鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:625次 | 2021年08月29日
智能電池電量計(jì)要怎樣有效改進(jìn)動(dòng)態(tài)血糖監(jiān)視儀的電池使用壽命
人體血糖值的偏高或偏低都有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的健康威脅,因此監(jiān)測(cè)血糖水平是重中之重。目前全球已有1.5億人口罹患糖尿病,所以個(gè)人便攜型血糖監(jiān)測(cè)儀(bGM)的需求巨大。
圖1所示的動(dòng)態(tài)血糖監(jiān)測(cè)儀(CGM),可幫助糖尿病患者實(shí)時(shí)檢查血糖讀數(shù),也可在超長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)監(jiān)測(cè)血糖值。CGM能夠繼續(xù)監(jiān)測(cè)血糖水平,然后在用戶血糖值達(dá)到危險(xiǎn)值時(shí)提示用戶。這款監(jiān)測(cè)儀通常蘊(yùn)含圖2所示的傳感器單元和圖3所示的聚合器單元
圖1:動(dòng)態(tài)血糖監(jiān)測(cè)儀(CGM)
此傳感器單元使用紐扣電池或硬幣電池,在一按時(shí)間段內(nèi)與人體連接(例如,8到10天)。聚合器單元是由電池供電的手持單元,可以利用如近場(chǎng)通信等無(wú)線射頻(RF)技術(shù)來(lái)讀取血糖數(shù)據(jù)。聚合器單元的電池管理子系統(tǒng)由電池充電器、電池電量計(jì)和保護(hù)器構(gòu)成。3.7V鋰離子單電池就可運(yùn)行一般的聚合器單元。其可通過(guò)電源適配器的USb或DC輸入進(jìn)行充電。
圖2:CGM傳感器單元
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
圖3:CGM聚合器單元的示意框圖
電池電量計(jì)可以預(yù)測(cè)并估算電池在不同負(fù)載狀態(tài)下的剩余容量、充電狀態(tài)、電量耗盡時(shí)間和運(yùn)行狀況,從而幫助處理電池管理中的難題。利用智能電池電量計(jì),用戶可以延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間(如圖4所示)和電池循環(huán)壽命。德州儀器(TI)的ImpedanceTrack?測(cè)量算法實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確度高于99%的電池容量預(yù)測(cè),使其具有卓越的模擬測(cè)量性能和電池特點(diǎn)建模功能。
圖4:采用TI電量計(jì)實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間
這款血糖監(jiān)測(cè)儀供應(yīng)多種單節(jié)電池測(cè)量選項(xiàng),不僅外形小巧,經(jīng)濟(jì)高效,而且功耗超低。電量計(jì)可以搭載在電池包內(nèi)或系統(tǒng)pCb上,后者更多見于便攜型醫(yī)療使用。
圖5和圖6分別展示了典型的系統(tǒng)側(cè)和組側(cè)電量計(jì)配置。系統(tǒng)pCb上的電量計(jì),如bQ27426,只要最低的用戶配置,并且在正常工作時(shí)電流消耗也很小。有關(guān)更高級(jí)別的集成,某些電量計(jì)具有集成式測(cè)試電阻,如bQ27421-G1。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
另一方面,倘若電量計(jì)搭載在電池包內(nèi),則可以通過(guò)基于閃存的固件和256位集成式安全哈希算法(如bQ27Z561-R1)供應(yīng)具有高準(zhǔn)確性的處理辦法。bQ2970等保護(hù)集成電路可供應(yīng)電壓、電流和反向充電器保護(hù)。
圖5:典型的主機(jī)/系統(tǒng)側(cè)電量計(jì)配置
圖6:典型的電池包側(cè)電量計(jì)配置
電池電量計(jì)提高了電源管理的先進(jìn)性和智能水平。不具有準(zhǔn)確電量計(jì)的系統(tǒng)只能在固定電壓下封閉。許多設(shè)備封閉時(shí)系統(tǒng)電壓為3.5V,以便保護(hù)用于最壞情況的備用容量(保留電能用于關(guān)機(jī)),但如圖4所示,只通過(guò)微控制器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器測(cè)量電池電壓,進(jìn)而生成低電池電量警告并不是測(cè)量剩余電量的可靠辦法。這是由于大多數(shù)使用都具有可變負(fù)載。電池電量計(jì)將計(jì)算剩余電量并改變關(guān)機(jī)電壓,以滿足任何條件下所需的備用容量要求,從而新增運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)。
除保有備用容量的優(yōu)點(diǎn)外,由于使用出現(xiàn)的高瞬態(tài)脈沖負(fù)載,一些電池電量計(jì)還能夠不報(bào)告0%的電荷狀態(tài),從而使電池電壓降至終端電壓以下。當(dāng)電池依然具有高電量時(shí),這個(gè)特性很有優(yōu)點(diǎn),但是高瞬態(tài)負(fù)載會(huì)造成提前達(dá)到終止電壓。
電池是復(fù)雜的電化學(xué)系統(tǒng),受電池老化、溫度和阻抗的影響。算法、緊湊設(shè)備和高級(jí)設(shè)備集成都是改進(jìn)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵特性。您在動(dòng)態(tài)血糖監(jiān)測(cè)儀等醫(yī)用電池供電使用方面面對(duì)的最大挑戰(zhàn)有什么?請(qǐng)?jiān)谖哪└嬖V我們您的觀點(diǎn)。