電池容量是衡量電池性能的重要性能指標之一，它表示在一定條件下（放電率、溫度、終止電壓等）電池放出的電量，即電池的容量，通常以安培·小時為單位（簡稱，以A·H表示，1A·h=3600C）。任何使用電池供電產(chǎn)品或設(shè)備的人都會意識到準確的電池容量指示器的重要性。讓我們的設(shè)備在沒有任何警告的情況下突然死機是非常令人沮喪的。
我們給一個電池以恒流放電，放出多少電量就是這個電池的容量，但是鋰電池就不行，它有個最低放電電壓，即放電電壓不能低于2.75V，通常以3.0V為下限保護電壓。例如鋰電池容量是1000mAh,則充放電電流就1000mA,在電池最高電壓4.2V內(nèi)放到3.0V，放出來的容量才是電池最真實的容量。然而對于不同電壓的電池，我們就不能單純的用安時來代表容量，比如一塊12V 20AH的電池，一塊15V20AH的電池，哪怕都是20AH，供給相同功率負載，設(shè)備都能正常工作，但持續(xù)時間是不一樣的，所以標準容量應(yīng)該以功為單位。
傳統(tǒng)上，指示電池容量的最簡單方法是使用模擬比較器測量電池電壓，并在低于預定閾值時生成簡單的低電量警告。在已經(jīng)具有通用微控制器 (MCU) 的產(chǎn)品中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 可以獲取更準確的（數(shù)字）電壓讀數(shù)，將該讀數(shù)與一組預定義的電平進行比較，并生成更復雜的電池電量指示器。
但是，如果我們在負載條件可變的應(yīng)用中查看實際電池的電壓曲線，我們很快就會發(fā)現(xiàn)簡單的基于電壓的讀數(shù)可能會產(chǎn)生誤導。假設(shè)一個單串聯(lián)電池供電系統(tǒng)需要在電池電壓為 3.7V 時發(fā)出警報，這是基于約 15% 充電狀態(tài)（其中 0% 為空，100% 為空）的開路電壓 (OCV)已滿）。挑戰(zhàn)在于電池電壓可能會在穩(wěn)定之前多次超過 3.7V。系統(tǒng)可能會過早警告最終用戶并縮短運行時間，或者過晚發(fā)出警告并導致系統(tǒng)崩潰，甚至可能損壞硬件。
圖 1 是同一電池在不同溫度下響應(yīng)動態(tài)負載的示例。在低溫下使用較低的電流有助于耗盡電池的所有容量。放電深度 (DOD)（DOD = 1 – 真實充電狀態(tài)）使 X 軸標準化。電壓響應(yīng)似乎是兩種不同的動物！
圖 1：電池電壓對不同溫度下動態(tài)負載的響應(yīng)
老化是另一個問題。一旦電池的當前滿容量由于老化而低于其原始滿容量的 80%，它將很快下降到其壽命終止狀態(tài)。對于老化的電池，電壓 = 3.7V 可能表示幾乎沒有剩余容量。
在許多情況下，通用 MCU 的 ADC 精度通常不足以進行準確的充電狀態(tài)計算。對于某些電池，1mV 誤差會轉(zhuǎn)換為 1% 的充電狀態(tài)誤差。圖 2 是一個示例，其中 ±20mV 精度意味著平坦區(qū)域中 20% 的充電狀態(tài)誤差，假設(shè)我們需要 OCV。
圖 2：OCV 讀數(shù)誤差引起的 DOD 百分比誤差
此外，系統(tǒng)中的通用 MCU 可能有許多功能塊和許多并行進行的其他任務(wù)。它可能不是最節(jié)能的解決方案或最準確的電池電量指示器。但是通過添加一個小型外部專用電量計設(shè)備，我們可以獲得更準確和功率優(yōu)化的解決方案。
如果便攜式設(shè)備長時間處于空閑/低功耗狀態(tài)，則主 MCU（可能比專用儀表設(shè)備消耗更多功率）不必為了檢查電池狀況而喚醒并消耗功率. 雖然 MCU 可能需要幾毫安來測量和計算充電狀態(tài)，但離散量規(guī)消耗的電量僅為 MCU 消耗量的一小部分——平均電流為 20 至 30μA，睡眠模式開啟。采用適當?shù)碾娫垂芾砑夹g(shù)，它甚至可以降至 <2μA。
TI 的離散量規(guī)硬件專門為電池管理而設(shè)計。儀表設(shè)備以最小的功耗進行準確的測量。但是，如果沒有合適的電池模型和支持的電量計算法，測量值只是當前時刻的反映。TI 模型和儀表算法包含多種不同類型電池的電化學特性，并已在該領(lǐng)域的數(shù)百萬個系統(tǒng)中得到驗證。
此外，TI 分立式儀表提供附加功能，例如黑盒電池取證、健康指示和智能充電控制。準確的儀表設(shè)備有助于將電源管理提升到另一個級別，以增強客戶體驗。
最后但并非最不重要的一點是，百分比預測增加了產(chǎn)品的復雜性和智能性，并立即改善了最終用戶體驗。
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