А как устроен индикатор заряда аккумулятора

Dmitry67 · Post by **Dmitry67** » 15 Dec 2003 09:51

в сотовом телефоне ?

Мне кажется это очень нетривиальная вещь
И разумеется измерением напряжения ничего не добешься...

john_22 · Post by **john_22** » 15 Dec 2003 20:12

Кореляция между напряжением на батарее и зарядом есть. Так что, самый простой способ, "на глазок" - замер напряжения. А для сотового телефона, думаю, большой точности не требуется.

Посложнее - замерять падение нпряжения на эталонном сопротивлении (фактически, измерять ток). Постоянно замеряя ток можно вычислить сколько осталось в батарее.

Dmitry67 · Post by **Dmitry67** » 16 Dec 2003 14:18

Не катит совершенно
Как Вы знаете, потребляемый ток зависит от того идет разговор или нет
Ну и от уровня сигнала тоже
Поэтому если бы измерялось напряжение то индикатор заряда все время бы скакал

Если только Вы не утрверждаете что на миллисекунды телефон отключается от аккумулятора и измеряется "чистое" напряжение

Кстати, а почему напряжение батареи падает при разряде ?
Ведь падение напряжения зависит от химизма реакции
ПРи разряде увеличивается внутреннее сопротивление и поэтому падает напряжение если есть нагрузка
Теоретически напряжение измеренно иедальным (R=бесконечность) вольтметром должно быть одинаковым и новой и разряженной батареи

tchicago · Post by **tchicago** » 16 Dec 2003 15:42

Верно, задача нетривиальная и решение точным не бывает. Используются масса эмпирических методов, и их комбинации.
Интегрируется количество вошедшего и вышедшего заряда в комбинации с калибровкой от полного заряда до полного разряда, измеряется напряжение при известном токе разряда и температуре. Хранится возраст батареи и количество зарядов-разрядов, чтобы делать поправку на изменяющиеся со временем параметры. Естественно, что выбор метода и его параметров зависит от химии батареи. Литиевый элемент, например, в полностью заряженом состоянии имеет напряжение около 3.6В, в течение разряда по какой-то кривуле падает до 1.4 . У никелевого семейства диапазон в районе от 1.3 до. 1.1 В.

в результате, подсчет оставшегося заряда все равно точным не бывает. Все знаем, что указатель часто заряда батареи часто ведет себя совершенно нелинейным образом, например медленно ползет вниз в верхней части шкалы, а потом обваливается до нуля, или наоборот сразу после полной зарядки падает до процентов 80, а потом медленно ползет до нуля.

File · Post by **File** » 16 Dec 2003 15:46

Dmitry67 wrote:
Поэтому если бы измерялось напряжение то индикатор заряда все время бы скакал

Так он и скачет, только индикатор показывает среднее значение.

Еще пример : индикатор уровня топлива в современных автомобилях, он тоже не скачет если например бак полу-пустои и вы едете по не очень ровнои дороге и бензин плещется изрядно.

File · Post by **File** » 16 Dec 2003 15:53

File wrote:
Так он и скачет, только индикатор показывает среднее значение.

Ну про среднее значение я наверно силно упростил, имел ввиду что алгоритм может быть доволно навороченный

john_22 · Post by **john_22** » 16 Dec 2003 16:39

Dmitry67 wrote:Кстати, а почему напряжение батареи падает при разряде ?
Ведь падение напряжения зависит от химизма реакции
ПРи разряде увеличивается внутреннее сопротивление и поэтому падает напряжение если есть нагрузка
Теоретически напряжение измеренно иедальным (R=бесконечность) вольтметром должно быть одинаковым и новой и разряженной батареи

Совершенно верно. Внутреннее сопротивление батареи косвенно указывает на степень разряженности. Имея постоянное сопротивление измерительного прибора, получаем корреляцию между разрядом батареи и степенью ее разряда.
Как я уже говорил - это самый простой способ. Более сложный - постоянно контролировать ток. Зная начальный заряд и сколько тока протекло по цепи, можно вычислить сколько осталось.

