荷電狀態(tài)可含義為電池中可用電能的狀態(tài)，通常以百分比來表示。因為可用電能會因充放電電流，溫度及老化現(xiàn)象而有不同，所以荷電狀態(tài)的含義也區(qū)分為兩種：絕對荷電狀態(tài)(AbsoluteState-Of-Charge;ASOC)及相對荷電狀態(tài)(RelativeState-Of-Charge;RSOC)。通常相對荷電狀態(tài)的范圍是0%-100%，而電池完全充電時是100%，完全放電時是0%。絕對荷電狀態(tài)則是一個當(dāng)電池制造完成時，根據(jù)所設(shè)計的固定容量值所計算出來的的參考值。一個全新完全充電電池的絕對荷電狀態(tài)是100%;而老化的電池即便完全充電，在不同充放電情況中也無法到100%。

1.2最高充電電壓(MaxChargingVoltage)

最高充電電壓和電池的化學(xué)成分與特性有關(guān)。鋰離子電池的充電電壓通常是4.2V和4.35V，而若陰極、陽極材料不同電壓值也會有所不同。

1.3完全充電(FullyCharged)

當(dāng)電池電壓與最高充電電壓差小于100mV，且充電電流降低至C/10，電池可視為完全充電。電池特性不同，完全充電條件也有所不同。

下圖所顯示為一典型的鋰離子電池充電特性曲線。當(dāng)電池電壓等于最高充電電壓，且充電電流降低至C/10，電池即視為完全充電。

1.4最低放電電壓(MiniDischargingVoltage)

最低放電電壓可用截止放電電壓來含義，通常即是荷電狀態(tài)為0%時的電壓。此電壓值不是一固定值，而是隨著負(fù)載、溫度、老化程度或其他而改變。

1.5完全放電(FullyDischarge)

當(dāng)電池電壓小于或等于最低放電電壓時，可稱為完全放電。

1.6充放電率(C-Rate)

充放電率是充放電電流相關(guān)于電池容量的一種表示。例如，若用1C來放電一小時之后，理想的話，電池就會完全放電。不同充放電率會造成不同的可用容量。通常，充放電率愈大，可用容量愈小。

1.7循環(huán)壽命

循環(huán)次數(shù)是當(dāng)一個電池所經(jīng)歷完整充放電的次數(shù)，是可由實際放電容量與設(shè)計容量來估計。每當(dāng)累積的放電容量等于設(shè)計容量時，則循環(huán)次數(shù)一次。通常在500次充放電循環(huán)后，完全充電的電池容量約會下降10%~20%。

圖三、循環(huán)次數(shù)與電池容量的關(guān)系

1.8自放電(Self-Discharge)

所有電池的自放電都會隨著溫度上升而新增。自放電基本上不是制造上的瑕疵，而是電池本身特性。然而制造過程中不當(dāng)?shù)奶幚硪矔斐勺苑烹姷男略觥Ｍǔｋ姵販囟让啃略?0C，自放電率即倍增。鋰離子電池每個月自放電量約為1~2%，而各類鎳系電池則為每月10~15%自放電量。

2.電池電量計簡介

2.1電量計功能簡介

電池管理可視為是電源管理的一部分。電池管理中，電量計是負(fù)責(zé)估計電池容量。其基本功能為監(jiān)測電壓，充電/放電電流和電池溫度，并估計電池荷電狀態(tài)(SOC)及電池的完全充電容量(FCC)。有兩種典型估計電池荷電狀態(tài)的方法：開路電壓法(OCV)和庫侖計量法。另一種方法是由RICHTEK所設(shè)計的動態(tài)電壓算法。

2.2開路電壓法

用開路電壓法的電量計，其實現(xiàn)方法較容易，可借著開路電壓對應(yīng)荷電狀態(tài)查表而得到。開路電壓的假設(shè)條件是電池休息約超過30分鐘時的電池端電壓。

不同的負(fù)載，溫度，及電池老化情況下，電池電壓曲線也會有所不同。所以一個固定的開路電壓表無法完全代表荷電狀態(tài);不能單靠查表來估計荷電狀態(tài)。換言之，荷電狀態(tài)若只靠查表來估計，誤差將會很大。

所以基本上，開路電壓法只適合對荷電狀態(tài)準(zhǔn)確性要求低的系統(tǒng)，像汽車使用鉛酸電池或不間斷電源等。

2.3庫侖計量法

庫侖計量法的操作原理是在電池的充電/放電路徑上的連接一個檢測電阻。ADC量測在檢測電阻上的電壓，轉(zhuǎn)換成電池正在充電或放電的電流值。實時計數(shù)器(RTC)則供應(yīng)把該電流值對時間作積分，從而得知流過多少庫倫。

圖七、庫倫計量法基本工作方式

庫侖計量法可精確計算出充電或放電過程中實時的荷電狀態(tài)。藉由充電庫侖計數(shù)器和放電庫侖計數(shù)器，它可計算剩余電容量(RM)及完全充電容量(FCC)。同時也可用剩余電容量(RM)及完全充電容量(FCC)來計算出荷電狀態(tài)，即(SOC=RM/FCC)。此外，它還可預(yù)估剩余時間，如電力耗竭(TTE)和電力充滿(TTF)。

圖八、庫倫計量法的計算公式

重要有兩個因素造成庫倫計量法準(zhǔn)確度偏差。第一是電流感測及ADC量測中偏移誤差的累積。雖然以目前的技術(shù)此量測的誤差還算小，但若沒有消除它的好方法，則此誤差會隨時間新增而新增。下圖顯示了在實際應(yīng)用中，假如時間持續(xù)中的未有任何的修正，則累積的誤差是無上限的。

圖九、庫倫計量法的累積誤差

為消除累積誤差，在正常的電池操作中有三個可能可使用的時間點：充電結(jié)束(EOC)，放電結(jié)束(EOD)和休息(Relax)。充電結(jié)束條件達到表示電池已充滿電且荷電狀態(tài)(SOC)應(yīng)為100%。放電結(jié)束條件則表示電池已完全放電，且荷電狀態(tài)(SOC)應(yīng)該為0%;它可以是一個絕對的電壓值或者是隨負(fù)載而改變。達到休息狀態(tài)時，則是電池旣沒有充電也沒有放電，而且保持這種狀態(tài)很長一段時間。若使用者想用電池休息狀態(tài)來作庫侖計量法的誤差修正，則此時必須搭配開路電壓表。下圖顯示了在上述狀態(tài)下的荷電狀態(tài)誤差是可以被修正的。