스마트 폰은 배터리 전력을 어떻게 측정합니까?


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스마트 폰 (Android로 가정)에는 일반적으로 배터리 백분율이 0 ~ 100 %로 표시됩니다. 이것이 배터리의 사용 가능한 전원 용량이라고 가정합니다. 몇 가지 질문이 있습니다.

1) 남은 전력을 정확히 어떻게 측정합니까? 배터리의 정격이 3.2V라고 가정하면 완전 충전시 3.3V를 제공 할 수 있으며 전화기의 최소 요구 전압은 3V 일 수 있습니다. 0-100 %는 3V ~ 3.3V를 나타 냅니까? 이 교정은 제조시 한 번만 수행됩니까?

2) 잔류 전력 %는 어떻게 그렇게 정확하게 측정됩니까? 측정은 일정 기간 동안 평균화 되었습니까? 그렇다면 샘플링 주파수는 얼마이며 최종 결과를 얻기 위해 평균적으로 몇 개의 판독 값이 평균됩니까?

3) 휴대폰 충전시 잔여 전력량은 어떻게 측정됩니까? 충전 중 출력 전압이 다를 수 있습니다.

4) 배터리 전원 교정은 주변 온도의 영향을 어떻게 받습니까? 현재 배터리에는 온도 센서가 있다는 것을 알고 있습니다. 배터리 잔량을 계산하는 데 사용되는 온도 또는 최적의 충전 속도입니까?

5) 배터리 소모가 배터리 방전과 같이 선형 적이 지 않다고 가정하면 (집약적 인 게임 등). 스마트 폰은 가변 방전 속도를 어떻게 처리합니까? 배터리를 재보 정하는 앱이 있습니다. 그들은 어떻게 작동합니까?

6) OS는 각 앱의 배터리 사용량을 어떻게 결정합니까? CPU주기와 화면 시간만을 기준으로합니까, 아니면 실제 전력 소비 측정이 있습니까?

이것이 너무 많은 질문이라면 사과드립니다. 그러나 나는 그들이 모두 관련되어 있다고 생각합니다.


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짧은 대답 : 배터리 팩 또는 안드로이드 메인 보드에는 배터리의 충전 상태를 추적하는 "배터리 연료 게이지"IC가 있습니다. 전압 만 측정하면 해당 수준의 정밀도를 달성 할 수 없습니다.
— mkeith

bq27200 은 배터리 연료 게이지 IC의 예입니다.
— Nick Alexeev

잘 지적했다. 배터리 연료 게이지 IC는 위의 모든 작업을 어떻게 수행합니까?
— 네비게이터

배터리는 전압과 관련하여 비선형 방식으로 방전됩니다. 배터리 제조업체는 배터리를 매우 정확하게 특성화하고 전압 / 온도 / 용량 관계를 형성하기 위해 수천 시간의 테스트 및 배치 품질 관리를 수행 할 수 있으며,이를 통해 충전 상태를 배터리 %에 매핑하여 이해할 수 있습니다.
— KyranF

@navigator, 그것은 마술 일 수도 있습니다. 나는 본질적으로 시간이 지남에 따라 전류를 통합한다고 생각합니다 (쿨롱 카운팅). 그러나 그들은 또한 학습 계획을 구현했다고 생각합니다. 연료 게이지는 특정 셀의 용량을 파악하고 시간이 지남에 따라 감소하는 용량을 추적합니다.
— mkeith

답변:


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주석에서 언급했듯이 연료 게이지를 사용합니다. 리튬 이온 화학에 대한 몇 가지 알고리즘이 있으며 게이지는 하나 이상의 알고리즘을 사용할 수 있습니다.

가장 기본적인 것은 Columb 카운터입니다. 연료 게이지에는 증폭기를 통한 전류 분로가 있으며 소비 전류를 측정하고 시간 경과에 따라 합산하여 프로그래밍 된 배터리 용량과 비교합니다.

Columb 카운터에 추가 된 임피던스 추적은 연료 게이지가 배터리의 임피던스를 측정하려고 시도합니다. 리튬 이온 셀은 각 충전 상태에 대해 특정 임피던스를 가지므로, 남아있는 충전량에 대해 추정 할 수 있습니다.

연료 게이지에는 일반적으로 자체 온도 센서가있어 다양한 온도 관련 효과를 보상합니다.

I2C (경우에 따라 SMbus)를 통해 상태를 주 프로세서에보고합니다.


"프로그래밍 된 배터리 용량과 비교"-노화 및 사이클링 (방전 깊이에 따라)에 따른 효과적인 용량 감소를 어떻게 설명합니까?
— Mister Mystère

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평균 온도와주기 수를 고려한 내부 알고리즘 (대부분의 연료 게이지에는 내부 MCU가 있음)이 있습니다.
— Lior Bilia
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