嵌入式系统如何才能如此精确地估计其电池状态?


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据我了解,电池的端电压在充电/放电时会有所变化,但是与其他影响(温度,较小的制造差异,近期的充电/放电历史等)相比,这些变化很小。

但是,即使是最旧的手机也可能显示充电图标。即使在更换电池的情况下,它也能正常工作。

这怎么可能?

Answers:


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一言以蔽之,但直到那时才显而易见。

您的电话告诉您它有“剩余37%的电量”。您怎么知道那是正确的?可能不是。

由于该软件已充满电,两次充电之间的平均时间以及特定电池的放电特性,因此该软件可能会基于平均电流消耗进行一些估算。然后,它为您提供最佳猜测。

随着时间的流逝,它可以为电池建立合理准确的配置文件,并使用它来改善估算值。但这通常是一个估计。

以我开发基于电池的系统(使用智能电池,哑NiCad以及介于两者之间的所有设备)的经验,您对充电水平充满信心的唯一时间是100%和0%。

通常,智能电池会在充满电时通知您,而对于一个笨拙的电池,您可能正在使用电流和温度进行一些计算。这可以解决100%的情况。

在0%的情况下会出现偷偷摸摸的情况。无论电池的化学性质如何,当您接近电压崩溃时,放电曲线中通常会有一个独特的模式。但是,让电池进入深度放电状态通常是一个“坏东西”(TM)。

因此,固件会寻找该模式并确定电池何时处于虚拟“ 0%”状态。然后,它关闭系统,以使电池中有足够的剩余电荷,以避免深度放电,更重要的是避免突然断电。这样可以正常关机。

如果这似乎不太可能,请让手机“关机”并自行关闭。然后重新打开。如果电池电量确实为0%,则无法启动并打开屏幕电源以告知您需要充电。

5%(或10%,取决于测量的精度和电池容差)警告通常也有些人为,这再次代表固件开始考虑“快要关机”时放电曲线上的一个点。

具有讽刺意味的是,这是行销人员坚持要您打开该明亮的LED告诉用户他们即将用尽电池电量的水平。


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正如您提到的,充电/放电时电压会发生一点变化。毫伏级的测量相当简单,我熟悉的每种化学试剂在“充满”和“有效耗尽”之间的电压变化至少为几百毫伏。

大多数电池放电曲线是线性的,至少在大多数设备使用它们的范围内。因此,您可以通过记住最后一个电压峰值(对应于充满电),了解关断时的电压水平并在它们之间进行插值来大致估算剩余电荷。为了获得更高的精度,您可以根据所用电池化学成分的典型放电曲线对设备进行编程,或者让设备在“调节”充放电循环中对其进行测量。


加上一些更先进的电量监测芯片(比手机高出几步需要100%的可靠性)将使用充电和放电电流信息来获得高度精确的量规,甚至在某些情况下还可以预测剩余寿命。

@Mark因此,没有什么秘密:我们拥有充放电历史记录数据以及电压历史记录,足以估算吗?好吧,这是不稳定的。谢谢。
彼得说恢复莫妮卡

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-1。准确的(手机级)电池电量测量是通过库仑计数而不是电压测量来完成的。令我惊讶的是,有7个人在不知情的情况下赞成了这个答案。
尼克·阿列克谢耶夫

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“充电图标”代表电池的充电状态(SOC)-通常是一个百分比数字。

不同的电池技术以不同的方式进行管理...

有些具有倾斜的放电曲线-您知道在给定温度下的给定电压代表给定SOC。

其他的则没有那么大的帮助(例如铅/酸)并且具有非常平坦的放电曲线,因为它们直到到期点都提供X伏特,此后几乎为0伏特!这些要求输入/输出计数级别-并在0%/ 100%级别重新校准。

大多数消费类设备提供的SOC相当粗略-但它还取决于健康状况-代表电池在其整个使用寿命期间的状态。


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这是一个库仑计数器的示例:http : //cds.linear.com/docs/en/datasheet/4150fc.pdf ,在这种情况下,可用于相当准确地测量特定电池实时使用的电量1至2节锂离子电池或3至6节锂离子镍镉或镍氢电池。它可以通过简单地测量一个很小的(微欧姆)已知电阻上的电流,然后随着时间的推移使用该电流来推导消耗的mAHrs来实现,

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