Jak inteligentny telefon mierzy moc baterii?

9

Smartfon (przy założeniu Androida) zwykle wyświetla procent naładowania baterii od 0 do 100%. Zakładam, że jest to użyteczna pojemność baterii. Mam kilka pytań:

1) Jak dokładnie mierzy pozostałą moc? Zakładając, że bateria ma napięcie znamionowe 3,2 V, może w pełni naładować 3,3 V, a minimalne wymagane napięcie telefonu może wynosić 3 V. Czy 0-100% odnosi się do 3 V do 3,3 V? Czy ta kalibracja jest wykonywana tylko raz podczas produkcji?

2) Jak dokładnie mierzy się pozostałą moc%? Czy pomiary są uśredniane w danym okresie? Jeśli tak, to jaka jest częstotliwość próbkowania i ile odczytów uśrednia się, aby uzyskać wynik końcowy?

3) Jak mierzy się pozostałą moc% podczas ładowania telefonu? Myślę, że napięcie wyjściowe może być inne podczas ładowania.

4) W jaki sposób na kalibrację mocy akumulatora ma wpływ temperatura otoczenia? Wiem, że obecnie baterie mają czujniki temperatury. Czy temperatura służy do obliczenia pozostałej mocy akumulatora lub optymalnej prędkości ładowania?

5) Zakładając, że zużycie baterii nie jest liniowe, ponieważ rozładowanie baterii ... (intensywne gry itp.). Jak smartfon radzi sobie ze zmiennymi prędkościami rozładowania? Istnieją aplikacje do ponownej kalibracji baterii. Jak oni pracują?

6) W jaki sposób system operacyjny określa zużycie baterii przez każdą aplikację? Czy jest to oparte na cyklach procesora i czasie ekranu, czy też jest jakiś rzeczywisty pomiar rozproszenia mocy?

Przepraszam, jeśli to zbyt wiele pytań. Ja jednak uważam, że wszystkie są ze sobą powiązane.

batteries low-power voltage-measurement cellphone calibration nawigator
źródło
1
Krótka odpowiedź: pakiet baterii lub płyta główna Androida ma układ scalony „wskaźnika poziomu naładowania baterii”, który śledzi stan naładowania baterii. Nie można osiągnąć tego poziomu precyzji jedynie poprzez pomiar napięcia.
mkeith,
bq27200 jest przykładem układu scalonego wskaźnika naładowania akumulatora.
Nick Alexeev
Zrozumiano. Jak więc wskaźnik naładowania akumulatora IC spełnia powyższe wymagania?
nawigator
akumulatory rozładowują się w sposób nieliniowy, w odniesieniu do napięcia. Producenci akumulatorów mogą przeprowadzać tysiące godzin testów i kontroli jakości partii, aby bardzo dokładnie scharakteryzować swoje akumulatory i utworzyć zależność napięcie / temperatura / pojemność, a następnie mogą odwzorować stan naładowania na% akumulatora w celu wyświetlenia ludziom w czymś, co móc zrozumieć.
KyranF
@navigator, równie dobrze może to być magia. Myślę, że zasadniczo integrują prąd w czasie (liczenie kulombów). Ale myślę, że wdrożyli również programy uczenia się. Wskaźnik paliwa uczy się pojemności określonego ogniwa i śledzi pojemność, gdy maleje z czasem.
mkeith,

Odpowiedzi:

6

Jak wspomniano w komentarzach, wykorzystuje wskaźnik paliwa. Istnieje kilka algorytmów dla chemii Li-Ion, a miernik może użyć jednego lub więcej z nich.

Najbardziej podstawowym jest licznik Columb. Wskaźnik paliwa ma bocznik prądowy ze wzmacniaczem i mierzy pobierany prąd, sumuje go w czasie i porównuje z zaprogramowaną pojemnością akumulatora.

Dodatkiem do licznika Columb jest śledzenie impedancji, w którym wskaźnik paliwa próbuje zmierzyć impedancję akumulatora. Ogniwo litowo-jonowe ma specyficzną impedancję dla każdego stanu naładowania, dlatego można oszacować ilość pozostałego ładunku.

Wskaźnik poziomu paliwa zwykle ma własny czujnik temperatury, który kompensuje różne efekty związane z temperaturą.

Raportuje swój status przez I2C (w niektórych przypadkach SMbus) do głównego procesora.

Lior Bilia
źródło
„porównuje to z zaprogramowaną pojemnością baterii” - w jaki sposób uwzględnia efektywny spadek pojemności przez starzenie i cykl (w zależności od głębokości rozładowania)?
Mister Mystère,
1
Istnieją wewnętrzne algorytmy (większość wskaźników paliwa ma wewnętrzny MCU), które uwzględniają średnią temperaturę i liczbę cykli.
Lior Bilia,