鋰離子電池由于具有能量密度高、電壓高、自放電率低，以及無記憶效應等優勢，因而逐步成為運用充電電池的便攜運用產品的常用技能。
電池辦理的常見難題
在選擇鋰離子電池時，有必要對之予以正確辦理，以完成安全作業，并取得每循環周期最高容量和最長壽數，而一般選用的辦法就是參加電池辦理單元(BMU)。要完成安全作業，BMU就有必要能夠保證電池單元在電壓、溫度和電流方面常常處于其出產規范之內。這意味著在規劃電池辦理系統時，有必要能夠考慮到最壞條件。以充電端電壓為例，規范筆記本電池的主張單元電壓為4.25V以下。為堅持單元電壓不超過上限，一般都會主張先取得BMU中的電壓丈量規范偏差，并用充電端電壓減去4倍的規范偏差值。例如，若BMU測得該電壓為4.25V，而規范偏差為12.5mV，則當即指示在4.2V處中止充電。但是，這就與取得電池單元最大容量的目的直接抵觸。由于充電電壓越高，容量也就越大。同樣，當電池超出推薦的充電截止電壓(EOCV)和放電截止電壓(EODV)時，電池的磨損最大，所以要延伸電池壽數，就需求盡量防止過高的充電電壓和過低的放電電壓。
準確丈量的重要性
準確的電壓丈量精度能夠定義電池所需的EOCV 和 EODV安全裕度(safety margin)。丈量越準確，堅持在推薦限值之內所需的安全裕度越小。于是，電壓丈量越準確，充電和放電就越能夠挨近推薦的EOCV 和 EODV值，而無須獻身安全性，也不需冒著電池容量過早衰減的危險。所以，電荷流的丈量精度對保證電荷核算精度來說也是十分關鍵的。
有必要考慮到溫度偏移
在溫度改變時完成高電壓丈量精度的關鍵參數是ADC增益漂移 (gain drift)和基準電壓漂移(voltage reference drift)。關于4200 mV的電壓，電壓丈量值偏移量一般小于3μV，在實踐規劃中，這是可忽略不計的。
在固定溫度下取得杰出的丈量精度并不困難，若在安裝電池組時已對BMU進行了校準便更簡單。但實踐狀況中，電池組一般都會飽嘗各種溫度改變，所以溫度漂移是區分真實高功能BMU和普通BMU的關鍵參數。
溫度偏移能夠經過對若干個溫度點進行校準來做出必定程度上補償，不過這種方案本錢高昂，一般不為大多數電池組出產商選用。因而，一個好的BMU有必要具有最小的溫度偏移，并且電池組規劃人員有必要考慮到BMU的最壞改變狀況，以保證規劃的安全性。
要準確丈量電荷流(charge flow)，還要考慮到很多其他參數，以盡可能地減小感測電阻上的電壓降。校準后的ADC偏移量、ADC零點漂移、ADC增益漂移、基準電壓漂移和時基漂移，都對精度有著嚴重影響。關于小電流來說，與偏移量有關的參數最重要；而在電流較大的狀況下，增益差錯、基準電壓和時基則開端成為首要影響因素。
電流丈量：電量計精度的基礎
要完成杰出的鋰離子電池電量計，最有用辦法是準確跟蹤電池表里的電荷流。在必定程度上，可運用適當的電壓丈量來補償因開路電壓(OCV)和充電狀況(SoC)之間因安穩聯系引起的電荷流差錯。一些最先進的鋰離子電池具有十分平整的電壓特性，這使得運用OCV丈量來校正電流丈量差錯愈加困難。而只需電壓丈量有一點小小差錯，就可能導致SoC核算的嚴重偏差。所以，只需保證出色的電流丈量和準確的時基才干取得最佳精度。
如上所述，在小電流的狀況下，形成電流丈量差錯的最大原因是電流丈量ADC中的偏移量，而目前已經有好幾種技能可減小這種偏移量。其中，最常用的技能是在受控環境中對偏移量進行丈量，然后在每一次的丈量值中都減去該偏移量。但這種辦法有一個缺點，就是沒有考慮到偏移量的漂移。圖1顯現了把該技能用于必定數量的部件之后的剩余偏移量。愛特梅爾的電池辦理單元選用的是一種更好的辦法，而ATmega16HVA所 經過周期性改變電流丈量的極性來賠償偏移量就是一例。盡管運用這辦法仍會剩余極小但安穩的偏移量，不過，這個很小的剩余偏移量只需在維護FET開路之前進行丈量，并經過電池組供給一個已知電流，就能夠除掉。如圖2所示，運用這種辦法能夠明顯減小偏移量，而愛特梅爾BMU中偏移量漂移引起的剩余差錯更低于量子化級。消除偏移量的好處在于能夠準確丈量很小的電流，而關于偏移量大的器材，就得在某一點上中止電流丈量，轉而開端猜測電流。有些BMU選用5mΩ的感測電阻，供給高達100mA的鎖定零區或死區。以筆記本電腦為例，這但是很可觀的電流量，足以堅持某個作業形式十分長的時刻了。
準確丈量小電流
關于給定巨細的感測電阻，電流丈量ADC的偏移差錯每每約束了其能夠丈量的最小電流級，致使在低感測電阻值和所需死區(這兒由于電流級太低，無法集聚電荷流)之間有必要進行大幅折中。最近，大多數設備制造商都在尋找降低耗電量，并盡可能堅持低功耗形式的辦法，使保證小電流取得準確丈量的技能變得益發重要。
帶隙基準電壓的特性及其對電壓丈量的影響
