從再生能源（如光電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)面(mian)板或風力發(fa)電(dian)(dian)(dian)機）接收能量的(de)(de)系統一般(ban)會將能量保存在可充電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)中(zhong),再提供給負載。通常情(qing)況下(xia),兩個過程(cheng)是同時發(fa)生的(de)(de)。對電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)剩余電(dian)(dian)(dian)量的(de)(de)周期性評(ping)估可以(yi)(yi)保證延長電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)性能和壽命,同時控制電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)供給負載的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流。電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)剩余電(dian)(dian)(dian)量包(bao)括前(qian)次計算(suan)的(de)(de)充電(dian)(dian)(dian)量,加上新(xin)增電(dian)(dian)(dian)量,或者(zhe)減(jian)去消耗的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量。根據Coulomb定律(lv),可以(yi)(yi)用(yong)下(xia)式計算(suan)出累(lei)積充電(dian)(dian)(dian)量：

　　其中QACC是(shi)電池(chi)最新的累積(ji)電量(liang),i表示在時間間隔Δt期間累積(ji)的電流量(liang)。

　　在不連續的情況下(xia),該(gai)式變(bian)成

　　其中n表示在時間間隔Δt內電(dian)流Ik的(de)(de)測量(liang)次數(shu)。雖然Δt值可以任(ren)意選擇,但選等于一小時的(de)(de)值比較方便,因為電(dian)池制造(zao)商(shang)標(biao)定容量(liang)的(de)(de)單位(wei)是安培小時。

　　為(wei)了(le)簡(jian)(jian)化微(wei)控制器(qi)的(de)硬(ying)件,降低算術運算所需(xu)內存(cun)數(shu)量(liang)(liang),可(ke)以(yi)將1小(xiao)時劃分為(wei)128個(ge)測量(liang)(liang)周期,并用(yong)寄存(cun)器(qi)移(yi)位方(fang)法完成(cheng)公式(shi)中(zhong)所需(xu)的(de)分割。可(ke)以(yi)從32個(ge)電(dian)(dian)流(liu)(liu)采(cai)樣(yang)取平均值(zhi)(zhi)作(zuo)為(wei)每(mei)次充(chong)(chong)電(dian)(dian)測量(liang)(liang)值(zhi)(zhi),采(cai)樣(yang)值(zhi)(zhi)經微(wei)處理器(qi)內部ADC轉換。一(yi)個(ge)ADC的(de)輸入(ru)通道用(yong)于轉換充(chong)(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)(liu),另一(yi)個(ge)ADC用(yong)于轉換放電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)(liu)。因此,剩余電(dian)(dian)池充(chong)(chong)電(dian)(dian)量(liang)(liang)的(de)公式(shi)就簡(jian)(jian)化為(wei) QREM=QPREV±QACC,其中(zhong)QREM 是剩余電(dian)(dian)池充(chong)(chong)電(dian)(dian)量(liang)(liang),QPREV是前(qian)次計算的(de)充(chong)(chong)電(dian)(dian)量(liang)(liang),加(jia)號表(biao)明(ming)是凈充(chong)(chong)電(dian)(dian),而減(jian)號則表(biao)明(ming)是凈放電(dian)(dian)。

　　如圖1所示,電(dian)路包括一個(ge)8腳的(de)(de)飛思卡爾(Freescale)公(gong)司(si)低成(cheng)(cheng)本(ben)MC68HC908QT2微控制器(qi)IC3。電(dian)流采(cai)樣電(dian)阻R1兩端(duan)的(de)(de)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)會(hui)根據電(dian)池充電(dian)還是放(fang)電(dian)而(er)轉換(huan)極性。IC2A和(he)IC2B分別接(jie)成(cheng)(cheng)相同增益(yi)的(de)(de)非反(fan)(fan)相和(he)反(fan)(fan)相放(fang)大器(qi),用于(yu)檢測R1兩端(duan)的(de)(de)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)。非反(fan)(fan)相放(fang)大器(qi)IC2A只(zhi)響應充電(dian)電(dian)流產生的(de)(de)正向電(dian)壓(ya)(ya)(ya),而(er)對放(fang)電(dian)電(dian)流產生的(de)(de)負輸入電(dian)壓(ya)(ya)(ya)則提(ti)供(gong)零輸出。反(fan)(fan)相放(fang)大器(qi)IC2B則只(zhi)響應負輸入,而(er)對正充電(dian)電(dian)流提(ti)供(gong)0V。兩個(ge)運放(fang)的(de)(de)輸出都是正的(de)(de),范圍(wei)從0 V至約5V,從而(er)簡化了(le)與(yu)ADC多(duo)路輸入的(de)(de)接(jie)口設計。IC2采(cai)用德州儀器(qi)(Texas Instruments)公(gong)司(si)的(de)(de)TLC277,它的(de)(de)優點是占用印制電(dian)路板(ban)面積小(xiao),并有低的(de)(de)輸入失調(diao)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)。

　　確定了最低、最高期望的充、放電電流后,就可以計算出檢測電阻R₁的(de)值(zhi)和放大(da)器增益G,公式如下(xia)：

　　其中I_MAX是最大放電電流,V_IN(MAX)是最大ADC輸入。在本例中,最大充、放電電流均約為1A。

　　因此,對1A充電或放電電流和最大ADC輸入為5V時,可以選擇0.5Ω的R₁,增益為10或100。一旦計算出了電池的充電能力,就可以通過單線接口SIP、I²C、CAN（控制器局域網絡）或其它工業標準方法,將數據發送給主控處理器或其它目標（參考文獻1）。為使電池壽命最長,可以用微處理器的輸出來控制外部負載吸入的電流。

　　制造商一般交付充滿電的鉛酸電池,這是為了防止出現硫酸鉛沉淀問題,本設計假定一塊電池開始時處于滿充電狀態。如要將此電路用于鉛酸電池以外的其它化學性質電池,必須修改電池最大(da)可(ke)充能量值,該值保存在一個專用(yong)的硬件(jian)寄存器內。