如何测定手机电池的电量
最近看到不少帖子说手机电量问题，站在技术角度我来来解释这些问题：
1）电量检测法-电压检测：
&&&此检测检查电池两端电压来判断电池容量，此检测方法99%的手机采用，成本低，但误差也是非常大，会造成电量检测不准确，不同厂家的电池，电压与容量曲线也是不同，下面一些数据概括了电压与容量的关系。
& 先给出个表格：如下，
%是电池的剩余容量，右侧是对的电池的开路电压(OCV).
&100%.......4.20V
&90%........4.06V
&80%........3.98V
&70%........3.92V
&60%........3.87V
&50%........3.82V
&40%........3.79V
&30%........3.77V
&20%........3.74V
&10%........3.68V
&5%..........3 .45V
&0%..........3.00V
&以下是这个表格的来龙去脉.
&首先几个个概念解释:
&1.&&0CV~pen
circuit voltage的缩写，开路电压。
&2.&&锂离子电池:本篇讨论的是目前机上普片采用的以4.2V
恒压限流充电的单节锂离子电池
电池容量的计算单位，实际就是电池中可释放为外部使用的电子总数。折合物理上的标准单位就是大家熟悉的库伦。库伦的国际单位为电流乘与时间的安培
秒，1mAH=0.001安培*3600秒=3.6库伦，mAH不是标准单位，但可方便的用于计量和计算。比如一颗900mAH的电池，可以提供
300mA的恒流持续3个小时的供电能力。
&4.fuel gauging
:点亮计算，原在是油量计量，后在电化学上被引用为电量计量的意思。
&最科学的并且是最原始的电池电量计算方法是对流经的电子流量统计，即库仑计(coulomb
count).要想获得锂离子电池的电量使用的正确情况，只有用库仑计。就像大家家里的水量计量用的水表的作用原理，要计算流经的电荷的多少才能获得锂离
子电池的电量使用情况。
&5. 锂离子电池电压与容量的关系
& 但是锂离子电池有一个对电量计算很有用的特性，就是在放电的时候，
电池电压随电量的流失会逐渐降低，并且有相当大的斜率
.这就提供给我们另外一种近似的电量计算途径。取电池电压的方法。就好像测水箱水面高度可大概估计剩余的水量这个道理一样。但实际上电池的电压比水箱里面
的平静的水面高度测量要复杂的多。
& 用电压来估计电池剩余容量有以下不稳定性：
同一电池，在同等剩余容量下，电压值因放电电流的大小而变化，放电电流越大，电压越低，在没有电流的情况下，电压最高。
环境温度对电池电压影响，温度越低，同等容量电池电压越低。
循环对电池放电平台的影响，随着循环进行，锂离子电池的放电平台趋于恶化，放电平台降低，所以相同电压所代表的容量也相应变化了。
不同厂家，不同容量的锂离子电池，其放电平台略有差异。
&&&e.不同类型的电极材料的锂离子电池，放电平台有较太差异，钴锂和锰锂的放电平台就完全不同。
以上这些都会造成电压的波动和电压的差异,使电池的容量显示变的不稳定
　　一台手机上用电压计量电池容量时,因为手机不可
能一直处于小电流的待机状态.暂时的大电流的损耗,比如开背光,放铃声,特别是通过,都会造成电池电压很快降低.此时手机显示的容量要降低得比实际容量降
低更多.而当大电流撤掉以后,电池的电压会回升.这就会造成手机容量显示反而上升这种不合理的现象.
&&6.电池电压对电池容量的表格
　　说了这么多,下面给出一个标准的电压对电池剩余容量的表格(左侧)
　　以及大电流恒流放电是电池电压对容量的表格(右侧)
　　标准条件描述:
　　a.室温
　　b.新的电池
　　c.完全充饱以后进行550mA的恒流放电
　　d.测量电池电压时,不关断放电回路,测量电池实际工作电压.携带放电电流对电压的影响.
　　e.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.
