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如何为可穿戴设备选用更准确的电量计

发布时间:2021-12-08 人气:

本文摘要:便携式电子产品与我们的生活日益紧密,用于可穿着设备早已沦为消费新潮流。在市场日益明显快速增长的同时,如何提升电量计的准确性沦为了亟待解决的问题。传统内置放可穿着设备的电量计可获取的精确度大约8%。 因此如果指示器表明剩下电量为10%,那么实际值有可能较低至2%。用户往往以为设备可以再行工作一段时间,而系统却忽然车祸重开,遗失并未留存的关键数据和工作,为用户的用于带给不便。比如说如果这种故障再次发生在医疗环境,还有有可能严重威胁生命。

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便携式电子产品与我们的生活日益紧密,用于可穿着设备早已沦为消费新潮流。在市场日益明显快速增长的同时,如何提升电量计的准确性沦为了亟待解决的问题。传统内置放可穿着设备的电量计可获取的精确度大约8%。

因此如果指示器表明剩下电量为10%,那么实际值有可能较低至2%。用户往往以为设备可以再行工作一段时间,而系统却忽然车祸重开,遗失并未留存的关键数据和工作,为用户的用于带给不便。比如说如果这种故障再次发生在医疗环境,还有有可能严重威胁生命。  通过加到电量计量功能的元件可以提升电量计的准确性,但这就有可能减少设备的尺寸和重量,而如今的消费者必须更加纤薄、可构建更加多功能的便携式/可穿着设备,因此设计人员必须考虑到用于低能效的元件。

  传统电量计量方案:库仑计数法  库仑计数法是最常用的电量计量法,它使用高精度的电流检测电阻,倒数监测电池的输入电流。电流随时间而构建,并将结果与未知的仅次于电量展开较为,以计算出来能用的剩下电量。

  图1:库仑计数法  库仑计数法的仅次于弊端在于其十分不精确,造成车祸关机的可能性十分大。因为电池的自放电电流不流到外部检测电阻,所以它无法被检测到。

而且这种自放电电流不受电池温度的影响,自放电事件造成环境温度增高而更进一步影响精确度。此外,只有电池每次被充满著电才能获得精确的测量,而事实上电池不是每次都被充满著电。  库仑计数法不仅不精确,而且由于其必须检测电阻,造成成本增加并闲置更大的PCB空间,而检测电流流到检测电阻不会消耗额外的电池电量,阻碍主电池性能,减少功率损耗。

  基于内部电阻追踪电流-电压(HG-CVR)的混合计量法  安森美半导体的LC70920XF智能锂电池电量计IC为解决库仑计数电量计的弊端,并解决问题上述设计挑战获取了绝佳解决方案:使用基于仪器的模数转换(ADC)技术的板载电量计,并在电量计内置误差校正和温度补偿。融合低功耗工作及高精度计量,通过增加磨损保证更长的电池用于时间,此外,没外部检测电阻意味著没功率损耗并节省宝贵的PCB空间。  LC70920XF基于称作HG-CVR的独有计量法,以2.8%的误差测量电池的比较电荷状态(RSOC),即使在比较不稳定的条件下,还包括温度、老化、阻抗及自放电。  仪器的参照电压对精确的电压测量至关重要。

LC70920XF具备准确的内部参照电压电路,且这不不受温度影响,它存储参照表在其存储器中,其中还包括关于电池的电压/容量、电阻/容量及电阻/温度功能的数据。  HG-CVR法测量电池电压、温度、内部电阻和电池开路电压(OCV)。

OCV是无阻抗电流的电池电压。测量的电池电压分成OCV和随阻抗电流变化的电压。

变化的电压是由阻抗电流和内部电阻产生。那么电流值由以下公式确认:  V(VARIED)=V(MEASURED)-OCV  I=V(VARIED)/R(INTERNAL)  其中V(VARIED)是随阻抗电流变化的电压,V(MEAUSRED)是测出的电压,R(INTERNAL)是电池的内部电阻。内部电阻不受剩下电量、阻抗电流、温度等因素影响。

HG-CVR法在监测电压后萃取电荷(库仑),并用于电阻配备档表和电压配备档表计算出来。  然后,通过大大将测得的电压及温度与参照表中的值展开较为来计算出来剩下电池电量。

当电池电压更加较低时,读数不会更加频密,以保证在电池剩下用于时间显得更加短时的精确的预测。  不像其它电荷测量法,HG-CVR法能考虑到电池自放电事件,需要将设备的电池充满著电用作校准,即使电池只电池至50%,也可精确地计算出来电池的剩下用于时间。  图2:安森美半导体专利的HG-CVR法  如何辨识老化?  通过反复静电/电池,电池内部电阻将渐渐减少,满充容量(FCC)将增加。

在库仑计数法中,一般来说用于FCC和剩下容量(RM)计算出来RSOC。  RSOC=RM/FCC100%  库仑计数法必需通过自学周期预先测量增加的FCC。而HG-CVR可测量电池的RSOC而需要自学周期,该方案用来计算出来电流的内部电池电阻与FCC高度涉及。这相关性各不相同电池的化学功能。

利用这相关性报告的RSOC受老化的影响。  误差自动发散  库仑计数法的一个问题是误差随时间而积累,使用库仑计数法的电量计必需去找机会校正它。使用HG-CVR的LC70920XF具备RSOC误差发散的功能,误差在从开路电压的量度中大大发散。

而且,库仑计数法无法检测精确的剩下变化,因为自放电电流数太小,但HG-CVR法通过电压信息能精确检测。  更容易较慢加装  一般而言,对电量计来说,提供多个参数是适当的,这一般来说花费大量资源和额外的研发时间。LC70920XF的一个独有功能是多个配备档表已内置其中,因而电池测量开始时要打算的荐数量非常少,从而修改设计,减缓加装。


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