相對(duì)于電子及半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步， 手持及便攜式設(shè)備卻有著體積及重量等的物理性極限。這個(gè)限制最主要的就是給了手持及便攜式設(shè)備的能量儲(chǔ)存設(shè)備， 也就是電池的大小及重量加上了限制。當(dāng)然電池電能容量的大小，跟手持及便攜式設(shè)備的續(xù)航力有直接的相關(guān)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(dāng)然這只是針對(duì)固定的一個(gè)時(shí)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(shí)來的少)。電量計(jì)存在的目的， 就是不管在哪一個(gè)電池使用的時(shí)間點(diǎn)，可以精確的估算出電池剩余電量， 更進(jìn)一步的， 依據(jù)目前設(shè)備的能耗狀況， 估算出剩余可用時(shí)間。從使用者角度來看， 如果能更進(jìn)一步的估算出看電影還可以看多久， 打電話還可以打多久，甚至于要作視頻會(huì)議還可以講多久， 玩游戲可以玩多久等等的時(shí)間估算， 可以說是把電量計(jì)的功能提升到最高的境界。
下面我們就最主要的電量計(jì)技術(shù)做進(jìn)一步分析：

電壓查表法來計(jì)算剩余電量

自從手持及便攜式設(shè)備被開發(fā)出來， 電池技術(shù)就被廣泛使用在這些裝置上。在實(shí)際運(yùn)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(diǎn)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(gè)電話， 或是打開相機(jī)準(zhǔn)備照相， 結(jié)果卻是斷電收?qǐng)?。?dāng)然這種狀況在早期feature phone時(shí)代是經(jīng)常發(fā)生， 主要是因?yàn)楫?dāng)時(shí)設(shè)備的功能單純， 能耗相對(duì)的也較少， 一顆滿電的電池芯用個(gè)3~5天都不是問題。所以當(dāng)時(shí)的電量計(jì)的式設(shè)計(jì)很簡單， 就是用量測(cè)電壓， 透過查表、或是簡單的計(jì)算來決定剩余電量。

相對(duì)于智能手機(jī)的時(shí)代， 一顆滿電的電池只能用個(gè)一天的狀況， 如果電量指示還有30%， 下一個(gè)動(dòng)作卻讓設(shè)備直接斷電，恐怕消費(fèi)者都沒法接受。
電壓查表法的優(yōu)點(diǎn)是成本低最低， 能耗也很低。缺點(diǎn)是精度也最相對(duì)較低， 且SOC會(huì)隨著負(fù)載的變化而上下跳動(dòng)，當(dāng)電池老化之后， 這種跳變的現(xiàn)象會(huì)更加明顯。

庫侖計(jì)

庫侖計(jì)， 顧名思義就是電池電荷的累計(jì)。通過檢流電阻檢測(cè)充放電電流， 沖進(jìn)去的電量就是電池的容量。總?cè)萘繙p去放出的容量就是電池剩余容量。

此方法實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡單， 且原理容易理解， 是目前使用比較多的一種計(jì)算方法， 但是， 并無法作為真正的電池電量計(jì)算使用。方案最大的問題在于兩點(diǎn)， 一是累計(jì)誤差，隨著時(shí)間的推進(jìn)， 誤差會(huì)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(fù)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(jì)一般只是作為電量計(jì)算的輔助工具， 需要配合其他設(shè)備或采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行修正使用。

透過檢測(cè)電壓 電流及溫度 加上算法來計(jì)算剩余電量

這是比較典型的電量計(jì)計(jì)算方案， 正常使用條件下通過庫侖計(jì)計(jì)算電量， 在特定條件下通過電壓或溫度進(jìn)行補(bǔ)償。對(duì)新電池來說可以比較精確的計(jì)算出剩余電量， 可是當(dāng)電池老化之后精度就逐步降低，這主要是因?yàn)閹靵鲇?jì)的計(jì)算基礎(chǔ)事先要了解目前電池的總?cè)萘浚?再依據(jù)量測(cè)到的當(dāng)前的電壓、電流以及溫度， 來計(jì)算用掉的容量之后， 估算出剩余電量?？墒钱?dāng)電池老化之后，隨之而來的就是總?cè)萘孔兩伲?這個(gè)時(shí)候如果還是用新電池的總?cè)萘慨?dāng)成計(jì)算的基礎(chǔ)， 剩余電量的計(jì)算誤差就會(huì)越來越大。

