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Gleichzeitige Messung von Strom und Spannung zur Bestimmung einer Abschalteschwelle bei akkubetriebenen Geraeten

IP.com Disclosure Number: IPCOM000023754D
Published in the IP.com Journal: Volume 4 Issue 4 (2004-04-25)
Included in the Prior Art Database: 2004-Apr-25
Document File: 2 page(s) / 37K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Bei heutigen akku- bzw. batteriebetriebenen Geraeten (z.B. Mobiltelefonen) stellt sich oftmals das Problem, dass diese Geraete ihre Akku- bzw. Batteriekapazitaet nicht vollstaendig nutzen koennen. Zur maximalen Nutzung der Akku- bzw. Batteriekapazitaet ist die Bestimmung der Schwelle, an der das Geraet abschaltet, entscheidend. Diese Schwelle wird anhand des Innenwiderstands des Akkus bzw. der Batterie und der daraus resultierenden Spannung bestimmt. Damit ein Geraet aufgrund der am Innenwiderstand des Akkus bzw. der Batterie unter Last abfallenden Spannung nicht abschaltet, muss dass gesamte System so ausgelegt sein, dass bei maximal auftretender Last (d.h. maximaler Strom) eine bestimmte Schwelle nicht unterschritten wird. Jedoch reicht zur Bestimmung dieser Schwelle eine Spannungsmessung nicht aus, da sich z.B. der Innenwiderstand aendern kann (z.B. durch Temperaturaenderungen oder Alterung) oder ein erhoehter Stromverbrauch durch mehr Stromverbraucher (z.B. durch Kameras, Bluetooth, etc.) auftritt. Die bisherige Loesung dieses Problems sieht vor, dass bei der Spannungsmessung auch der gerade eingestellte “Powerlevel“ mit abgespeichert wird. Powerlevel meint in diesem Zusammenhang die Leistung, mit der ein Datenpaket gesendet wird. Dieser ist jedoch kein tatsaechlich gemessener Strom, sondern nur eine softwareinterne Groesse, die mit dem Verbrauchsstrom der Sendeendstufe in Beziehung steht. Zur Bestimmung einer Abschaltschwelle wird ausserhalb und waehrend der Uebertragung eines Sendeblocks die Spannung gemessen und aus dieser Differenz der durch den Stromverbrauch verursachte Spannungseinbruch bestimmt. Ermittelt man die Spannungseinbrueche bei verschiedenen Powerlevels, koennen die dafuer jeweiligen Abschaltschwellen errechnet werden. Jedoch beruecksichtigt dieses Verfahren nicht, wie hoch der tatsaechliche Innenwiderstand des Akkus bzw. der Batterie ist. Dies hat zur Folge, dass beim Hinzukommen weiterer Verbraucher (z.B. einer Kamera) sich dessen Stromverbrauch zu dem normalen Geraetestrom hinzuaddiert und somit die Bestimmung der Abschaltschwelle verfaelscht.

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Gleichzeitige Messung von Strom und Spannung zur Bestimmung einer Abschalteschwelle bei akkubetriebenen Geraeten

Idea: Christian Bachl, DE-Muenchen

Bei heutigen akku- bzw. batteriebetriebenen Geraeten (z.B. Mobiltelefonen) stellt sich oftmals das Problem, dass diese Geraete ihre Akku- bzw. Batteriekapazitaet nicht vollstaendig nutzen koennen. Zur maximalen Nutzung der Akku- bzw. Batteriekapazitaet ist die Bestimmung der Schwelle, an der das Geraet abschaltet, entscheidend. Diese Schwelle wird anhand des Innenwiderstands des Akkus bzw. der Batterie und der daraus resultierenden Spannung bestimmt. Damit ein Geraet aufgrund der am Innenwiderstand des Akkus bzw. der Batterie unter Last abfallenden Spannung nicht abschaltet, muss dass gesamte System so ausgelegt sein, dass bei maximal auftretender Last (d.h. maximaler Strom) eine bestimmte Schwelle nicht unterschritten wird. Jedoch reicht zur Bestimmung dieser Schwelle eine Spannungsmessung nicht aus, da sich z.B. der Innenwiderstand aendern kann (z.B. durch Temperaturaenderungen oder Alterung) oder ein erhoehter Stromverbrauch durch mehr Stromverbraucher (z.B. durch Kameras, Bluetooth, etc.) auftritt.

Die bisherige Loesung dieses Problems sieht vor, dass bei der Spannungsmessung auch der gerade eingestellte "Powerlevel" mit abgespeichert wird. Powerlevel meint in diesem Zusammenhang die Leistung, mit der ein Datenpaket gesendet wird. Dieser ist jedoch kein tatsaechlich gemessener Strom, sondern nur eine softwareinterne Groesse, die mit dem Verbrauchsstrom der Sendeendstufe in Beziehung steht. Zur Bestimmung einer Abschaltschwelle wird ausserhalb und waehrend der Uebertragung eines Sendeblocks die Spannung gemessen und aus dieser Differenz der durch den Stromverbrauch verursachte Spannungseinbruch bestimmt. Ermittelt man die Spannungseinbrueche bei verschiedenen Powerlevels, koennen die dafuer jeweiligen Abschaltschwellen errechnet werden. Jedoch beruecksichtigt dieses Verfahren nicht, wie hoch der tatsaechliche Innenwiderstand des Akkus bzw. der Batterie ist. Dies hat zur Folge, dass beim Hinzukommen weiterer Verbraucher (z.B. einer Kamera) sich dessen Stromverbrauch zu dem normalen Geraetestrom hinzuaddiert und somit die Bestimmung der Abschaltschwelle verfaelscht.

Eine Idee besteht nun darin, mittels einer Messeinrichtung gleichzeitig sowohl den Akku-/Batteriestrom als auch die Akku-/Batteriespannung zu messen. Aus zwei aufeinander folgenden Messungen mit unterschiedlichen Stroemen ist der Innenwiderstand des Akkus bzw. der Batterie bestimmbar und es kann eine adaptive, d.h. sich den Bedingungen anpassende Abschaltschwelle fuer das Geraet ermittelt werden (siehe Abbildung 1). Ein folgendes Beispiel erlaeutert die Idee. Ein Geraet hat urspruenglich eine Abschaltschwelle (minimale Spannung) von 3,1 V. Wird durch einen Verbraucher (z.B. eine Kamera) ein Spann...