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手机电池剩余电量的精确分析
使用便携式电子产品,能够随时知道电池所剩电量,工作时间,并且据此调节应用,无疑是一个非常方便的事情,尤其是使用智能手机或者PDA手机的商务人士。电池电量检测技术在笔记本电脑中已经屡见不鲜,多数笔记本电脑都有电源管理的选项,提供不同的电源工作模式以及电池报警功能。但是在更加小型化的便携产品市场,这一技术还不多见。
  便携式产品提供的功能越来越纷繁,用户日益需要准确监测电池电量,以便灵活管理可用电源,明确显示剩余工作时间,尽可能延长系统运行。现在大多数手机采用的电量测量方法还比较简单,缺乏精确度。据TI公司负责便携式电源产品的工程师何信龙介绍,目前主流的检测方法是简单测量电池电压,再除以4或5,也就是通常能在手机屏幕上看见的4格或者5格的电量Bar,所以每格的精确度即是20%或者25%,当电池电压到达2.9V-2.7V时就会关闭电源。何信龙指出虽然手机电池的工作电压在2.9V-4.2V之间,但通常情况下的稳定工作电压范围是3.6V-3.8V,在这范围之外的电池放电速度都是非常的快,不能够维持足够的工作时间。
  当前标准的电量检测方法是通过库仑计算法(Coulomb Counting)检测电流、电压以及温度,并集成一定时间的电流。这种方法还需和电池芯厂商合作,通过静态建模技术根据电池的放电率、温度和老化程度进行补偿,对自放电速率和其它不可测量的电流进行建模。由于模型本身就存在误差,且很难进行最小化,因此用户很难准确了解电池的老化程度和实际运行时间,只能依靠以往使用经验来弥补。
  将电池电量检测技术引进到手机中可以准确测量单节锂离子电池的数据,以便在各种条件下(甚至是电池老化)测算出剩余电池电量。TI的Impedance Track(阻抗跟踪)技术2年来已经成功应用在笔记本市场,日前TI推出用于单节电池的电量检测芯片bq27500,用于手机。这款微小型 IC 能通过比较电池电压、电池阻抗或电阻,以及电流积分,准确分析充电状态,根据测算的放电曲线上调或下调剩余充电状态。
  bq27500是应用在系统侧的芯片,可在主机系统的电路板上使用,支持嵌入式或可拆卸电池。何信龙指出系统侧实施方案的优势是不需要在电池上集成电子元件,可以有效控制电池的体积和成本,而且还能控制与管理其它主要电池管理功能,例如电池组认证(这是手机厂商针对用于自己品牌产品的贴牌电池实施的性能认证)等。
  高精确度的电池数据对于手机的应用处理器是极大的帮助,应用处理器可以根据数据优化系统的完整移动电源操作系统。例如,可充分发挥多种功能优势,低功耗模式、时钟门控、时钟节流 (clock throttling) 以及动态电压与基于电池电量的频率缩放等。能够提供储电报警功能 (reserve energy warning)的电量检测芯片在电池放电结束时,系统可将数据保存至非易失存储器中,从而避免了因为电池电量耗尽而造成的工作损失。这对于使用Microsoft Mobile Office这类应用的智能电话用户至关重要。
  随着定位取巧的UMD(Ultra Mobile Device)和UMPC的红火,便携产品和笔记本电脑的界限越来越模糊,电池电源可靠性的提高无疑是在鼓励人们更多地带着便携产品出行,而不必总是背着笔记本电脑。
 
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