Dmitry67 · Post by **Dmitry67** » 16 Dec 2003 16:49

В подсчет протекшего тока я не верб
Видел телефоны у которых на выбор несколько аккумуляторов разной емкости и даже габаритов
При постановке другого аккумулятора все работает нормально хотя в этой схеме надо было бы как то сообщить телефону что ауумелятор не тот

Сам я ничего не придумал кроме такой схемы
Раз в минуту например телефон на микросекунду отключает питание и сажает аккумулятор на некую 'тестовую' нагрузку. Измеряется напряжение.

tchicago · Post by **tchicago** » 16 Dec 2003 17:30

Dmitry67 wrote:В подсчет протекшего тока я не верб
Видел телефоны у которых на выбор несколько аккумуляторов разной емкости и даже габаритов

Практически во всех современных propriatary аккумуляторах внутри пластмассового корпуса стоит индивидуальная схема управления режимами заряда/разряда. Если не верите, разберите и убедитесь сами.

Есть еще вариант, что самому телефону известно, что могут быть несколько определенных типов батарей, и телефон способен определить ее тип (съемный модуль батареи проектируется теми же разработчиками, так что придумать способ идентификации несложно). Однако это не практично, поскольку компания может решить начать продавать новый тип батареи, о котором небыло известно на момент разработки телефона.

john_22 · Post by **john_22** » 16 Dec 2003 17:36

Dmitry67 wrote:В подсчет протекшего тока я не верб
Видел телефоны у которых на выбор несколько аккумуляторов разной емкости и даже габаритов
При постановке другого аккумулятора все работает нормально хотя в этой схеме надо было бы как то сообщить телефону что ауумелятор не тот

Сам я ничего не придумал кроме такой схемы
Раз в минуту например телефон на микросекунду отключает питание и сажает аккумулятор на некую ьтестовуюь нагрузку. Измеряется напряжение.

Не думаю.... Микрoсекунда - временной промежуток намного больше длительности сигналов сотового телеофна. Отключение на такой большой промежуток никак не может не сказаться.

А батарею идентифицировать совершенно нетрудно (посмотрите на кол-во контактов батареи. Явно не 2).

File · Post by **File** » 16 Dec 2003 17:42

Я тоже не верю в подщет тока етц.
А еше болше не верю в выключение "раз 1 минуту".

Зачем ети сложности ?

Скорее всего меряется текушее напряйение, усредняется.
Сама cхема доволно консервативна на предмет показа каких либо скачков,
чтобы не конфузить юсера.

К стати не замечали на многих телефонах иногда после долгого выключения
индикатор все таки иногда болше заряд показывает, сразу как влкючите телефон.
Впрочем не на долго, когда U снова не упадет до некоторого значения.

tchicago · Post by **tchicago** » 16 Dec 2003 17:52

File wrote:Я тоже не верю в подщет тока етц.
А еше болше не верю в выключение "раз 1 минуту".

Зачем ети сложности ?

Клиент платит. Очень большие деньги делаются на том, что для каждой безделухи создается свой модуль батареи. И потом, через год, когда батарея сдыхает, клиент должен платить за новую батарею пол стоимости самой безделухи.

CTAC_P · Post by **CTAC_P** » 16 Dec 2003 18:05

Если я еще помню курс электохимии, то ЭДС химического элемента зависит только от материалов (могу ошибаться, уже 15 лет прошло), и она постоянна. Растет с разрядом внутреннее сопротивление. Поэтому, когда мы видим на вольтметре падение напряжения, это значит что внутреннее сопротивление стало сравнимым с сопротивлением вольтметра. Если вышеприведенное верно, то просто меряем ток в цепи и все. Даже отсоединять не надо.

