あらゆる種類の充電式電池は、私たちの生活の中でますます普及しています。あらゆるモバイル電子機器や電気機器にはバッテリーパックが搭載されており、エンドユーザーにとってバッテリーの状態を監視することは必要かつ有用です。
バッテリーの残容量、つまりバッテリーが正常に動作し続ける期間をモニタリングするにはどうすればよいでしょうか？バッテリーの残容量を測定するアルゴリズムには、「電圧容量曲線ルックアップ法」、「電流積算法」、「インピーダンストラック法」の3つがあります。
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)
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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 | |
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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
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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. | |
| 取り付け簡単：4 x M3 穴が設けられています。 | |
| 入力逆極性保護。 | |
| 最大許容電流: 5A、10A、18A、または28A (最後のサフィックス番号で選択) | |
| ボード内にON/OFF制御コネクタ付き。 | |
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サイズ：長さx幅x高さ=98x35x25mm |
HBG-3-XXXシリーズ バッテリーゲージインジケーター（LCDディスプレイ）
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特徴 |
| 6V〜48Vのリチウムイオン/ポリマー、ニッケル水素、鉛蓄電池パック用に設計されています。 | |
| 低コストの LCD ディスプレイパネル、すべてのバッテリーパラメータを簡単に読み取り可能 | |
| AVR MCU チップを内蔵し、バッテリー電圧、電流、容量、燃料ゲージを正確に測定します。 | |
| 業界標準のメーターケース。取り付けや固定が簡単です。 | |
| 逆極性保護。 | |
| 電流センサーと温度センサーが付属しています。 | |
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3つ目のアルゴリズムは、Impedance Track™（IT）テクノロジーと呼ばれます。この手法は、Texas Instruments（TI）社の商標です。TI社は、このアルゴリズムは電圧容量曲線ルックアップ法や電流積算法よりも精度が高いと主張しています。ご興味があれば、TI社のウェブサイトでこのテクノロジーの詳細をご覧ください。
バッテリーパックの残容量を表示する方法は3つあります。最も簡単な方法は、BG1-XXXXバッテリーインジケーターのようなLEDアレイを使用することです。見た目は良く、少し高価ですが、BG2-XXXXバッテリーモニター（またはバッテリーメーター）のようなLCDディスプレイパネルを使用する方法もあります。デバイスにSMBus通信ポートが搭載されている場合、BMS-Lxxはこのプロトコルを使用してすべてのバッテリーメーターをユーザーのデバイスに転送できます。