帶隙基準電壓是取得高精度成果的關鍵因素。來自固件預期值的實踐基準電壓值偏差會轉化為丈量成果的增益差錯，而在大多數狀況下，這是電池電壓丈量和大電流丈量中最首要的差錯源。
規范帶隙基準電壓是由一個與絕對溫度成正比(PTAT)的電流和一個與絕對溫度成互補聯系(CTAT)的電流兩部分相加組成，可供給不受溫度改變影響并且相對安穩的電流。這個電流流經電阻，形成不受溫度改變影響并且相對安穩的電壓。不過，由于CTAT的形狀是曲線，而PTAT是線性的，所以得到的電壓-溫度聯系圖形也是曲線。
電流丈量的溫度偏移
要準確丈量μV數量級電壓自身就頗具挑戰性，而在芯片飽嘗溫度改變時完成準確丈量更是困難，由于即使是一部首要在室內作業的筆記本電腦，還是會閱歷溫度改變。例如，在電池均衡辦理期間，BMU內部的一個FET以最大功率耗費電池的能量，致使芯片溫度大幅上升。與偏移有關的許多參數都有較大的溫度偏移，假如不消除這些效應，將影響到丈量精度。愛特梅爾的偏移校準辦法已獲證明在考慮到溫度效應時也十分有用。如圖2所示，溫度效應被徹底消除，從而保證偏移不再對丈量精度形成影響。
帶隙基準源中的電流級存在必定的出產差異(production variation)，使得25℃時的基準額定值、曲率形狀和曲線最平整部分的方位都會發生各種改變，因而需求進行工廠校準，以盡量減小這種改變的影響，圖3所示為一個未校準基準源帶來的改變實例。在-20～+85℃的溫度范圍內，最高差異為-0.9～0.20%。而圖3則顯現有兩個離群點的曲線跟大多數其他器材的曲線有適當大的差異。
BM器材中常用的規范帶隙基準源針對額定改變被校準，在25℃時的精度極高。但是，曲率形狀和方位改變的補償也適當常見，這就發生與溫度改變有關的大幅改變，使得在高和低溫時電池電壓丈量不行準確。此外，也不可能檢測和顯現出曲線形狀明顯不同的離群點。
帶溫度偏移的電壓丈量精度
當電池達到徹底放電或徹底充電狀況時，電壓丈量便會決議什么時候關斷運用或中止對電池充電。由于最大和最小電池電壓的安全考量都是不能打折扣的，故須內置一個維護帶(guard band)，以保證所有狀況下都能安全作業。電壓丈量精度越高，需求的維護帶便越小，實踐電池容量的運用率也會越高。在給定的電壓和溫度下，電壓丈量可被校準，而該條件下的電壓丈量差錯將極小。當考慮到溫度偏移時，丈量差錯的首要來源是基準電壓漂移。圖5顯現了運用規范基準電壓相比曲率補償基準電壓所帶來的不確定性。如圖5所示，曲率補償可明顯提高精度。
新穎的基準電壓校準辦法
為了在各種溫度改變下取得更好的功能，愛特梅爾添加了一個額定的基準電壓校準機制，用以調理帶隙基準源的溫度系數。這個校準過程將調理曲率的形狀和方位，并明顯改善隨溫度改變的安穩性，如圖4所示，在-20～+85℃溫度范圍內的最大改變是0.5%。注意第二個校準過程能夠檢測和顯現出具有截然不同的曲線形狀的離群點。
根據出產測驗本錢因素，一般狀況下BM器材是不履行第二個校準過程的。由于行業規范是只在一個溫度下測驗封裝器材，而第二次校準則需求在兩個溫度下對封裝器材進行準確的模仿測驗，所以參加具有高模仿精度要求的第二個測驗過程一般都會大幅度添加本錢。
愛特梅爾則開發出了一種新穎的辦法，能以盡量少的額定本錢來履行第二個測驗過程。傳統上，第二步測驗需求高精度丈量設備和雜亂的核算操作。此外，對每一個待測器材，第一步測驗的數據有必要存儲，然后在第二步測驗中康復。這些要求都會提高測驗本錢。愛特梅爾的專有技能充分運用BM單元自身具有的特性，把測驗設備要求降至最低：經過準確的外部基準電壓，運用板上ADC來履行丈量；運用CPU來履行有必要的核算任務；以及運用閃存來存儲第一步的丈量數據。因而，只需運用本錢十分低的測驗設備便能夠取得精度極高的成果。經過這種辦法，愛特梅爾便能夠以極低的額定測驗本錢來供給業界領先的功能。
結語
要最大限度地運用電池每次充電后的能量，盡量延伸電池組的壽數，同時又不獻身電池組的安全性，高的丈量精度至關重要。為了防止添加校準本錢，BMU的固有精度有必要盡可能地高。此外，經過能夠充分運用MCU板上資源的靈敏新穎的校準技能，便能夠最小本錢完成杰出的基準，消除溫度的影響。
一個10Ah電池的放電周期，分別是3h/1.5A，7h/0.6A，以及22h/60mA。溫度改變為±10℃，運用的是5mΩ的感測電阻。選用帶普通校準辦法的規范BMU，電荷積累中的差錯大于400mAh，在這個例子中適當于10Ah電池的4%以上。愛特梅爾的解決方案由于選用了整合有專有校準辦法的靈敏模仿規劃，能夠大大提高精度。根據這些改善，差錯可被降至20mAh以下，適當于0.2%。
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