電池容量計(jì)技術(shù)原理詳細(xì)解析

　隨著環(huán)保意識的逐漸加強(qiáng)，世界各國競相開展環(huán)保汽車的研制，我國也正在投入資金開發(fā)以電池為動力的電動汽車。而電動車必不可少的儀器就是電池容量計(jì)，就象普通汽車的油量表一樣，告訴使用者電池還剩余多少容量，能夠行駛多少公里。實(shí)際上，不僅電動車需要電池容量計(jì)，許多使用電池的場合都對此有迫切的要求。傳統(tǒng)的對電池監(jiān)視的手段僅僅是一塊電壓表，而電壓卻不能準(zhǔn)確反映電池的容量，經(jīng)常出現(xiàn)電壓正常，卻無容量的現(xiàn)象。作為使用者常常感到困惑的就是不知電池還能使用多久，因此影響到許多關(guān)鍵場合的使用，還易出現(xiàn)誤判引起事故。因此研制一臺反映電池容量的儀器就顯得十分必要了。目前國外已有同類產(chǎn)品問世，但可能由于技術(shù)保密的原因，未見介紹其實(shí)現(xiàn)的方法。
　　本文以電動車為使用對象，提出了一種采用電量計(jì)量方法實(shí)現(xiàn)的電池容量計(jì)，可在一定條件下計(jì)量電池容量。它基于這樣一種原理，即對電池充進(jìn)能量和放出能量進(jìn)行計(jì)算并乘以相應(yīng)的損失系數(shù)從而指示電池的容量（該系數(shù)應(yīng)考慮到充電效率及電池放電電流大小以及其它因素對電池容量的影響）。
　　電池容量計(jì)基本原理
　　電池的容量除了一些電池本身的因素外，主要取決于充電量和放電量，顯然如果始終能記錄下電池的充放電情況就可以測出容量。我們設(shè)想在傳統(tǒng)的單一電池上裝備這種稱之為電池容量計(jì)的儀器以達(dá)到顯示容量的目的。該容量計(jì)動態(tài)監(jiān)視電池充進(jìn)電量的總和及放出總電量并運(yùn)算后直觀顯示。影響電池容量的其它因素綜合為一個(gè)損失系數(shù)，該系數(shù)乘以充放電量的算數(shù)和即為電池剩余容量。由于電池的種類、大小、性能不盡相同，損失系數(shù)是不相同的，主要靠試驗(yàn)獲得，故這里不討論系數(shù)問題，只研究完成計(jì)量電量功能的電路。
　　電池充放電有多種方式，恒流、限壓、脈沖、負(fù)脈沖等等，所以簡單地用電流乘以時(shí)間計(jì)量容量的方式無法適應(yīng)除恒流外的其他方式，而積分方式又不能適應(yīng)負(fù)脈沖充電的需要，同時(shí)它需要時(shí)間參數(shù)，亦不太適合。顯然電池容量計(jì)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足多數(shù)的充放電方式。無論何種充電方式，其影響電池容量的關(guān)鍵參數(shù)即為電流和時(shí)間，負(fù)脈沖充電情況下只是同時(shí)有負(fù)電流。為此我們設(shè)計(jì)了如下工作方式的電池容量計(jì)電路，原理方框圖見圖1。
　　首先監(jiān)測電池的充放電電流，將其轉(zhuǎn)換為電壓信號后放大，送入電壓頻率轉(zhuǎn)換器使其變?yōu)轭l率信號，最后送入計(jì)數(shù)器記錄脈沖的個(gè)數(shù)，通過一定方式將計(jì)數(shù)值顯示出來，這就構(gòu)成了一臺電池容量計(jì)。實(shí)際上，頻率的高低代表了電流的大小，電流大則頻率高，在同一時(shí)間內(nèi)記錄的脈沖個(gè)數(shù)就多，反之亦然。而充放時(shí)間亦反映在對脈沖的計(jì)數(shù)上，時(shí)間長則計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)多。如此，就利用計(jì)數(shù)方式完成了對電池充放電量的計(jì)算。
　　
　　圖1電池容量計(jì)原理框圖
　　絕對值放大器和可逆計(jì)數(shù)器二者的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對充電中放電間隙（即負(fù)脈沖充電）的計(jì)量，同時(shí)用一套電路完成了充放電兩個(gè)方向的計(jì)算。充電時(shí)正向計(jì)數(shù)，放電時(shí)反向計(jì)數(shù)（減數(shù)），用電流的流向控制可逆計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方向。