Comment un téléphone intelligent mesure-t-il la puissance de la batterie?

Un smartphone (supposons Android) affiche généralement le pourcentage de batterie de 0 à 100%. Je suppose que c'est la capacité de puissance utilisable de la batterie. J'ai plusieurs questions:

1) Comment mesure-t-il exactement la puissance restante? En supposant qu'une batterie est évaluée à 3,2 V, elle peut fournir 3,3 V lorsqu'elle est complètement chargée et la tension minimale requise du téléphone peut être de 3 V. Le 0-100% se réfère-t-il à 3V à 3,3V? Cet étalonnage est-il effectué une seule fois pendant la fabrication?

2) Comment le pourcentage de puissance restant est-il mesuré si précisément? Les mesures sont-elles moyennées sur une période? Si oui, quelle est la fréquence d'échantillonnage et combien de lectures sont en moyenne pour obtenir la finale?

3) Comment le% de puissance restant est-il mesuré lorsque le téléphone est en charge? Je suppose que la tension de sortie peut être différente lors de la charge.

4) Comment l'étalonnage de la puissance de la batterie est-il affecté par la température ambiante? Je suis conscient que les batteries ont de nos jours des capteurs de température. La température est-elle utilisée pour calculer la puissance restante de la batterie ou le taux de charge optimal?

5) En supposant que la consommation de la batterie n'est pas linéaire car la décharge de la batterie ... (jeux intensifs, etc.). Comment le smartphone gère-t-il les taux de décharge variables? Il existe des applications pour recalibrer les batteries. Comment travaillent-ils?

6) Comment le système d'exploitation détermine-t-il l'utilisation de la batterie de chaque application? Est-ce uniquement basé sur les cycles CPU et le temps d'écran ou existe-t-il une mesure réelle de la dissipation de puissance?

Mes excuses si ce sont trop de questions. Moi, mais je crois qu'ils sont tous liés.

— navigateur
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Réponse courte: le bloc-batterie ou la carte principale Android possède un circuit intégré "jauge de carburant de batterie" qui permet de suivre l'état de charge de la batterie. Vous ne pouvez pas atteindre ce niveau de précision en mesurant uniquement la tension.

— mkeith

Le bq27200 est un exemple de CI de jauge de carburant de batterie.

— Nick Alexeev

Bien noté. Alors, comment la jauge de carburant de la batterie IC fait-elle tout ce qui précède?

— navigateur

les batteries se déchargent de manière non linéaire, en fonction de la tension. Les fabricants de batteries peuvent effectuer des milliers d'heures de test et de contrôle de qualité par lots pour caractériser très précisément leurs batteries, et former une relation tension / température / capacité et à partir de cela, ils peuvent mapper l'état de charge à un% de batterie pour l'affichage aux humains dans quelque chose que nous peut comprendre.

— KyranF

@navigator, ça pourrait aussi bien être magique. Je pense qu'ils intègrent essentiellement le courant dans le temps (comptage de Coulomb). Mais je pense qu'ils ont également mis en place des programmes d'apprentissage. La jauge de carburant apprend la capacité de la cellule spécifique et suit la capacité à mesure qu'elle diminue avec le temps.

— mkeith

Comme mentionné dans les commentaires, il utilise une jauge de carburant. Il existe plusieurs algorithmes pour la chimie Li-Ion, et la jauge peut utiliser un ou plusieurs d'entre eux.

Le plus élémentaire est le compteur Columb. La jauge de carburant a un shunt de courant avec un amplificateur et mesure le courant consommé, le résume au fil du temps et le compare à la capacité de la batterie programmée.

Un complément au compteur Columb est le suivi d'impédance, dans lequel la jauge de carburant essaie de mesurer l'impédance de la batterie. Une cellule au lithium-ion a une impédance spécifique pour chaque état de charge, de sorte qu'une estimation peut être faite concernant la quantité de charge restante.

La jauge de carburant possède généralement son propre capteur de température pour compenser les divers effets liés à la température.

Il signale son état via I2C (SMbus dans certains cas) au processeur principal.

— Lior Bilia
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"la compare à la capacité programmée de la batterie" - comment tient-elle compte de la chute effective de capacité par le vieillissement et le cycle (selon la profondeur de décharge)?

— Monsieur Mystère

Il existe des algorithmes internes (la plupart des jauges de carburant ont un MCU interne) qui prennent en compte la température moyenne et le nombre de cycles.

— Lior Bilia