　　具体数据如下,以10%的容量间隔进行划分
　　OCV电压对容量关系
550mA恒流放电电压对容量关系
　　100%----4.20V&
&100%----4.20V
　　90%-----4.06V&
& 90%-----3.97V
　　80%-----3.98V&
& 80%-----3.87V
　　70%-----3.92V&
&70%-----3.79V
　　60%-----3.87V&
&60%-----3.73V
　　50%-----3.82V&
&50%-----3.68V
　　40%-----3.79V&
&40%-----3.65V
　　30%-----3.77V&
&30%-----3.62V
　　20%-----3.74V&
&20%-----3.58V
　　10%-----3.68V&
&10%-----3.51V
　　5%------3.45V&
&5%------3.42V
　　0%------3.00V&
&0%------3.00V
　　以上数据为多年来对锂离子电池测试的统计,
　　因为电池电压的影响因素实在太多,表中的仅供各位参考.
　　注意这里电池电压与容量不是线性关系.也没有其它公式可以套用.手机只能实现制备一个对应的表格来对照实际测量到的电压,来近似取得电池的容量.
　　锂离子电池的OCV放电电压在4.20V到3.90V之间下降斜率较快.在3.8V前后有一个相对平缓的放电平台，在低于3.7V以后,电压随容量下降急剧降低到3.0V，而对照的大电流放电(1C)的放电平台出现在3.65V左右，由对比表格可以看到.
　　如果长时间处于大电流放电状态,当电压降到
3.79V时,手机这个时候认为只有40%(参考左侧)的电量.而实际电池应该还有70%的电量(参考右侧).当手机重新进入小电流待机时,电池电压会回
升到对应左侧的3.92V(70%).那么手机的容量显示就会出现反跳现象.
& 7.手机上采用测量电压法来计量电池容量的具体应用:
　　a.手机设计的电量显示就是根据这个电压对容量的关系来设置手机上电量的显示.
　　b.常用的电量格,有三格或四格的,以四格电量
的显示来讲,各个手机设计时每一格代表的电量并不一定是平均的25%,
实际情况往往可能是第一格代表了50%或者更多,第二格代表20%.....是一种不平均的分配,
波导S1200的第一格电量就代表了前面的60%以上的电量, 厦新A8的第一格电量代表了前面的70%左右的电量,
其它三星手机,philips的都有各自不同的格子定义,
当然采用这种原理的也有用百分比来显示的(就象上面的百分比).
　　c.但是只要是采用电压来计量容量原理来工作的手机,这个电量就不可避免的存在下述弊端
电量的精度(分辨率)不高.三格,四格或10格(就象上面的百分比).
电量会出现反复变化,比如打完一个电话后从两格降低到一格后,过一会儿又反弹回两格这种现象.
　　d.手机对电池电压的采样,一般会尽量采用低消耗电流时的电压(比如待机时),
这时获得的电压比较有参考价值.
而且手机软件会采用"多点采样计算平均值"的算法来避免瞬间电流对电压的干扰.
　　e.手机里面设定容量格数的电压临界值是固定不变的.
而电池随着循环的进行或选用放电平台很差的电池时,其对应的剩余容量会出现很大的差异
比如放电平台高的电池,其第一格所代表的电量可以用3天,而循环了100次的电池和差的劣质电池.
其第一格电量却只能用1到2天.甚至出现在电量为空格的时候却还可以待机2天的怪异现象.
　　f.在处理电压反跳现象时,有些手机会采用锁定容量格数的一个算法.即容量显示不反跳,但是当前的容量格数的使用时间会相对延长一点.
　　g.有些早期的手机使用的是镍氢电池或镍镉电池,
同样镍基电池也可以绘出一个放电电压对容量的关系.其原理也是一样的.这里不另行详细说明.
　　总之,采用测量电池电压来计量电池容量是个简单易行,但是略显粗糙的方法.
　　真正高级的锂离子电池电量计量只有采用库仑计并使用高级的电量计量算法.
