Akkulaufzeit in Smartphones wie im Notebook bestimmen
Batterieladezustandsmesser gibt präzise Akku-Restlaufzeit in tragbaren elektronischen Geräten an
Wie hoch ist die Restlaufzeit meines Akkus wirklich? Texas Instruments Incorporated (TI) will diese Frage mit der Einführung eines systemseitigen "Impedance-Track"-Batterieladezustandsmesser-ICs für Smartphones und andere tragbare Geräte beantworten. Der lediglich 2,5 mm x 4 mm kleine Batterieladezustandsmesser-IC namens bq27500 gibt die Laufzeit der Batterie mit 99-prozentiger Genauigkeit an und ermöglicht damit eine längere Betriebsdauer sowie erhöhte Datensicherheit und mehr Benutzerfreundlichkeit bei tragbaren Geräten.
Mobile Geräte bieten heute immer mehr Funktionen, wie etwa HD-Video und Datenübertragung. "Die Konsumenten wollen ihre Geräte genauso wie Notebooks betreiben und erwarten daher auch exakte Informationen über die Restlaufzeit der Batterie," so Dave Heacock, Senior Vice President des Geschäftsbereichs High-Volume Analog and Logic bei TI. "Das Produkt baut auf der Batterieladezustandsmessungstechnik auf, die bereits in Millionen Notebooks eingesetzt wird. Hersteller von tragbaren Geräten hätten diese Technik bereits in der Vergangenheit gern auch in ihre mobilen Designs integriert."
Der systemseitige Batterieladezustandsmesser misst die Daten der einzelligen Li-Ionen-Batterie mit hoher Präzision, um die verbleibende Batterieladung unabhängig von Zustand oder Alter der Batterie zu ermitteln. Der winzige IC analysiert den genauen Ladezustand durch die Korrelation zwischen der Spannung und der Zellenimpedanz beziehungsweise dem Widerstand der Batterie und dem Integral des Stroms, um die prognostizierte Entladekurve anhand des Ladezustands nach oben oder unten anzupassen.
Die meisten tragbaren Geräte messen nicht genau die verbleibende Batterieladung, sondern nur die Zellspannung, und schätzen daraufhin die Kapazität. Herkömmliche Messtechniken, die in einigen tragbaren Geräten eingesetzt werden, erfordern statische und unzuverlässige Modellierungsverfahren, bei denen Entladungsrate, Temperatur und Alter der Zelle in die Berechnung einfließen. Zusätzlich müssen dabei Selbstentladung und andere nicht messbare Ströme in die Ermittlung miteinbezogen werden. Da diese Modelle einen inhärenten Fehler aufweisen, der kaum zu korrigieren ist, weiß der Endbenutzer nicht genau, wie hoch die Laufzeit bei fortschreitender Lebensdauer der Batterie ist.
Neben anderen Faktoren ermittelt der Batteriestandsmesser die Auswirkungen von Entladungsrate, Temperatur und Alter einer Batterie direkt und kann so die verbleibende Laufzeit des Akkus auf 99 Prozent genau vorausberechnen. Durch Messen und Speichern der Batterieimpedanzwerte in Echtzeit berücksichtigt der IC bei steigendem Alter der Batterie automatisch die Änderung der maximalen Kapazität. Ladezustand und maximale Kapazität werden über Spannungs- und Impedanzmessungen berechnet. Die ständige Neuberechnung über den Lade- und Entladungszyklus wird dabei überflüssig.
Mit der wachsenden Anzahl an Funktionen in tragbaren Systemen ist auch der Bedarf an genauen Ladestandsmessungen gestiegen, die für eine intelligente Verwaltung der verfügbaren Energie sorgen, den Benutzer an die Systemlaufzeit erinnern und die Systembetriebsdauer so weit wie möglich verlängern. Anwendungsspezifische Prozessoren wie der OMAP3410-Prozessor von TI nutzen präzise Batteriedaten und optimieren so die gesamte Energieverwaltung des tragbaren Gerätes. Beispielsweise kann das System je nach Ladezustand energiesparende Betriebsarten, Clock-Gating, Taktdrosselung und DVFS (Dynamische Skalierung von Spannung und Frequenz)-Features nutzen. Der bq27500 reserviert sozusagen Energie für die Datensicherung und verfügt über eine präzise Warnfunktion, falls sich der Ladezustand einem festgesetzten Limit nähert. So können Daten am Ende der Entladung in einem nichtflüchtigen Speicher gesichert werden und es wird verhindert, dass Informationen verloren gehen, bevor die Batterie vollständig entladen ist.
Der bq27500 ist auf dem Board des Host-Systems implementiert und kann sowohl integrierte als auch herausnehmbare Batterien unterstützen. Mit systemseitigen Implementierungen können Hersteller von tragbaren Geräten Kosten sparen, indem sie ein Endgerät entwerfen, das keine zusätzliche Elektronik zum Batteriepack benötigt. Mit der Entwicklung immer kleinerer Batterien wird es immer schwieriger, elektronische Bauteile in die Batterie zu integrieren. Durch eine systemseitige Implementierung des bq27500 können andere wichtige Batteriemanagementfunktionen wie etwa die Batteriepack-Authentifizierung gesteuert und verwaltet werden.
Der bq27500 wird ab sofort in Serienproduktion hergestellt und wird über TI und seine autorisierten Vertragshändler vertrieben. Der Baustein ist in einem zwölfpoligen, 2,5 mm x 4 mm großen SON-Gehäuse untergebracht. Der empfohlene Verkaufspreis bei Abnahme von 1000 Stück beträgt 1,35 Dollar. Evaluierungsmodule des bq27500, Applikationsberichte, so wie Handbücher und die Design Software von TI sind unter power.ti.com verfügbar.
LANline/jos
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