In che modo uno smartphone misura la carica della batteria?


9

Uno smartphone (supponiamo Android) di solito visualizza la percentuale della batteria dallo 0 al 100%. Suppongo che questa sia la capacità di potenza utilizzabile della batteria. Ho diverse domande:

1) Come misura esattamente la potenza residua? Supponendo che una batteria sia classificata a 3,2 V, potrebbe fornire 3,3 V quando è completamente carica e la tensione minima richiesta del telefono potrebbe essere di 3 V. Lo 0-100% fa riferimento da 3 V a 3,3 V? Questa calibrazione viene eseguita una sola volta durante il periodo di produzione?

2) Come viene misurata la percentuale di potenza residua in modo così accurato? Le misurazioni sono medie su un periodo? In tal caso, qual è la frequenza di campionamento e quante letture vengono calcolate in media per ottenere la finale?

3) Come viene misurata la potenza residua% quando il telefono è in carica? Immagino che la tensione di uscita potrebbe essere diversa durante la ricarica.

4) In che modo la calibrazione della potenza della batteria è influenzata dalla temperatura ambiente? Sono consapevole che le batterie al giorno d'oggi hanno sensori di temperatura. La temperatura viene utilizzata per calcolare la carica residua della batteria o la velocità di carica ottimale?

5) Supponendo che il consumo della batteria non sia lineare come lo scaricamento della batteria ... (giochi intensivi, ecc.). In che modo lo smartphone gestisce tassi di scarico variabili? Esistono app per ricalibrare le batterie. Come funzionano?

6) In che modo il sistema operativo determina l'utilizzo della batteria di ciascuna app? Si basa solo sui cicli della CPU e sul tempo di visualizzazione o esiste una misurazione effettiva della dissipazione di potenza?

Mi scuso se queste sono troppe domande. Io ma credo che siano tutti collegati.


1
Risposta breve: il pacco batteria o la scheda madre Android ha un IC "indicatore livello batteria" che tiene traccia dello stato di carica della batteria. Non è possibile raggiungere quel livello di precisione solo misurando la tensione.
mkeith,

bq27200 è un esempio di un IC indicatore livello carburante batteria.
Nick Alexeev

Ben annotato. Quindi, come fa l'indicatore di livello carburante della batteria IC a fare tutto quanto sopra?
navigatore

le batterie si scaricano in modo non lineare, rispetto alla tensione. I produttori di batterie possono eseguire migliaia di ore di test e controllo della qualità dei lotti per caratterizzare in modo molto accurato le loro batterie e formare un rapporto tensione / temperatura / capacità e da questo possono mappare lo stato di carica su una% di batteria per la visualizzazione agli umani in qualcosa che noi posso capire.
KyranF,

@navigator, potrebbe anche essere magico. Penso che essenzialmente integrino la corrente nel tempo (conteggio di Coulomb). Ma penso che abbiano anche implementato schemi di apprendimento. L'indicatore del livello di carburante apprende la capacità della cella specifica e ne traccia la capacità mentre diminuisce nel tempo.
mkeith,

Risposte:


6

Come menzionato nei commenti, utilizza l'indicatore del carburante. Esistono diversi algoritmi per la chimica agli ioni di litio e il misuratore potrebbe usarne uno o più.

Il più semplice è il contatore Columb. L'indicatore di livello carburante ha uno shunt di corrente con un amplificatore e misura la corrente consumata, la somma nel tempo e la confronta con la capacità della batteria programmata.

Un'aggiunta al contatore Columb è il monitoraggio dell'impedenza, in cui l'indicatore del carburante cerca di misurare l'impedenza della batteria. Una cella agli ioni di litio ha un'impedenza specifica per ogni stato di carica, quindi è possibile effettuare una stima della quantità di carica rimasta.

L'indicatore del carburante di solito ha un proprio sensore di temperatura per compensare vari effetti legati alla temperatura.

Segnala il suo stato tramite I2C (SMbus in alcuni casi) al processore principale.


"lo confronta con la capacità della batteria programmata" - come tiene conto della caduta di capacità effettiva con l'invecchiamento e il ciclo (a seconda della profondità di scarica)?
Mister Mystère,

1
Esistono algoritmi interni (la maggior parte degli indicatori di carburante hanno un MCU interno) che tengono conto della temperatura media e del numero di cicli.
Lior Bilia,
Utilizzando il nostro sito, riconosci di aver letto e compreso le nostre Informativa sui cookie e Informativa sulla privacy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.