使用者會每周充滿電池。表1列出了電池監(jiān)視器的主要功能和特性。表1. 電池監(jiān)視器的功能和特性
| Device | Measured Parameters* | Current Range (mV) | Current Offset (μV) | Data Storage | Other Features |
| DS2761 | V, T, I | ±64 | ±15 | 32 bytes EEPROM | Li+ protector |
| DS2770 | V, T, I | ±51 | ±1.6 | 40 bytes EEPROM | Li+/NiMH charger |
*V = 電壓、T = 溫度、 I = 電流
誤解2：精確顯示電池信息不會給使用者帶來好處
制造商們普遍認(rèn)為，和簡單的條形圖或帶有三塊斜紋塊的簡化電池圖標(biāo)相比，更精確的電池電量顯示并不被用戶賞識，甚至可能會使他們感到困惑。許多制造商相信，用戶滿足于簡單的條形圖顯示，盡管它粗糙的無法反映真實的運行時間變化情況。對于許多只有語音業(yè)務(wù)的蜂窩系統(tǒng)用戶來講的確如此，但是對于那些全功能無線數(shù)據(jù)設(shè)備的用戶來講事實并非如此。后者通常是過去的筆記本PC用戶，他們已經(jīng)習(xí)慣于用數(shù)字百分比顯示的剩余電量、預(yù)期運行時間、待機和充電時間等。一些制造商不太情愿顯示預(yù)期的電池容量，因為任何對于剩余運行或通話時間的估計都需要視當(dāng)前使用情況而定。他們無法在隨時變化的狀態(tài)中在事前做出估計。設(shè)備制造商也不希望因錯誤地預(yù)報運行時間而使用戶失望，而這種錯誤常常是由于用戶從低功耗模式切換到了高功耗模式。
但是，不應(yīng)過低估計無線數(shù)據(jù)設(shè)備的用戶群。他們中的大多數(shù)對于不同使用模式間的差異已相當(dāng)了解，正如他們已了解了每箱汽油能使汽車在高速路上比在城市里跑更長的路一樣(或者輕載情況較之重載情況)。當(dāng)他們在今天的手持系統(tǒng)上運行下載的第三方軟件或CompactFlash?插入硬件時，很少有人會對運行時間的變化感到困惑。
電池電量的不確定性在電池的后半段尤其顯得突出。當(dāng)你在手持設(shè)備上所看到的是普通的三或四段電池顯示時，你能想象得出電池還能工作多長時間嗎? 突然的掉話、數(shù)據(jù)交換的中斷、數(shù)據(jù)文件的丟失等等這些經(jīng)驗已教會用戶不要相信所顯示的數(shù)據(jù)。因此，有些用戶往往是在電池顯示用完一或兩段后就開始給手持設(shè)備充電。由于過差的精度和過少的電池顯示段，用戶常常更多地返回到有線業(yè)務(wù)。用戶為了給以后的緊急通話保留足夠的電池能量，又有多少無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)被放棄了呢? 但是智能電池監(jiān)視器能夠顯示預(yù)算的運行時間，這樣用戶能夠?qū)Σ煌哪Ｊ接兴煊X。DS276x和DS277x所提供的定量功率預(yù)算使用戶能夠自由決定如何消耗儲存在電池中的每一個電荷。
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