一般工具类产品电量显示优化思路

廷润

条件声明，本帖只讨论一般的带电池的工具电量显示问题。STM32F1作为主控，内置的ADC 12位精度，所检测的电平为三节18650简单转换后的 IO电压 0~3.3V

一、明确待优化的地方
      1、低电量提醒、满电提醒、过充保护。
二、明确理论与实际的细节差异。
      1、理论上电池没电是3.7V，三节都没电约 3.7*3 = 11.1V。这个理论值很不靠谱，实际批量的电池组，也会存在个别电池电压有偏差的情况。
      2、理论上电池低电量保护的时候ADC检测到0值，对应显示电量0 。实际上这样划分，可能显示还有20% 就会瞬间关机。
      3、理论上电池过充保护的时候，ADC检测到的值为最高（假设3900），对应显示电量100% 。 实际上电源芯片过充保护会有一点点提前，有些个别电池组满电状态，其实有一节还差一点点，导致电压不统一。
      4、实际上整个放电过程，非线性，从普通的检测方法，电量在50%一下都不怎么耐用，数字掉的很快。
      5、实际上充电过程ADC拿到的数字非常飘，波动很大，看上去怪怪的。

三、有针对性的优化细节。普通的工具，各方面的资源也比较普通。这里只是简单分享讨论。
     1、建议电量显示的0，提后一点。 例如        uint16_t min_Digit = 600; // 14% 600   0.4.62V
     2、电量0值设定好后，普通的工具，可以定义电量剩余30%做一级提醒，这个提醒可以自动退出返回。20%，10%可以做一个强制提醒，如果没操作就自动关机。
     3、建议电量显示的100%，提前一点。例如         uint16_t max_Digit = 3600;// 87% 3600  2.871V
     4、满电状态提前了，大部分产品显示满格的时间会比较长，这个结合实际平衡。个别产品电池充满了，但是实际显示不满格很尴尬。
     5、如果是充电状态，电量检测到的数字会虚高，那就更早的显示满格了，这个要自己减去一个平衡值。如果有耐心再把充电状态做动态显示。
     6、软件过充保护

四、其他。
    软件要跟平台硬件做好细节对接。如果中途硬件优化电源纹波，个别模块提升驱动功耗都可能影响 软件范围值的设定。

eric2013

非常感谢楼主分享。

blackfire531

这个确实不太好测，尤其是使用电机等大功率用电器的时候，电池电压波动特别明显，滤波的次数必须非常多，不然显示的电量会跳来跳去。如果有库仑计的话，用那个可能会更准确一些。

廷润

blackfire531 发表于 2019-3-5 13:37
这个确实不太好测，尤其是使用电机等大功率用电器的时候，电池电压波动特别明显，滤波的次数必须非常多，不 ...

硬功能，有些场合是加稳压芯片，保证电压稳定输出。
软功能，纯粹是看上去电量显示跳动小一点，还是有很多方法做优化的。

mioc_hust

期待后续的实测效果。

廷润

mioc_hust 发表于 2019-4-19 11:51
期待后续的实测效果。

部分传统工具的电量显示可能用4 格表达。一年前我一款产品因为是点阵屏像素少，使用10格显示，分格细一点，格子跳动的概率较高，这个实测后可以优化。

半年前的一款产品，用彩屏，像素多一点，使用emWin的进度条显示。搭配两个颜色，电池头用一个小格子搭配，还算是有模有样的。
最开始硬件提供给我的检测范围较宽，把进度条的百分比也放上去了，感觉设计上还行，但是公测的时候，很多体验着习惯了现代的手机，电量有2%的随机数值跳动，最后就把百分比拿掉了。
实际上ADC拿到的电量检测值，跳动应该有6%以上，优化到2%也是一个平衡选择。毕竟精度、时间消耗、CPU占用等等都要平衡。

曾经产品的一个核心模块硬件模块批量量产，开机随机不良 40%，ADC初始化拿掉，随机不良降低为20%，当然这个不成文的例子放出来很不好，因为确定产品设计有问题，把ADC车上关系，ADC确实很委屈。

廷润

在次声明，本贴讨论的是一般工具的 电量显示。千万别拿现在的手机电量显示做对比、提要求。适当提建议可以

guoxiang

大神`

mioc_hust

廷润 发表于 2019-4-20 09:04
部分传统工具的电量显示可能用4 格表达。一年前我一款产品因为是点阵屏像素少，使用10格显示，分格细一点 ...

Niubility~  这个绝对是经过市场历练过的。大神，佩服~

廷润

今天温故一些电平标准的知识，找到了之前多次微调电量显示的原因，思路如图所示：

廷润

廷润 发表于 2019-6-24 11:08
今天温故一些电平标准的知识，找到了之前多次微调电量显示的原因，思路如图所示：

这两个电平标准，如果没考虑进去，往往容易掉坑里面，还不明不白。

前段时间看安富莱的电量显示例程，搞一个数组[20], 这是明显优化2%浮动的 进一步思路。有兴趣的大家去翻看 (mark)

caicaptain2

这是个老帖子了，居然还有更新。。。
曾经轻度参与过笔记本电池的电量管理设计，特别是精确显示百分比电量的时候，需要做到以下几点：
1. 电池在充电还是放电状态，它们的端电压是不同的。所以，判断标准不一样。而且，充电-放电端子和检测电压端子要独立，避免线路压降的影响。 电压检测精度至少需要10mV。
2. 充电和放电都需要检测电流，这样子可以算出来电池内阻。有效避免虚电的误判，而且可以初步判断电池的寿命状态。
3. 如果多节电池的电池组，最好能够检测每节电池的电压。 智能一点的，可以带电池均衡放电功能，这个还算简单。“均衡充电”相对复杂。所以一般不搞。 有专门的多节电池管理芯片的，可以做到这一点。
4. 再高级一点的，需要做个库伦计功能。这个软件上蛮简单，就是一个积分累加器。充放电的效率系数需要根据电池特性来多次模拟。

目前要求较高的笔记本电池管理，也就是做到了这几点。 这种专业芯片TI是老大，日本也有几家。

如果只需要显示4个格子的电量模式，以上建议都不用考虑。

廷润

caicaptain2 发表于 2019-6-24 14:39
这是个老帖子了，居然还有更新。。。
曾经轻度参与过笔记本电池的电量管理设计，特别是精确显示百分比电量 ...

感谢耐心补充。

一般的电子产品相对简单，价格竞争大，决策者经常能省就剩，省到底线下面还想省，应该还是蛮多人群有这个痛苦经历。

mioc_hust

还有更新 不错嘛 好久没来了

廷润

mioc_hust 发表于 2019-7-9 16:23
还有更新 不错嘛 好久没来了

好事多磨，最近做一些数据测量的优化的时候，还是有很多行为习惯可以复用。

mygod

你这3级电池串联怎么检测充满呢，每节电池放电状态，和充电状态都是未知的，你测量的是整个节点，还是每个节点一个ADC

DamonSalvatore

廷润 发表于 2019-6-24 11:13
这两个电平标准，如果没考虑进去，往往容易掉坑里面，还不明不白。

前段时间看安富莱的电量显示例程， ...

安富莱的电量显示例程在哪里？

Hzzz

最近也在搞这个电量显示，ADC采集显示百分比，软件这边使用施密特消抖，3%的变化才会电量变化，这个没什么问题。问题出现在带载运行比如从100%降到97%，然后停机再上电，此时不带载，然后检测到电量是98%（上电检测是没有参考的，所以检测到多少就是多少），这样就会出现电量变多了。