Cum se proiectează un contor de baterie (indicator de nivel al bateriei)?

Toate tipurile de baterii reîncărcabile sunt din ce în ce mai populare în viața noastră. Fiecare dispozitiv electronic mobil și echipament electric are propriul pachet de baterii. Monitorizarea stării bateriei este necesară și utilă pentru utilizatorul final.
Cum să monitorizezi capacitatea rămasă a bateriei, cu alte cuvinte, cât timp funcționează bateria în mod normal? Există trei algoritmi pentru a măsura capacitatea rămasă a bateriei: „Căutare curbă tensiune-capacitate”, „Acumulare curent” și „Urmărire impedanță”.
Firstly, we discuss "Voltage-Capacity-Curve Lookup" method, hereby we name it as VCL. This algorithms is the simple technology in all three ways. VCL is mornitoring the battery terminal voltage and comparing measured value with build-in fixed voltage-capacity table then give a result of relative remain capacity status. For different chemical battery type, the voltage-capacity curve is different. Further, even for a same battery pack, this curve will be different at higher or lower discharging current. So it is easy to understand why this method only get a gross or rough result. Generally, VCL battery monitor products have 10%~20% relative remain capacity tolerance.
As an example, BG1-XXXX is cited here. You can double click the blue topic words to get more details data of this battery meter or indicator.

HBG1-XXX Series Battery Meter (Battery Fuel Gauge)
Indicator de nivel al bateriei seria BG1-XXX (indicator de nivel al nivelului de combustibil al bateriei)  Feature
 Designed for 3.6V~48V Li-ion/polymer, or NiMH, or Lead-Acid battery packs.
 5 segments LED indicator, 10% capacity resolution.
 Build-in MCU chip, accurate measure battery capacity.
 Very slim size: 42x22x5 mm, Fixed easily: self-sticky bottom sheet.
 Reverse polarity protection.
HBG1-LX (X=1~10) for 1~10series Li-ion/polymer battery-pack
HBG1-NXX (XX=3~40) for 3.6V~48V NIMH battery-pack
HBG1-AXX (XX=6~48) for 6V~48V lead-acid battery.

The advantage of this type battery monitor indicator is simple but low cost. If 10%~20% accuracy level can meet your requirements, VCL is the best recommended.

Secondly, we introduce "Current-Accumulating" algorithms ( hereby called CA), this method also named "Coulomb Calculator" or "current integration" . Battery monitor with CA function tracks the remaining capacity of a battery using the Current Accumulator. CA method maintains a net accumulated total of current flowing into and out of the battery. Generally, there are two registers used in these devices , one register for accumulating only charging current, and the other one for accumulating discharging current. Use CA function, a battery monitor not only calculates relative remaining capacity , but also measures absolute capacity (how many Ah or mAh). Comparing with “Voltage-Capacity-Curve Lookup”method, CA algorithm has a higher accuracy level (generally can reach +-5% ), but needs an extra current sensor, and this will lead a more complex wiring installation.
BG2-XXXX battery meter and BG3-XXXX battery monitor from Green Digital Power-Tech are all using this method. Following tables give a brief introduction.

HBG2-XXX-X Digital Battery Monitor Meter
BG2-XXX-X Monitor digital de baterie  Feature
 Designed for 6.4V~48V Li-ion/polymer, LiFePo4, NiMH, NiCd or Lead-Acid battery.
Digital display,  monitor  voltage / current and capacity easily.
 Build-in AVR chip, accurate measuring battery parameters.
 Montare ușoară: 4 găuri M3 incluse.
 Protecție la polaritate inversă la intrare.
Curent maxim permis: 5A, 10A, 18A sau 28A (selectat după ultimul număr al sufixului)
Cu conector de control ON/OFF în placă.
Dimensiuni: LxlxA=98x35x25mm

Indicator de nivel al bateriei din seria HBG-3-XXX (afișaj LCD)
Indicator de nivel al bateriei seria BG-3-XXX (afișaj LCD)  Caracteristică
Conceput pentru pachete de baterii Li-ion/polimer, NiMH sau plumb-acid de 6V~48V.
Panou de afișare LCD cu cost redus, citire ușoară a tuturor parametrilor bateriei
 Cip AVR MCU încorporat, măsură precisă tensiunea bateriei, curentul, indicatorul de nivel al combustibilului.
 Carcasă standard pentru contoare industriale, ușor de montat și fixat.
 Protecție la polaritate inversă.
Sunt furnizate senzor de curent și senzor de temperatură.



Al treilea algoritm se numește tehnologia Impedance Track™ (IT). Această metodă este o marcă înregistrată a companiei Texas Instruments (TI). TI a susținut că acest algoritm are o precizie mai mare decât metodele de căutare a curbei de tensiune-capacitate și de acumulare de curent. Dacă sunteți interesați, puteți vizita site-ul web al TI pentru a afla mai multe detalii despre această tehnologie.

Există trei modalități de a afișa capacitatea rămasă a unui pachet de baterii. Cea mai simplă metodă este utilizarea unei matrice de LED-uri, cum ar fi indicatorul de baterie BG1-XXXX. O metodă mai atractivă și puțin mai scumpă este utilizarea unui panou de afișare LCD, cum ar fi monitorul de baterie BG2-XXXX (sau numit contor de baterie). Dacă dispozitivul dvs. are un port de comunicație SMBus, BMS-Lxx poate utiliza acest protocol pentru a transfera toate contoarele de baterie către dispozitivul utilizatorului.