便携式电子设备依靠电池作为唯一的电源。无论您使用智能手机，健身追踪器，运动相机，室外导航设备，相机还是手持收发器，我们都遇到了电池电量不足的意外警告。在大多数情况下，这样的警告信息仅是带来不便，但是对于安全和紧急设备而言，后果可能是可怕的。

因为我们非常依赖依靠电池供电的电子设备，所以设备能够准确地测量功率水平至关重要。早期的电池供电设备试图通过电池电压和负载电流的组合来确定电池状态，但没有考虑电池的充电状态。该设备的电路保护功能通常包括欠压切断功能，该功能可能过早调用，导致意外关机，这都是因为未确定电池的充电状态。

本博客探讨了如何在电池供电的设计中准确评估电池的充电状态。

电量监测到电池的电量

由于电池材料，其化学性质和环境温度所引起的变量，通过测量电池电压进行的电量计量是不可靠的。而且，电池阻抗会随着充电状态和电池寿命的变化而变化，从而使精确测量变得更加复杂。每种电池类型的化学成分都会产生独特的放电特征，其中一些比其他类型更适合基于电压的充电状态。一些电压和负载电流放电曲线非常浅，使得电压燃料表只能显示100％或平坦。

电池的充电和放电电流的测量（称为库仑计数）是估计充电状态的另一种方法。结合电池寿命和自放电特性，库仑计数方法效果很好。

充电状态对于安全性和消费者体验的重要性

随着越来越多的精通技术的消费者群体，对于任何手持式消费类电子设备而言，确定并呈现具有高精确度的电池充电状态已成为当今至关重要的成功因素。追求采用一种真正准确的方法来预测电池的充电状态，这促使许多制造商根据特定的应用和用例场景来表征每个电池。这会导致产品进入市场的时间延迟，并且如果未在内部执行，则需要将其运送到第三方供应商。但是，某些电池（例如锂离子电池）在运输方面受到越来越严格的监管。该法规不仅包括处理电池的后勤性质，还包括装运时所含的电量。

除了涉及电池运输的法规外，在日常使用和存储期间要在安全的工作参数范围内维持相对易变的电池（其中许多电池能够提供数百安培的电流），还需要在设计中进一步集成电子监控器。售后电池供应商为了节省成本而不关注电池安全性所构成的威胁已导致设备制造商在其电池和最终产品设计中增加了加密电池认证技术。

衡量充电状态挑战

如上所述，要能够准确地测量电池的充电状态并将其显示在电量计上，不仅需要考虑工作功耗，还需要考虑待机时的功耗。在运输和仓储期间，将设备放在柜子中或“放在盒子里”时汲取的静态电流也需要考虑。电量计量本身自然会消耗能量，因此在计算电池可携带的电量以及消费者收到设备后是否有足够的电量可用于操作设备时，需要将其计入计算中。作为消费者，我们喜欢在打开包装盒后立即使用东西，而不必在使用前给它们充电。为了保持准确的燃油表指示开箱即用，需要始终保持关联的电路接通。关闭燃油表，直到消费者打开箱子并打开产品，这意味着充电状态指示可能不正确。请注意，为安全起见，在运输和仓储期间，如果温度过高或组件故障导致发生短路情况，则应使电池保护功能（温度，电流和电压监控）保持启用状态。

准确的荷电状态测量解决方案

低功耗Maxim Integrated MAX1730x系列是一个在3mm x 3mm封装中包含电量计，保护和认证功能的IC示例。MAX17301适合测量锂离子或锂聚合物电池的充电状态，当输出FET处于活动状态时，静态电流极低，仅为24µA，在活动休眠期间可低至18µA。通过禁用负载FET，电流可以降至0.1µA。该IC提供了全面的电池健康和安全保护功能，包括过电压（取决于温度），过充电电流，电池温度过低/过高，电压过低以及过放电/短路。MAX1730x的其他特性包括单线和I 2C外设接口，用于与主机微控制器通信，因此它可以读取MAX1730x的数据和控制寄存器。