只要有機會，我就會對手機進行充電，因為不想面對手機沒電的情況，也不想電池被過度使用，想盡力延長它的壽命。即使這么關(guān)心它，我前段時間還是發(fā)現(xiàn)手機電池的消耗速度明顯加快了，于是決定將電池電量耗盡以糾正電量計算的誤差，然后就發(fā)現(xiàn)電量計量數(shù)據(jù)在到了 1% 以后就長時間不變了，我讓手機死命工作好久以后才使它實現(xiàn)了自動關(guān)機。

根據(jù)我對電量計算方法的理解，我的 iPhone 手機使用的是庫倫電量計，這是一種理論上完全正確、實際上有不足的計算方法，它所帶來的問題是累積誤差，上面所說我的手機的反應(yīng)就是由這種累積誤差導(dǎo)致的，數(shù)據(jù)已經(jīng)告訴系統(tǒng)快沒電了，但電池里其實還有很多電可用，所以它就停在 1% 那個地方不動了，直到電池真的被耗盡、電池電壓低到關(guān)機閾值才真的實現(xiàn)關(guān)機，這個現(xiàn)象其實讓我對手機的信息顯示產(chǎn)生了懷疑的結(jié)果。

庫倫電量計的實現(xiàn)方法大概是這樣的：

通過一個電阻將流入、流出電池的電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，再用 A/D 轉(zhuǎn)換器將此信號轉(zhuǎn)化為可計數(shù)的數(shù)據(jù)信息，電流流入則使計數(shù)器數(shù)值增加，電流流出則使計數(shù)器數(shù)值減少。計數(shù)器的數(shù)值是經(jīng)過標定的，電池被充滿的時候要使計數(shù)器的數(shù)值為滿幅度值，電池被耗盡的時候要使計數(shù)器的數(shù)值為 0，只有經(jīng)過標定后的計數(shù)值才能與準確的電量數(shù)據(jù)對應(yīng)起來。

這種庫倫計量的方法看起來是非常合理的，但是有些誤差卻無法被避免。

人們雖然可以將電流檢測和 A/D 轉(zhuǎn)換器設(shè)計到非常精確的程度，但是怎么精確都會有誤差存在，這是進行 A/D 轉(zhuǎn)換時不得不面對的事實。

電池自身的放電不能被庫倫電量計檢測到，因為這部分電流不會經(jīng)過電流檢測電阻，而且這種自放電還隨著電池的溫度在發(fā)生變化，想對它進行評估以糾正其導(dǎo)致的誤差也是一件難事。下圖顯示了溫度與電池自放電之間的關(guān)系：

使用不同的放電率對電池進行放電，電池的容量是不相等的，也就是說電池容量隨電流的大小在發(fā)生變化，你想單純用電流信息對電量進行計算是有明顯不足的。

當溫度發(fā)生變化的時候，電池的容量也變了，你只計量電流量怎能反應(yīng)電池的真實容量呢？

電池在實際使用中所面臨的狀況是千差萬別的，所有的問題都可能導(dǎo)致電量計算誤差的存在，而且誤差還會隨著時間的延長而積累起來。

我不知道這些內(nèi)容是否已經(jīng)將可能導(dǎo)致電量計算誤差的所有因素涵括了，我也沒有見過誰這么詳細的去羅列這些問題，但還是不能排除從直覺上看庫倫電量計都是最合理的設(shè)計的結(jié)論，所以市場上的早期玩家都是庫倫電量計的擁躉，而且掌握了大量的市場。

庫倫電量計雖有不足，但畢竟被大量使用著，我的 iPhone 里就是用的這樣的東西，或許你的手機也是。根據(jù)它的實現(xiàn)原理，你需要經(jīng)常對它進行標定以糾正其累積誤差，這可以利用三個時間點來進行：電池充滿時，電池耗盡時，電池休息好了的時候，這幾種狀態(tài)下都可以對電池的容量進行比較準確的評估，把握好了就可以把誤差壓到一定的范圍內(nèi)，如下圖所示：

本文開頭說的把電池耗盡就是在為糾正電量誤差提供條件，而充滿則是經(jīng)常都在進行，所以就不用特別操作了。但是即便如此，準確的電量數(shù)據(jù)還是很難獲得，因為所謂的充滿都是以充電截止電壓和充電截止電流為指標來做的判斷，所謂的耗盡是以放電截止電壓來做的判斷，而這些都是存在實施誤差的，而且開展的過程也在不斷改變電池本身的容量。

所謂的電池休息好了是指電池在既不充電、也不放電的狀態(tài)下靜置一段時間以后的狀態(tài)，這時候的電池電壓是穩(wěn)定的，測得該數(shù)據(jù)以后就可以將此數(shù)據(jù)和實際的電量數(shù)據(jù)連接起來，這種評估電池電量的方法被稱為開路電壓查表法。

在實施所有這些方法的時候，我們都需要知道電池的實際容量是多少，但通常一個設(shè)計者只能知道電池最初的額定容量，最初的實際容量會因電池的不同個體而不同，初始容量相同的電池在實際使用中的容量衰減速度也是不同的，因為有很多影響容量衰減速度的因素存在（溫度、充放電電流、電壓等），除了上面已經(jīng)提供的信息以外，我經(jīng)常用到的還有下面兩幅圖，它們分別說明了充電電壓和充電電流對電池容量和循環(huán)壽命的影響。

為了彌補大電流充電對電池壽命的影響，現(xiàn)在流行的快充常常會主動降低充滿電壓的閾值，雖然這會造成其當前充電量的損失，但是對提升電池壽命有幫助。又由于可以快充，用戶對當前容量的降低不會太敏感，再加上電池容量通常都很大，用戶實際上的感受都會比較好。如果哪一天我也開始使用具有快充功能的手機了，我會主動不使用它的快充特性，這樣便從技術(shù)的角度為手機實現(xiàn)長壽命提供了幫助。這里提到的長壽法要如何實施是值得思考的，但我并不想在這里說出答案，避免剝奪了讀者自己思考的機會。

設(shè)計更好的電池電量計的方案其實就隱藏在上面已經(jīng)述及的內(nèi)容中，只是其實施其實也是個大工程，這需要對電池特性有充分的理解，也需要強大的數(shù)據(jù)處理能力。當我在幾年前看到立锜推出的第一代電量計產(chǎn)品 RT9420/RT9428 時，我便意識到自己所在的立锜科技已經(jīng)不是一個單純的模擬 IC 供應(yīng)商了。現(xiàn)在立锜又推出了更加完善的第二代產(chǎn)品 RT9422，我便知道它的能力又上了一個臺階。這些產(chǎn)品都有什么樣的特性呢？限于篇幅限制，主要是不想一次性給讀者太多的閱讀壓力，這里就不細說了，請真正感興趣的讀者到立锜科技官網(wǎng)輸入型號進行查詢吧，點擊文末的閱讀原文可以快速前往。