Wie misst ein Smartphone die Akkuleistung?


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Ein Smartphone (vorausgesetzt Android) zeigt normalerweise den Batterieprozentsatz von 0 bis 100% an. Ich gehe davon aus, dass dies die nutzbare Leistung der Batterie ist. Ich habe mehrere Fragen:

1) Wie genau misst es die verbleibende Leistung? Angenommen, ein Akku hat eine Nennspannung von 3,2 V, liefert er bei voller Ladung möglicherweise 3,3 V und die minimal erforderliche Spannung des Telefons beträgt möglicherweise 3 V. Beziehen sich die 0-100% auf 3V bis 3,3V? Wird diese Kalibrierung während der Herstellung nur einmal durchgeführt?

2) Wie wird die verbleibende Leistung% so genau gemessen? Werden die Messungen über einen Zeitraum gemittelt? Wenn ja, wie hoch ist die Abtastfrequenz und wie viele Messwerte werden gemittelt, um das Finale zu erhalten?

3) Wie wird die verbleibende Leistung in% gemessen, wenn das Telefon aufgeladen wird? Ich denke, die Ausgangsspannung kann beim Laden unterschiedlich sein.

4) Wie wird die Kalibrierung der Batterieleistung von der Umgebungstemperatur beeinflusst? Mir ist bewusst, dass Batterien heutzutage Temperatursensoren haben. Wird die Temperatur zur Berechnung der verbleibenden Batterieleistung oder der optimalen Laderate verwendet?

5) Angenommen, der Batterieverbrauch ist nicht linear wie die Batterieentladung ... (intensive Spiele usw.). Wie geht das Smartphone mit variablen Entladungsraten um? Es gibt Apps zum Neukalibrieren von Batterien. Wie arbeiten Sie?

6) Wie bestimmt das Betriebssystem den Akkuverbrauch jeder App? Basiert es nur auf CPU-Zyklen und Bildschirmzeit oder gibt es eine tatsächliche Messung der Verlustleistung?

Ich entschuldige mich, wenn dies zu viele Fragen sind. Ich glaube aber, dass sie alle verwandt sind.


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Kurze Antwort: Der Akku oder die Android-Hauptplatine verfügen über einen "Batterietankanzeige" -IC, der den Ladezustand der Batterie verfolgt. Sie können diese Genauigkeit nicht erreichen, indem Sie nur die Spannung messen.
Mkeith

bq27200 ist ein Beispiel für einen Batterie-Kraftstoffanzeige-IC.
Nick Alexeev

Gut erkannt. Wie macht der Batterie-Tankanzeige-IC all das?
Navigator

Batterien entladen sich nichtlinear in Bezug auf die Spannung. Die Batteriehersteller können Tausende von Stunden lang Tests und Qualitätskontrollen durchführen, um ihre Batterien sehr genau zu charakterisieren und ein Spannungs- / Temperatur- / Kapazitätsverhältnis zu bilden. Daraus können sie den Ladezustand einer Batterie in% zuordnen, um sie in etwas, das wir haben, dem Menschen anzuzeigen kann verstehen.
KyranF

@navigator, es könnte genauso gut Magie sein. Ich denke, sie integrieren im Wesentlichen den Strom im Laufe der Zeit (Coulomb-Zählung). Aber ich denke, sie haben auch Lernprogramme implementiert. Die Kraftstoffanzeige lernt die Kapazität der jeweiligen Zelle und verfolgt die Kapazität, wenn sie mit der Zeit abnimmt.
Mkeith

Antworten:


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Wie in den Kommentaren erwähnt, wird die Kraftstoffanzeige verwendet. Es gibt verschiedene Algorithmen für die Li-Ionen-Chemie, von denen das Messgerät möglicherweise einen oder mehrere verwendet.

Das grundlegendste ist der Columb-Zähler. Die Kraftstoffanzeige verfügt über einen Stromshunt mit einem Verstärker und misst den verbrauchten Strom, summiert ihn über die Zeit und vergleicht ihn mit der programmierten Batteriekapazität.

Eine Ergänzung zum Columb-Zähler ist die Impedanzverfolgung, bei der die Kraftstoffanzeige versucht, die Impedanz der Batterie zu messen. Eine Lithium-Ionen-Zelle hat für jeden Ladezustand eine spezifische Impedanz, sodass eine Schätzung der verbleibenden Ladungsmenge vorgenommen werden kann.

Die Kraftstoffanzeige verfügt normalerweise über einen eigenen Temperatursensor, um verschiedene temperaturbedingte Effekte auszugleichen.

Es meldet seinen Status über I2C (in einigen Fällen SMbus) an den Hauptprozessor.


"vergleicht es mit der programmierten Batteriekapazität" - wie erklärt es den effektiven Kapazitätsabfall durch Alterung und Zyklus (abhängig von der Entladungstiefe)?
Herr Mystère

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Es gibt interne Algorithmen (die meisten Kraftstoffanzeigen haben eine interne MCU), die die Durchschnittstemperatur und die Anzahl der Zyklen berücksichtigen.
Lior Bilia
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