這個(gè)方式的優(yōu)點(diǎn)是期初精度很高， 缺點(diǎn)有：


市場(chǎng)應(yīng)用狀況分析

由于國內(nèi)手持及便攜設(shè)備大體可以分成兩個(gè)部份， 一是智能手機(jī)；二是平板計(jì)算機(jī)/MID。針對(duì)這兩個(gè)市場(chǎng)的應(yīng)用，目前這兩個(gè)區(qū)塊的主要參考設(shè)計(jì)還是由AP廠家來提供。例如智能手機(jī)的Qualcomm， Broadcom， MTK， nVIdia， Samsung， Hisilicon(海思)等， 以及平板計(jì)算機(jī)/MID的全志， 炬力， 瑞芯微， 中星微等。
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由于國內(nèi)大部的手持及便攜式設(shè)備廠家在開發(fā)新的產(chǎn)品時(shí)， 都必須仰賴AP廠提供技術(shù)支持， 所以對(duì)原廠的參考設(shè)計(jì)，除了布線之外， 對(duì)元器件的使用大多不做更動(dòng)。所以只要原廠的參考設(shè)計(jì)用了某一廠家的電量計(jì)， 或是如Qualcomm， Broadcom， MTK等用了自己PMIC內(nèi)的庫侖計(jì)，再通過AP的計(jì)算來實(shí)現(xiàn)電量計(jì)功能。目前在市場(chǎng)上由于蘋果手機(jī)及平板的原始設(shè)計(jì)用的是TI的方案， 所以在市場(chǎng)上， TI可以說是在電量計(jì)耕耘最久， 市場(chǎng)占有率最大的廠商。其次是由于Samsung大量采用Maxim的電量計(jì)方案， 所以Maxim可以說是保有電量計(jì)市場(chǎng)二哥的位置。

其余的無論是把庫侖計(jì)放在PMIC內(nèi)， 亦或是如Cellwise的加上自學(xué)習(xí)功能的電量計(jì)，都是最近這兩年進(jìn)到市場(chǎng)的方案。之所以會(huì)有這個(gè)趨勢(shì)， 最重要的原因是消費(fèi)者開始要求設(shè)備的電量指示的精度。這個(gè)要求反應(yīng)在所有手持及便攜式設(shè)備的操作系統(tǒng)(iOS， Android， Windows Phone)， 還有各類的APP上。由這個(gè)趨勢(shì)也可以清楚的看出， 電量計(jì)在手持及便攜式設(shè)備上所扮演的角色也越來越重要了。

結(jié)語

電量計(jì)在手持及便攜式設(shè)備， 尤其是智能手機(jī)及平板計(jì)算機(jī)/MID應(yīng)用的重要性隨著AP廠家把庫侖計(jì)加入PMIC， 提供電量計(jì)的功能， 已經(jīng)被突顯出來了?？墒沁@只是起步，由于電量計(jì)是在手持及便攜式設(shè)備內(nèi)最了解電池的芯片， 因此如何透過這個(gè)特點(diǎn)， 延長電池的使用壽命， 會(huì)是下一個(gè)可以延續(xù)的應(yīng)用。

更進(jìn)一步的是， 在手持及便攜式設(shè)備的應(yīng)用中， 智能手機(jī)及平板計(jì)算機(jī)/MID只是其中的一環(huán)。鋰電池的應(yīng)用必須要有精確電量計(jì)的應(yīng)用，會(huì)隨時(shí)被開發(fā)出來， 現(xiàn)在可見的是在消費(fèi)市場(chǎng)上的便攜式移動(dòng)電源就是一個(gè)很好的例子。不具備電量計(jì)的移動(dòng)電源售價(jià)大概都在美金100元以下，可是像Lifetrons銷售的移動(dòng)電源， 由于帶有00~99的電量指示，可以將售價(jià)訂在美金240元。這個(gè)差異不代表電量計(jì)的價(jià)格， 但卻代表消費(fèi)者心目中電量計(jì)的價(jià)值。

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