CTAC_P · Post by **CTAC_P** » 16 Dec 2003 18:24

PS. Вспомнил. От кислотности среды ЭДС зависит тоже. Так что ЭДС меняется, но в любом случае ток в цепи с заряженым и разряженым элементом будет отличаться. Расщитывается это элeментарно.

File · Post by **File** » 16 Dec 2003 18:56

tchicago wrote:
Клиент платит. Очень большие деньги делаются на том, что для каждой безделухи создается свой модуль батареи. И потом, через год, когда батарея сдыхает, клиент должен платить за новую батарею пол стоимости самой безделухи.

Да вы правы конечно.
Помню была труба Motorola ??? , аккумулятор доволно просотои :3 елемента,
похожих на AAA. (AAAL вроде на них было написано) толко на 5mm длиннее.
После того как сдохли, обычные AAA аккумуляторы прекрасно там работали,
только подложил немного стафа что бы контакт был.

Victor · Post by **Victor** » 16 Dec 2003 19:30

Честно говоря, не вижу никакой проблемы померить отновременно и потребляемый ток и напряжение. Или толко напряжение в определенном _наборе_ режимов работы телефона.

CTAC_P · Post by **CTAC_P** » 16 Dec 2003 20:34

Victor wrote:Честно говоря, не вижу никакой проблемы померить отновременно и потребляемый ток и напряжение.

Хмм, а я вот что-то сомневаюсь что при параллельном включении зарядника и батареии Вам удастся помеять напряжение на батарее. :wink:

Victor · Post by **Victor** » 16 Dec 2003 20:44

CTAC_P wrote:
Victor wrote:Честно говоря, не вижу никакой проблемы померить отновременно и потребляемый ток и напряжение.

Хмм, а я вот что-то сомневаюсь что при параллельном включении зарядника и батареии Вам удастся помеять напряжение на батарее.

Померить то удастся, только вот бестолку это будет

У меня телефон при зарядке гоняет "палки" в цикле от минимума до максимума. В особо "умных" батареях типа Sony InfoLitium, внутри стоит микроконтроллер: он например, время оставшейся жизни при данной нагрузке в минутах говорить умеет и на сколько батарея заряжена при зарядке. IMHO, ток через батарею постоянно контроллирует.

Kurt Iceman · Post by **Kurt Iceman** » 17 Dec 2003 00:00

В общем тема такая...
1) как уже говорилось особо умные батареи, которые кроме количества заряда умеют еще и говорить скоко им осталось работать, имеют внутри микроконтроллер. Например все ноутбуковые батареи имеют внутри контроллер... и я даже знаю что там внутри контроллера

. эти контроллеры следят за количеством вкачанного и выпущеного заряда на протяжении всей жизни батареи, следят за температурой, током, напряжением и старением батареи. Также эти контроллеры следят за тем, чтоб параметры заряда были безопасными, и если что-то не так, они просто пережигают предохранители батареи - и дальше ее можно использовать токо как ударный инструмент

2) те батареи которые не показывают время чаще всего не имеют никаких чипов унутрях. чип имеется в девайсе, в который эта батарея запихивается.
этот чип может быть простеньким, может быть аналогом того, что ставят внутри батарей... пока батарея не вынимается из прибора, все очень просто... можно контролировать сколько в нее закачали и сколько выкачали...
но что делать когда вставляют новую батарею и ее состояние неизвестно?
можно попробовать выяснить

Берем - меряем напряжение на батарее на холостом ходу... то есть когда все еще выключено (работает скажем токо процессор телефона) - замеряли - а теперь врубаем все что имеем на борту на полную мощность... замеряли... посчитали падение - выяснили примерный заряд... точность отвратительная - ну а кому надо лучше?

при последующих зарядах - разрядах эта инфа корректируется... и становится более-менее правдивой.
это заметьте токо один из способов извращения...