通过以上，相信大家不会为100%很难快到90%而纠结了吧！手机费不费电，跟使用环境及使用资源有很大关系，只有实验室才能测出最准确的时间。
&今天就谈到这里，如果大家喜欢，我再给大家聊一聊库仑计，不过一般手机上都不会用库仑计，成本不是一般的高，笔记本电池就内置库仑计，精确度到1%，手机就达不到了，能做到10%那就不错了。
以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。查看: 7247|回复: 7
【菜鸟thinkman转帖】关于锂电池电压与容量百分比
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1. 新电池的电压对容量的关系& &
1.jpg (48.42 KB, 下载次数: 146)
23:32 上传
& &&&测试对象:国产和日产电芯各一种(都是主流电芯生产商), 为避免不必要的纠纷, 所有资料中均不明写电芯厂家. 下同.& &&&测试方法: 1K电阻恒阻放电(此时对应的放电电流非常符合目前手机3~5mA的待机电流)& &&&数据处理方法: 积分(详细步骤不做陈述),得到电压和容量百分比关系图.
& &&&为便于查看, 提供表格一份: 容量百分比%电池电压 V1004.2904.08804703.93603.87503.82403.79303.77203.73153.7103.6853.502.5& &&&以上数据基本能代表目前主流锂离子电芯的待机电压对容量的关系.& &&&注意对象是新电池, 不是使用了1年多的电池. 一般情况下50次左右的循环电池容量和放电平台不会有太大的改变,均可以利用上述数据.
08562.jpg (47.65 KB, 下载次数: 141)
23:34 上传
2. 使用后的电池的情况.& &&&许多人都会偶尔关心一下电池会不会老化, 老化后性能如何.& &&&这里贴上一个图, 就一目了然了.
3.jpg (54.83 KB, 下载次数: 135)
23:35 上传
& & 测试对象:一块使用1年半的国产电芯, 和没有使用过的国产电芯和日产电芯各一块.其中国产电芯标称950mAh.日产电芯标称1000mAh.& &&&测试方法:500mA恒流放电(此电流比较接近极限通话平均电流)& &&&红色曲线就是那块使用过的电池的表现.& &&&对于这块使用过的电芯,可以得到如下几个结论& &&&--电池的真实容量(对应放电到2.75V的容量)仍然满足要求, 达930多mAh.国标要求能达到标称的70%就还算合格. 与其同初始容量(蓝色曲线)相比, 真实容量降低了将近100mAh(10%左右)& &&&--电池的放电平台明显降低.随之带来电量显示的不准.& &&&--电池的实际可用容量大大的降低. 以3.3V截止电压进行评估(此电压一般是手机通话状态的强行关机电压),新电芯有超过950mAh的可用容量, 而旧电池仅700多mAh.剩下的200多mAh(20%多)的容量就无法利用起来了. 3.手机电池电量格数的定义 一般手机设计待机电量时, 比如有4格5档(4-3-2-1-0)的电量指示. 　　设计者不会把我上面提到的新电池的电压对容量关系进行均分,取75%-50%-25%-0%这样进行电压划分. 因为要考虑到电池使用一段时间(比如1年)后, 其放电平台会降低,上述的比例肯定会失调. 　　所以厂家会考虑一点点这方面的余量.以新电池的60%-40%-20%-5%这样的比例进行设计.即 　　4.20V~3.90V满格 　　3.90V~3.80V三格 　　3.80V~3.72V两格 　　3.72V~3.65V一格 　　3.65以下，低电压告警。& &&&虽然在使用新电池时, 第一格会待机比较长的时间, 最后一格待机比较短. 但是当这个电池使用个一年半载后, 其容量分布就比较接近均分的情况. 以上数据仅供参考, 并不代表哪家的手机设计.
最后若若的问一句，电池团队是不是没得体验金币？？
给你加精华啦。呵呵，金币我没权限~~&
非原创，转载无金币&
是没有金币，不过好内容会有威望奖励哈~
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本帖最后由 ZestroK 于
10:39 编辑
楼主，我来进行补充.
