电池温度检测原理和示例代码

本文介绍了电池温度检测的原理,通过热敏电阻和分压电路计算温度,并提供了从-10℃到60℃的示例代码。讨论了ADC采样的准确性,以及在Linux内核中缺少浮点运算的支持,提出了利用查表方法解决的方案。

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一、原理

  其实电池内部有个热敏电阻, 与外部分压电阻构成一个简单的分压电路,  根据ADC采样得到的电压j计算热敏阻值再反推此时的温度, 首先我们要先了解热敏电阻阻值和温度一个公式:

/* NTC热敏电阻公式 Rt = R * exp(B*(1/T1-1/T2))
Rt:在T1下的电阻值
T1/T2: 指的是K度,即开尔文温度, T=273.15 + 摄氏度
R: 在T2下的标称阻值,比如在25摄氏度10000欧, T2=273.15 + 25
B:热敏电阻一个参数, 比如3950
exp:e的n次方

我们可以通过温度得到阻值, 也可以通过阻值得到温度
Rt = 10000 * exp(3950*(1/(273.15+t1) - 1/298.15))
t1=1/(ln(Rt/10000)/3950+1/298.15)-273.15
*/

  我的外部电路如下:

 

   J2是电池插座, 三根线, 中间的就是NTC, BAT_DET连接处理器的ADC采样引脚, 分压电阻阻值47k, 参考电压1.8v, 所以:

Rt = Vadc * Rf / (Vin-Vadc)
Vadc: 热敏电阻对应的电压值
Rf: 分压电阻  对应电路47k
Vin: 参考电压 1.8v

   至于Vadc采样电压就是各个处理器自己的事了, 只要确保采集的电压是准确的, 可以和万用表对比

二、示例代码

  下面就演示温度从零下-10度到60度 热敏电阻阻值以及根据采样电压反推热敏电阻的温度, 需要注意的是,代码需要包含math.h函数库的支持, 同时, 数学ln()的叫法在C库是log()

/* gcc test.c -lm */
#include<stdio.h> #include <math.h> int main() {
  int t1; double Rt, Vadc; /* 温度从零下-10度到60度 热敏电阻阻值 */ for(t1=-10; t1<60; t1++) { Rt = 10000 * exp(3950*(1/(273.15+t1) - 1/298.15)); Vadc = 1800*Rt/(Rt + 47000); printf("%d = %.10fmv\n", t1, Vadc); } /* 根据采样电压反推热敏电阻的温度 */ for(Vadc=100; Vadc<1000; Vadc+=100) { Rt = Vadc * 47000 / (1800-Vadc); t1=1/(ln(Rt/10000)/3950+1/298.15)-273.15; printf("%.10fmv = %d\n", Vadc, t1); }
### 锂电池电量检测原理电池电量检测的核心在于通过监测电池的电压、电流以及温度等参数来估算剩余电量。通常使用的算法包括开路电压法 (OCV) 库仑计数法 (Coulomb Counting),这两种方法可以单独使用,也可以结合在一起以提高准确性。 #### 开路电压法 (OCV) 开路电压法依赖于锂离子电池的一个特性:其开路电压与其荷电状态 (SOC, State of Charge) 存在一定的对应关系。当电池处于静置状态时,可以通过测量电池两端的开路电压并将其映射到预定义的 SOC 表格中得出当前电量[^1]。 然而,在实际应用中,由于负载的存在,电池可能无法达到真正的开路条件。因此,这种方法适用于低动态变化场景下的粗略估计。 #### 库仑计数法 (Coulomb Counting) 库仑计数法则通过对流入流出电池的电荷量进行积分运算来跟踪电池的充放电过程。具体来说,它会持续监控流经电池的电流大小及其方向,并利用时间累积计算总输入/输出能量[^2]。此技术能够提供更精确的结果,尤其是在频繁切换工作模式的情况下表现良好;但是长期运行可能会因为初始误差积累而导致偏差增大。 为了弥补上述两种基本方法各自的不足之处,现代设备往往采取组合策略——即同时运用 OCV 法获取即时参考值并与 CC 积分数据相互校正验证,从而获得更加稳定可靠的评估效果[^3]。 ### 实现方式 以下是几种常见的硬件与软件相结合的方式来完成这一目标: #### 使用专用IC芯片 一些厂商提供了专门用于管理二次可再充电型化学物质(如LiFePO₄ 或者 LiCoO₂)特性的集成电路解决方案。这些组件内部集成了复杂的逻辑处理功能模块,可以直接连接至主机处理器或者独立运作而无需额外编程支持。例如 HM1160 芯片就是这样一个例子,它可以自动识别四个不同的阈值水平并通过LED灯条直观展示出来给用户看懂目前电源状况如何。 ```cpp // 示例代码片段:初始化HM1160芯片配置寄存器设置部分伪码表示如下所示。 void setup() { Wire.begin(); // 初始化I2C通信接口 writeRegister(ADDR_CONFIG, VALUE_DEFAULT); // 设置默认的工作参数 } ``` #### 自制方案 - Arduino平台为例 如果希望拥有更大的灵活性定制自己的项目,则可以选择像Arduino这样的开源微控制器作为核心控制单元开发个人版本的产品原型样机。下面列举了一些必要的组成部分及相关操作流程概述: - **所需元件**: 主控板(Arduino Uno/Nano), 数字多用表(DMM)/模拟传感器探针组套件一套用来读取实时数值; MOSFET晶体管构成恒定功率消耗路径确保一致性测试环境设定不变. - **程序编写**: 编写相应的固件脚本上传至目标机器执行自动化采集分析任务序列指令列表. ```cpp float calculateCapacity(float voltageReading){ float capacityPercentage; if(voltageReading >= VOLTAGE_FULL && voltageReading <= VOLTAGE_EMPTY){ capacityPercentage = map(voltageReading,VOLTAGE_FULL,VOLTAGE_EMPTY,PERCENT_100,PERCENT_0); }else{ capacityPercentage = OUT_OF_RANGE; } return capacityPercentage; } void loop(){ float battVoltage = analogRead(BATTERY_PIN)*FACTOR_CONVERSION; Serial.print("Battery Capacity: "); Serial.println(calculateCapacity(battVoltage)); delay(TIME_DELAY_MS); } ``` 以上仅展示了简化版框架结构示意而已并非最终成品级源文件内容形式呈现,请根据实际情况调整优化后再投入使用生产环境中去实践检验成果质量高低优劣差异情况怎样才行哦!
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