Pelo que entendi, a tensão terminal das baterias muda um pouco na carga / descarga, mas essas alterações são mínimas em comparação com outros efeitos (temperatura, pequenas diferenças de fabricação, histórico recente de carga / descarga, etc.).
Mas até os celulares mais antigos podem mostrar um ícone de cobrança. E funciona corretamente mesmo no caso de uma troca de bateria.
Como isso é possível?
Há uma coisa que é óbvia uma vez afirmada, mas não até então.
O telefone indica que há "37% de carga restante". Como você sabe que isso é preciso? Provavelmente não é.
O software pode estar fazendo algumas estimativas com base no consumo médio de corrente, uma vez que foi totalmente carregado, no tempo médio entre as cargas e, é claro, nas características de descarga da bateria específica. Em seguida, apresenta seu melhor palpite.
Com o tempo, ele pode criar um perfil razoavelmente preciso para a bateria e usá-lo para melhorar as estimativas. Mas geralmente é uma estimativa.
Na minha experiência no desenvolvimento de sistemas baseados em bateria (com baterias inteligentes, NiCad estúpido e tudo mais), as únicas vezes em que você confia no nível de carga são 100% e 0%.
Geralmente, uma bateria inteligente avisa quando está totalmente carregada e, com uma estúpida, você provavelmente está fazendo alguns cálculos com a corrente e a temperatura. Isso cuida do caso 100%.
O caso de 0% é o local onde a infiltração entra. Qualquer que seja a química da bateria, geralmente há um padrão distinto na curva de descarga à medida que você se aproxima do colapso da tensão. Mas permitir que uma bateria entre em descarga profunda geralmente é uma "coisa ruim" (TM).
Portanto, o firmware procura esse padrão e decide quando a bateria está em um "0%" virtual. Em seguida, desliga o sistema para que haja carga residual suficiente na bateria para evitar descargas profundas e, mais importante, uma perda repentina de energia. Isso permite um desligamento normal.
Se isso parecer um pouco improvável, deixe o telefone "desligar" e desligue-se. Em seguida, ligue-o novamente. Se a bateria estivesse realmente em 0%, não seria possível inicializar e ligar a tela para indicar que era necessário carregar.
O aviso de 5% (ou talvez 10%, dependendo da precisão das medições e das tolerâncias das baterias) também é geralmente um tanto artificial, representando novamente um ponto na curva de descarga quando o firmware começa a pensar em "Indo desligar em breve".
Ironicamente, esse é o nível em que alguém no marketing insiste em que você acenda esse LED brilhante para dizer ao usuário que ele está prestes a ficar sem bateria.
Como você mencionou, a tensão muda um pouco na carga / descarga. As medições no nível de milivolts são razoavelmente diretas, e toda química de bateria que eu conheço tem uma mudança de voltagem de pelo menos algumas centenas de milivolts entre "cheio" e "efetivamente vazio".
A maioria das curvas de descarga da bateria é linear, pelo menos na faixa que a maioria dos dispositivos as utiliza. Por esse motivo, é possível obter uma estimativa aproximada da carga restante lembrando o último pico de tensão (correspondente à carga total), conhecendo o nível de tensão no desligamento e interpolando entre eles. Para obter mais precisão, você pode programar o dispositivo com a curva de descarga típica para a química da bateria que está usando ou fazer com que o dispositivo a avalie durante um ciclo de descarga de carga "condicionado".
O "ícone de carga" representa o estado de carga (SOC) da bateria - que normalmente é uma porcentagem.
Diferentes tecnologias de bateria são gerenciadas de maneiras diferentes ...
Alguns têm uma curva de descarga inclinada - você sabe que uma determinada tensão em uma determinada temperatura representa um determinado SOC.
Outros são menos úteis (por exemplo, chumbo / ácido) e possuem uma curva de descarga muito plana, na medida em que fornecem X volts até o ponto de expiração, depois praticamente 0 volts! Isso requer um nível de contagem de entrada / saída - e recalibração nos níveis de 0% / 100%.
A maioria dos dispositivos de consumo oferece um SOC bastante bruto - mas também depende do estado de saúde - que representa o estado da bateria ao longo de sua vida útil.
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Aqui está um exemplo de um contador coulomb: http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/4150fc.pdf, que pode ser usado para medir com bastante precisão a carga usada em tempo real de uma bateria específica, neste caso uma bateria de íons de lítio 1-2 ou 3-6 células NiCd ou NiMH. Para isso, basta medir a corrente através de um resistor conhecido muito pequeno (micro ohms) e usá-lo ao longo do tempo para derivar mAHrs consumidos,
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