電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
隨著智能手機(Smartphone)、平板計算機及MID在等手持及便攜式設備在市場上的大量推廣銷售，再加上各類型的使用程序(App)的多樣性及可用性越來越豐富，致使相關的手持及便攜式設備的配置越來越豪華，例如更快、更多核的使用解決機，更大的內存，更高辨別率的顯示屏、更高級的觸控控制，再加上許許多多為了讓使用程序(App)更好用的器件，如衛星定位、無線上網/藍牙、3D陀螺儀及相關的元器件，讓一個全計算機功能可以在一個手持或便攜式設備上實現。
相關于電子及半導體技術的進步，手持及便攜式設備卻有著體積及重量等的物理性極限。這個限制最緊要的就是給了手持及便攜式設備的能量儲存設備，也就是電池的大小及重量加上了限制。當然電池電能容量的大小，跟手持及便攜式設備的續航力有筆直的相關性，然而這一方面主題的探討，不在此過度的探討。
既然電池電能容量是固定的(當然這只是針對固定的一個時間而言，隨著長期的使用，電池存在老化的問題;也就是可以使用的電能容量相較于新電池時來的少)。電量計存在的目的，就是不管在哪個電池使用的時間點，可以精確的估算出電池剩余電量，更進一步的，根據目前設備的能耗狀況，估算出剩余可用時間。從使用者角度來看，倘若能更進一步的估算出看電影還可以看多長時間，打電話還可以打多長時間，甚至于要作視頻會議還可以講多長時間，玩游戲可以玩多長時間等等的時間估算，可以說是把電量計的功能提升到最高的境界。
下面我們就最緊要的電量計技術做進一步分解：
電壓查表法來計算剩余電量
自從手持及便攜式設備被開發出來，電池技術就被廣泛使用在這些裝置上。在實際運用的角度來看，電池剩余電量的精度，一直是使用者要求的重點之一，任何人都不希望看到剩余電料顯示還有30%，可是下一秒鐘或是接一個電話，或是打開相機準備照相，結果卻是斷電收場。當然這種狀況在早期featurephone時代是常常發生，緊要是因為當時設備的功能單純，能耗相對的也較少，一顆滿電的電池芯用個3~5天都不是問題。所以當時的電量計的式設計很簡單，就是用量測電壓，透過查表、或是簡單的計算來決定剩余電量。
相關于智能手機的時代，一顆滿電的電池只能用個一天的狀況，倘若電量指示還有30%，下一個動作卻讓設備筆直斷電，恐怕消費者都沒法接受。
電壓查表法的優勢是成本低最低，能耗也很低。缺點是精度也最相對較低，且SOC會隨著負載的變化而上下跳動，當電池老化之后，這種跳變的現象會更加分明。
庫侖計
庫侖計，顧名思義就是電池電荷的累計。通過檢流電阻測試充放電電流，沖進去的電量就是電池的容量。總容量減去放出的容量就是電池剩余容量。
此辦法實現相對簡單，且原理容易理解，是目前使用比較多的一種計算辦法，但是，并無法作為真正的電池電量計算使用。辦法最大的問題在于兩點，一是累計誤差，隨著時間的推進，誤差會越來越大;二是電池的充入電量和放出電量是不相等的，在不同的負載、溫度等條件下，容量差別更大，最典型的就是常溫滿電的電池在低溫下只能放出很少的電量。
所以，庫侖計一般只是作為電量計算的輔助工具，要配合其他設備或采樣數據進行修正使用。
透過測試電壓電流及溫度加上算法來計算剩余電量
這是比較典型的電量計計算辦法，正常使用條件下通過庫侖計計算電量，在特定條件下通過電壓或溫度進行補償。對新電池來說可以比較精確的計算出剩余電量，可是當電池老化之后精度就逐步降低，這緊要是因為庫侖計的計算基礎事先要知道目前電池的總容量，再根據量測到的當前的電壓、電流以及溫度，來計算用掉的容量之后，估算出剩余電量。可是當電池老化之后，隨之而來的就是總容量變少，這個時候倘若還是用新電池的總容量當成計算的基礎，剩余電量的計算誤差就會越來越大。
這個方式的優勢是期初精度很高，缺點有：
市場使用狀況分解
由于國內手持及便攜設備大體可以分成兩個部份，一是智能手機；二是平板計算機/MID。針對這兩個市場的使用，目前這兩個區塊的緊要參考設計還是由Ap廠家來供應。例如智能手機的Qualcomm，Broadcom，MTK，nVIdia，Samsung，Hisilicon(海思)等，以及平板計算機/MID的全志，炬力，瑞芯微，中星微等。
由于國內大部的手持及便攜式設備廠家在開發新的產品時，都非得仰賴Ap廠供應技術支持，所以對原廠的參考設計，除了布線之外，對元器件的使用大多不做更動。所以只要原廠的參考設計用了某一廠家的電量計，或是如Qualcomm，Broadcom，MTK等用了自己pMIC內的庫侖計，再通過Ap的計算來實現電量計功能。目前在市場上由于蘋果手機及平板的原始設計用的是TI的辦法，所以在市場上，TI可以說是在電量計耕耘最久，市場占有率最大的廠商。其次是由于Samsung大量采用Maxim的電量計辦法，所以Maxim可以說是保有電量計市場二哥的位置。
其余的無論是把庫侖計放在pMIC內，亦或是如Cellwise的加上自學習功能的電量計，都是最近這兩年進到市場的辦法。之所以會有這個趨勢，最緊要的原由是消費者開始要求設備的電量指示的精度。這個要求反應在所有手持及便攜式設備的操作系統(iOS，Android，Windowsphone)，還有各類的App上。由這個趨勢也可以清楚的看出，電量計在手持及便攜式設備上所扮演的角色也越來越緊要了。
結語
電量計在手持及便攜式設備，尤其是智能手機及平板計算機/MID使用的緊要性隨著Ap廠家把庫侖計加入pMIC，供應電量計的功能，已經被突顯出來了。可是這只是起步，由于電量計是在手持及便攜式設備內最知道電池的芯片，因此要怎么樣透過這個特點，延長電池的使用壽命，會是下一個可以延續的使用。
更進一步的是，在手持及便攜式設備的使用中，智能手機及平板計算機/MID只是其中的一環。鋰電池的使用非得要有精確電量計的使用，會隨時被開發出來，今朝可見的是在消費市場上的便攜式移動電源就是一個很好的例子。不具備電量計的移動電源售價大概都在美金100元以下，可是像Lifetrons銷售的移動電源，由于帶有00~99的電量指示，可以將售價訂在美金240元。這個差異不代表電量計的價格，但卻代表消費者心目中電量計的價值。
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