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Comment les appareils numériques savent-ils combien d'énergie il reste dans leurs batteries ? . Explique comme si j'avais cinq ans.
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J'ai travaillé pendant un été comme ingénieur jaugeur de carburant pour un important fabricant de téléphones portables en Europe du Nord. J'étais chargé d'évaluer l'algorithme de jaugeage de carburant dans un nouveau modèle de smartphone. La batterie tient la charge - ce que nous voulons mesurer, c'est la quantité de charge qu'elle tient, nous appelons cela "l'état de charge", ou SoC en abrégé. Cela se fait de deux manières. Nous pouvons mesurer la tension sur les pôles de la batterie, tout comme /u/Spritm l'a décrit avant moi. Cependant, dès que la batterie change d'état (qu'elle soit en charge ou en décharge), nous souffrons d'un phénomène appelé « hystérésis ». L'hystérésis est simplement le fait qu'une fois la batterie déchargée, si nous arrêtons de la décharger (par exemple, en éteignant le téléphone), elle continuera à se décharger d'elle-même pendant un court instant. Comme si vous poussiez un chariot , puis que vous vous arrêtiez soudainement -- le chariot continue de rouler . Il fonctionne dans l'autre sens pour la charge - peu importe que vous poussiez ou tiriez le chariot, il continuera dans cette direction pendant un court moment après votre arrêt. Qu'est-ce que cela signifie pour nous ? Cela signifie que toute mesure de tension effectuée lorsque la batterie est en charge ou en décharge ne correspondra pas au SoC réel - la batterie doit être "relâchée" pour que la mesure de tension fonctionne. Relâcher complètement la batterie d'un téléphone portable peut prendre 24 heures, mais un résultat "assez proche" peut être obtenu après seulement 1 à 3 heures. En règle générale, les mesures de tension ne sont effectuées qu'à la "sortie de veille" ou à la "mise en marche" - c'est pourquoi vous obtenez des pics étranges dans vos courbes d'utilisation de la batterie, parfois elles chutent brusquement ou même augmentent ! C'est parce que vous avez sorti le téléphone du mode veille et que l'algorithme de jauge de carburant se réinitialise en effectuant une mesure de tension. Lorsque le téléphone est en marche, on ne peut donc pas se fier aux mesures de tension. Au lieu de cela, nous utilisons un compteur à colonne pour mesurer le courant provenant de ou vers la batterie - nous savons combien de charge « sort » ou « entre » dans la batterie. Ceci, cependant, comporte également un problème - toute mesure sur le courant aura une petite erreur. Comme nous effectuons un grand nombre de ces mesures par seconde, l'erreur va commencer à s'accumuler. Nous appelons cela « dérive » ou « dérive de mesure ». Ce n'est pas grave cependant - nous mesurons simplement le courant de / vers la batterie lorsque le téléphone est en cours d'utilisation, puis calibrons en faisant une mesure de tension au réveil ou à d'autres moments opportuns. Pour les batteries de voitures électriques et d'autres réseaux de transport de charge plus importants, une méthode connue sous le nom de filtrage de Kalman (utilisée dans la théorie du contrôle) est utilisée. Il s'agit d'une méthode assez avancée qui dépend de l'étude de l'état de charge de la batterie en la déchargeant et en la relaxant plusieurs fois. (la relaxation peut prendre 24 à 48 heures, rendant ces mesures fastidieuses et coûteuses), en réalisant une courbe du SoC en fonction de la tension. Ensuite , une fonction s'adaptant à cette courbe est créée - cette fonction n'a pas nécessairement quelque chose à voir avec la physique réelle , elle doit juste s'adapter quelque peu à la courbe et être une fonction de la tension . Nous "prédisons" ensuite où la courbe va aller lorsque nous utilisons la batterie, et utilisons cette prédiction inventée pour corriger nos mesures réelles. Cela ne peut toutefois pas être fait sur des batteries cellulaires, car elles sont de nature hautement non linéaire. Peut-être que ce n'était pas comme si tu avais 5 ans, mais j'ai fait de mon mieux ! Salutations !