каждый производитель батарей - вернее этих чипов для наблюдения за батареями - пытается извратиться как можно изощренее

кто сомневается в том что в батареи встраивают чип - может почитать Smart Battery Data Spec

Каскыр · Post by **Каскыр** » 17 Dec 2003 22:25

Народ,
в селлфонах применяются литиево - ионные аккумуляторы. Они такими эффектами, как память и прочая фигня, не обладают.
Назначение электроники внутри аккумулятора - защита от нештатных ситуаций - неправильного заряда - разряда (выравнивание напряжения по соединённым последовательно элементам, ограничение тока и напряжения - при взрыве они выделяют кислород, что есть опасно), от повышенного давления и температуры.

Чтобы их правильно заряжать, надо просто ограничить и ток, и напряжение заряда. Сперва они потребляют значительный ток, потом потребляемый ток постепенно уменьшается, и они выходят на "номинальное" напряжение. И вот именно на этом "номинальном" напряжении их надо подержать часов 10 - эта фаза для них гораздо важнее, чем фаза "выхода на номинальное напряжение" при высоком токе заряда.
Некоторые деятели используют для заряда литиево-ионных аккумуляторов те-же подходы, что и для никель-кадмиевых и им подобных, в результате вполне живые аккумуляторы в ноутбуках и селлфонах приходится выбрасывать.

Cоответственно, истимейт зарядки такого аккумулятора можно получить по импедансу.

FOX96 · Post by **FOX96** » 19 Dec 2003 17:46

Вообще говоря Kurt Iceman и Каскыр правы оба. Там действительно микроконтроллер, который хранит номер батареи, израсходованный разряд, конролирует зарядный ток для всей батареи и, иногда поэлементное напряжение и температуру в целях безопасности.
Проблема измерения разряда для литевых батарей не так проста, как кажется из за специфической зависимости Заряд/Напряжение, она практически плоская, покуда ячейка почти полностью не разрядится. Поэтому контролировать состояние батареи по напряжению нельзя, приходится измерять ток на встроенном измерительном сопротивлении и расчитывать разряд, при этом жизнь батареи здорово зависит от температуры, чем холоднее, тем короче жизнь, т.е. необходима температурная коррекция вычисленного разряда. Для заряда в большинстве случаев просто ограничивают зарядный ток при поддержании рекомендованного напряжения, иногда используют усредненную ожидаемую кривую заряда по времени. Контроллеров с оценкой заряда по импедансу не припомню, может и есть, хотя для литиевых батарей импеданс сильно зависит от многих факторов и не всегда отражает действительное состояние батареи.
Многие литевые ячейки обладают мерзким свойством пассивации, т.е. если вы используете ячейку в первый раз, а особенно частично использованную ячейку, она просто может не запустится при нагрузке. Для таких ячеек контроллер проводит процедуру депассивации, подключая определенную нагрузку на определенный период.
Для телефонов контроллеры батареи выпускаются разными компаниями, но преимущественно используются Maxim/Dallas и Texas Instrument. Там на сайтах можно найти много интересного.
Вообще потребительское качество литиевых батарей очень сильно зависит от изготовителя и представляет очень большую проблему. Для дешевых телефонных или бытовых батарей более менее спокойно, взял да выкинул не доводя до полной смерти. У нас в системах цена литевой батареи начинается от 1500$, тут сильно задумаешься, как и что измерять, котроллеры мы разрабатываем сами, стандартные не подходят по причине больших напряжений и токов. Взрывы батарей присходили неоднократно, даже при соблюдении всех правил обращения, химизм до конца непонятен даже тем, кто эти батареи делае, я них много раз домогался всеобемлющего объяснения. Сейчас больше стали применять Ni-MH батареи, они без памяти, долго живут и более предсказуемые.

Dmitry67 · Post by **Dmitry67** » 22 Dec 2003 09:25

Все вы врете. Я в детстве разбирал элемент 373 - там железки и какая то черная смолистая гадость. И чипа там накакого нет !

А вообще спасибо за подробный комментарий

Каскыр · Post by **Каскыр** » 24 Dec 2003 22:30

FOX96, а каким током вы их выводите на номинальное напряжение?