目前人们主要使用两种监测方法：
（1）电流积分(current integration)为基础；
前者依据一种稳健的思想，即如果对所有电池的充、放电流进行积分，就可以得出剩余电量的大小。当电池刚充好电并且已知是完全充电时，使用电流积分方法效果非常好。这种方法被成功地运用于当今众多的电池电量监测过程中。& &
& &但是该方法有其自身的弱点，特别是在电池长期不工作的使用模式下。如果电池在充电后几天都未使用，或者几个充、放电周期都没有充满电，那么由内部化学反应引起的自放电现象就会变得非常明显。目前尚无方法可以测量自放电，所以必须使用一个预定义的方程式对其进行校正。不同的电池模型有不同的自放电速度，这取决于充电状(SOC)、温度以及电池的充放电循环历史等因素。创建自放电的精确模型需要花费相当长的时间进行数据搜集，即便这样仍不能保证结果的准确性。 该方法还存在另外一个问题，那就是只有在完全充电后立即完全放电，才能够更新总电量值。如果在电池寿命期内进行完全放电的次数很少，那么在电量监测计更新实际电量值以前，电池的真实容量可能已经开始大幅下降。这会导致监测计在这些周期内对可用电量做出过高估计。即使电池电量在给定温度和放电速度下进行了最新的更新，可用电量仍然会随放电速度以及温度的改变而发生变化。& && &&&
（2）以电压测量为基础。
以电压为基础的方法属于最早应用的方法之一，它仅需测量电池两级间的电压。该方法基于电池电压和剩余电量之间存在的某种已知关系。它看似直接，但却存在难点：在测量期间，只有在不施加任何负载的情况下，才存在这种电池电压与电量之间的简单关联。当施加负载时(这种情况发生在用户对电量感兴趣的多数情况下)，电池电压就会因为电池内部阻抗所引起的压降而产生失真。此外，即使去掉了负载，发生在电池内部的张持过程(relaxation processe)也会在数小时内造成电压的连续变化，实际的充电过程中，温度、放电速率以及电池老化等众多因素都会影响充电状态。
没错是这样的
不过据我了解
国外好像有新的处理方法
好像是用电池给电容阵列充电来检测&
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ZestroK 发表于
楼主，我来进行补充.
目前人们主要使用两种监测方法：
（1）电流积分(current integration)为基础；
没错是这样的
不过据我了解
国外好像有新的处理方法
好像是用电池给电容阵列充电来检测
现手机用的是锂电池，判定电量是利用电池电压来定的。
Android系统可能会通过实时测量系统的电压，来确定当前的电量，同时，来确实是否完成了充电过程，如果完成，就发送一个通知给所有对充电过程进行监听的应用&
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亲，你的曲线是不是……
横坐标是不是标反了？？？？？？
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thinkman 发表于
没错是这样的
不过据我了解
国外好像有新的处理方法
现手机用的是锂电池，判定电量是利用电池电压来定的。
& &Android系统可能会通过实时测量系统的电压，来确定当前的电量，同时，来确实是否完成了充电过程，如果完成，就发送一个通知给所有对充电过程进行监听的应用。
&&但是，实际的充电过程中，温度、放电速率以及电池老化等众多因素都会影响充电状态。
&&充电状态的异常，可能就导致了android系统对于电量的异常判断。也就是很多用户在充电过程中，电量显示异常，比如充满电后，电量始终到不了100%，&&同时，充电状态的异常也会导致Android系统发送通知的时候造成异常，某个时候，可能Android系统可能提前认为电已经充满，而发送了通知，另外一个时刻，系统却迟迟认为系统没有充满，所以一直没有发送通知。
&&Android系统的异常影响了某些应用程序对于充电过程是否完成的判断！从而导致用户在使用这类应用的过程中，出现充电过程异常。
以上观点，仅为个人猜想，如果错误，还请菜鸟ThinkMan纠正。
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楼主辛苦了，谢谢楼主，楼主好人一生平安
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