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评估电池续航能力的方法

助工
2019-05-05 16:23:57     打赏

电池在标称电量的时候,电池厂家往往标称的是“理想电量”。是用一个固定的放电率,如0.5C,0.2C 等放电来测试电量。 但在智能设备、特别是NB-IoT 设备在工作时,脉冲式的耗电方式就像汽车不断急加速、刹车、上坡、下坡, 无情折磨着小电池。

如何相对准备地验证电池在实际工作场景下的工作时间,而且不需要10年的时间?

我们可以仿真一个NB-IoT设备的实际电流工作场景,之后对电池数十倍、甚至数百部的加速测试。

我们来看下面这张图,典型的NB-IoT设备的电流特性。假定在每个周期的唤醒的2.67ms 中,峰值电流可能高达300mA以上,平均电流100mA:

耗电量 = 100mA x 2.67mS = 0.267mAS

在接下来的5秒中的休眠状态,电流稳定在10uA。耗电量 =0.01mA x 5S = 0.05mAS

1.png

因此,80% 的电量用在了Active状态,而且峰值高,时间短、功率大, 对电池性能摧残严重。 在休眠状态, 耗电低,电流稳定, 时间长,对电池性能影响小。 所以, 我们更关注一下Active状态的功耗。

为了仿真NB-IoT 电流的实际场景,在实现加速测试,我们构建了以下环境:1557097693974602.png

第一步

利用NB-IoT的基站模拟器,仿真实际工作场景,再利用N6705+N6781A模块捕获电流工作状态,特别是Active状态的电流波形。

第二步

利用在N6705配套的14585A软件,将电流波形镜像反转,变成N6781A模块的负载工作时的任意波形,即吸收电流的波形。请注意,N6781A是一个双象限电源,既可以做电源,又可以做负载。

3.png

▲ 使用电流电平触发功能,200KSa/s高速采集输出电流,在软件中保存波形

4.png

▲波形镜像后,使用Arb功能,将翻转后的电流波形下载到N6705电源中,回放刚才开机瞬间的电流波形

第三步

把负载吸收电流的任意波形进行优化,例如将休眠时间减少到5ms,同时设置N6781A设为负载模式,接上需要验证的电池。利用N6705仿真真实的负载,对电池进行测试。由于休眠状态从5秒降低到 5mS,使整个测试过程加快了1000倍!对于预测10年工作时间的设备来说,一周之内即可完成评估。




菜鸟
2019-05-05 21:26:58     打赏
2楼

非常有用,感谢楼主分享


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