Bagaimana ponsel pintar mengukur daya baterai?

Ponsel cerdas (asumsikan Android) biasanya menampilkan persentase baterai dari 0 hingga 100%. Saya berasumsi ini adalah kapasitas daya baterai yang dapat digunakan. Saya punya beberapa pertanyaan:

1) Bagaimana tepatnya mengukur kekuatan yang tersisa? Dengan asumsi baterai diberi peringkat 3.2V, mungkin menyediakan 3,3 V saat terisi penuh dan tegangan minimum yang diperlukan ponsel mungkin 3V. Apakah 0-100% mengacu pada 3V ke 3.3V? Apakah kalibrasi ini hanya dilakukan satu kali selama masa pembuatan?

2) Bagaimana sisa daya% diukur secara akurat? Apakah pengukuran rata-rata selama periode tertentu? Jika demikian, berapa frekuensi pengambilan sampel dan berapa banyak pembacaan yang dirata-rata untuk mendapatkan hasil akhir?

3) Bagaimana sisa daya% diukur saat ponsel sedang diisi? Saya kira tegangan output mungkin berbeda ketika sedang diisi.

4) Bagaimana kalibrasi daya baterai dipengaruhi oleh suhu sekitar? Saya sadar baterai saat ini memiliki sensor suhu. Apakah suhu digunakan untuk menghitung sisa daya baterai atau laju pengisian optimal?

5) Dengan asumsi konsumsi baterai tidak linier seperti pelepasan baterai ... (permainan intensif, dll). Bagaimana cara smartphone menangani tingkat pengeluaran variabel? Ada aplikasi untuk mengkalibrasi ulang baterai. Bagaimana mereka bekerja?

6) Bagaimana OS menentukan penggunaan baterai setiap aplikasi? Apakah hanya berdasarkan siklus CPU dan waktu layar atau apakah ada pengukuran aktual dari disipasi daya?

Saya minta maaf jika ini terlalu banyak pertanyaan. Saya tetapi saya percaya mereka semua terkait.

— navigator
sumber

Jawaban singkat: paket baterai atau papan utama android memiliki IC "pengukur bahan bakar baterai" yang melacak status pengisian daya baterai. Anda tidak dapat mencapai tingkat presisi hanya dengan mengukur tegangan.

— mkeith

bq27200 adalah contoh IC pengukur bahan bakar baterai.

— Nick Alexeev

Dicatat dengan baik. Jadi bagaimana IC pengukur bahan bakar baterai melakukan semua hal di atas?

— navigator

pelepasan baterai secara non-linier, sehubungan dengan tegangan. Produsen baterai dapat melakukan ribuan jam pengujian dan kontrol kualitas batch untuk mengkarakterisasi baterai mereka dengan sangat akurat, dan membentuk hubungan tegangan / suhu / kapasitas dan dari sini mereka dapat memetakan status pengisian ke% baterai untuk ditampilkan kepada manusia dalam sesuatu yang kami bisa mengerti.

— KyranF

@navigator, mungkin juga sihir. Saya pikir mereka pada dasarnya mengintegrasikan arus dari waktu ke waktu (penghitungan Coulomb). Tapi saya pikir mereka juga menerapkan skema pembelajaran. Pengukur bahan bakar mempelajari kapasitas sel tertentu, dan melacak kapasitas seiring berkurangnya waktu.

— mkeith

Seperti disebutkan dalam komentar, menggunakan pengukur bahan bakar. Ada beberapa algoritma untuk kimia Li-Ion, dan pengukur mungkin menggunakan satu atau lebih dari itu.

Yang paling mendasar adalah penghitung Columb. Pengukur bahan bakar memiliki shunt saat ini dengan amplifier dan mengukur arus yang dikonsumsi, jumlah itu dari waktu ke waktu dan membandingkannya dengan kapasitas baterai yang diprogram.

Tambahan untuk penghitung Columb adalah pelacakan impedansi, di mana pengukur bahan bakar mencoba untuk mengukur impedansi baterai. Sel lithium ion memiliki impedansi khusus untuk setiap kondisi pengisian, sehingga perkiraan dapat dibuat mengenai jumlah muatan yang tersisa.

Pengukur bahan bakar biasanya memiliki sensor suhu sendiri untuk mengimbangi berbagai efek terkait suhu.

Ini melaporkan statusnya melalui I2C (SMbus dalam beberapa kasus) ke prosesor utama.

— Lior Bilia
sumber

"membandingkannya dengan kapasitas baterai yang diprogram" - bagaimana cara memperhitungkan penurunan kapasitas efektif oleh penuaan dan bersepeda (tergantung pada kedalaman debit)?

— Tuan Mystère

Ada algoritma internal (Sebagian besar pengukur bahan bakar memiliki MCU internal) yang memperhitungkan suhu rata-rata dan jumlah siklus.

— Lior Bilia