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[博客大赛]如何校准手机的电池电量显示准确性?——手机、电池、充电器三件套之电池篇(5)

     今天和一位资深的手机设计工程师交流电池测试方法时,他突然提出一个我之前很少思考过的问题,如何保证或者校正手机屏幕显示的电池剩余电量的准确性?

                的确,我之前用的手机就有这样的,当电池的电量较低时用的时间更短,如从100%用到20%用了24小时(平均3小时消耗10%),但从20%到没电估计就只用2-3个小时。

                手机显示的剩余电量有两种方式,第一种比较简单,手机内部监测电池的电压,如规定电池电压工作范围在3.2V-4.2V共1.0V区间,即3.2V为0%,4.2V为100%。假设电池电量与电压是线性变化的,当电压没变化0.1V,认为电池电量变化10%。

4.2V-4.1V, 10%;

4.1V-4.0V, 10%;

4.0V-3.9V, 10% ……

                第二种相对比较困难,手机同样是内部监测电池的电压,也同样电池电压工作范围在3.2V-4.2V,但电池的电压与电量变化不是线性的,而是按照不同的电池定义每0.1V电压对应的电量,如

4.2V- 4.1V, 30%;

4.1V -4.0V, 15%;

4.0V-3.9V, 10% ……

               

                其实,电池的容量与电压的关系 就像 下面相同高度的玻璃杯 的水面高度 与 所装水的多少一样。如果是玻璃杯“B”,高度和水的容积是线性的,那就可以使用上面提到的第一种方法进行电池容量监测。但 如果是其他类型的玻璃杯,第一种方法就会存在一定的失真,而且失真的大小与玻璃杯的形状有很大的关系,显然玻璃杯“C”和“D”失真较大。

                实验数据表明,锂电池的剩余容量和电池的电压不是线性的,更像“C”或“D”型玻璃杯,即相同的0.1V电压变化在高电压时的对应容量较大,而在低电压时较小。

                所以,手机要准确显示电池当前的剩余电量,就必需 事先清楚电池的电压与容量曲线。因此,精确测量 电池容量与电压关系 就变得非常重要!

               

通过准确的监测充电电压和电流曲线,以及电量的分析,我们可以看到以0.05V为一个电压步进,以上电池的电压与电量变化规律如下表:

电池电压范围
对应的电量

3.80-3.85V
67mAh

3.85-3.90V
69mAh

3.95-4.00V
161mAh

4.00-4.05V
145mAh

4.05-4.10V
126mAh

4.10-4.15V
75mAh

4.15-4.20V
88mAh

 

                当然,测试该曲线时,建议使用较小的充电或放电电流,尽量减小电池内阻 对 电压测量精度的影响。

博主
baohua.lv@gmail.com
电源-深水区
以前,我也认为电源是非常简单的东西,但随着对电源的不断了解,我发现我错了......。 佛说:“色即是空,空即是色”,电源无处不在,自从有了电,也就有了电源。在我们日常生活中,电源也随处可见,但不同的应用中,对电源的要求也是千差万别。因此,电源也可以很复杂。 希望通过这个博客,和大家一起学习各种电源的特点和应用,共同进入电源应用的深水区。
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