¿Cómo mide un teléfono inteligente la energía de la batería?

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Un teléfono inteligente (suponga Android) generalmente muestra el porcentaje de batería del 0 al 100%. Supongo que esta es la capacidad de energía utilizable de la batería. Tengo varias preguntas

1) ¿Cómo mide exactamente el poder restante? Suponiendo que una batería tiene una capacidad nominal de 3.2V, podría estar proporcionando 3.3 V cuando está completamente cargada y el voltaje mínimo requerido del teléfono podría ser de 3V. ¿El 0-100% se refiere a 3V a 3.3V? ¿Esta calibración se realiza solo una vez durante el tiempo de fabricación?

2) ¿Cómo se mide el% de potencia restante con tanta precisión? ¿Se promedian las mediciones durante un período? Si es así, ¿cuál es la frecuencia de muestreo y cuántas lecturas se promedian para obtener el resultado final?

3) ¿Cómo se mide el% de energía restante cuando el teléfono se está cargando? Supongo que el voltaje de salida puede ser diferente cuando se está cargando.

4) ¿Cómo se ve afectada la calibración de la energía de la batería por la temperatura ambiente? Soy consciente de que las baterías hoy en día tienen sensores de temperatura. ¿Se utiliza la temperatura para calcular la carga restante de la batería o la velocidad de carga óptima?

5) Suponiendo que el consumo de batería no es lineal ya que la batería se descarga ... (juegos intensivos, etc.). ¿Cómo maneja el teléfono inteligente las tasas de descarga variables? Hay aplicaciones para recalibrar las baterías. ¿Cómo trabajan?

6) ¿Cómo determina el sistema operativo el uso de la batería de cada aplicación? ¿Se basa solo en los ciclos de la CPU y el tiempo de pantalla o hay alguna medida real de disipación de energía?

Mis disculpas si estas son demasiadas preguntas. Yo pero creo que todos están relacionados.

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Respuesta corta: el paquete de batería o la placa principal de Android tiene un IC de "indicador de combustible de batería" que realiza un seguimiento del estado de carga de la batería. No puede alcanzar ese nivel de precisión solo midiendo el voltaje.
mkeith
bq27200 es un ejemplo de un IC de indicador de combustible de batería.
Nick Alexeev
Debidamente notificado. Entonces, ¿cómo hace el indicador de combustible de la batería IC todo lo anterior?
navegador
las baterías se descargan de manera no lineal, con respecto al voltaje. Los fabricantes de baterías pueden realizar miles de horas de pruebas y control de calidad de lotes para caracterizar con mucha precisión sus baterías y formar una relación de voltaje / temperatura / capacidad y, a partir de esto, pueden asignar el estado de carga a un% de batería para mostrar a los humanos en algo que nosotros puedo entender.
KyranF
@navigator, bien podría ser mágico. Creo que esencialmente integran la corriente en el tiempo (conteo de Coulomb). Pero creo que también han implementado esquemas de aprendizaje. El medidor de combustible aprende la capacidad de la celda específica y rastrea la capacidad a medida que disminuye con el tiempo.
mkeith

Respuestas:

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Como se menciona en los comentarios, utiliza medidor de combustible. Hay varios algoritmos para la química de iones de litio, y el medidor podría usar uno o más de ellos.

El más básico es el contador de Columb. El medidor de combustible tiene una derivación de corriente con un amplificador y mide la corriente consumida, la suma con el tiempo y la compara con la capacidad de la batería programada.

Una adición al contador Columb es el seguimiento de impedancia, en el que el medidor de combustible intenta medir la impedancia de la batería. Una celda de iones de litio tiene una impedancia específica para cada estado de carga, por lo que se puede hacer una estimación con respecto a la cantidad de carga restante.

El indicador de combustible generalmente tiene su propio sensor de temperatura para compensar los diversos efectos relacionados con la temperatura.

Informa su estado a través de I2C (SMbus en algunos casos) al procesador principal.

Lior Bilia
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"lo compara con la capacidad de la batería programada": ¿cómo explica la caída efectiva de la capacidad por envejecimiento y ciclos (dependiendo de la profundidad de descarga)?
Señor Mystère
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Existen algoritmos internos (la mayoría de los medidores de combustible tienen una MCU interna) que tienen en cuenta la temperatura promedio y la cantidad de ciclos.
Lior Bilia