Realistische Tests in der Entwicklung
Emulation für eine längere Batterielaufzeit
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Visuelle Überwachung des Ladens/Entladens
Bei IoT-Geräten ist es notwendig, zu verstehen, welche Energie eine Batterie speichern und liefern kann. Batterietest- und Emulationssoftware ermöglichen es, das Laden und Entladen von Batterien visuell zu überwachen, um die Kapazität zu bestimmen (Bild 7).
Die Software muss sowohl den Konstantstrom- (CC) als auch den Konstant-spannungsmodus (CV) zum Laden von Batterien unterstützen. Wenn die Batterie beim Laden im CC-Modus in die Nähe der vollen Kapazität kommt, muss die Software vom CC-Modus zu einer Kombination aus CC und CV wechseln. Diese Kombination ist notwendig, weil eine Batterie nicht mit der gleichen Rate geladen werden kann, wenn sie sich der Spitzenspannung oder der Spitzenkapazität nähert.
Wichtig ist auch, dass die Software beim Entladen einer Batterie die Modi Konstantstrom, Konstantwiderstand und Konstantleistung unterstützt. Test- und Emulationssoftware wird verwendet, um ein Stromverbrauchsprofil zu erstellen, das direkt von einem Gerät generiert wird. Diese Fähigkeit ermöglicht es, die Batterie mit einem Profil zu entladen, das dem realen Stromverbrauch während der Nutzung sehr nahekommt.
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Wiederholte Ladezyklen
Die Leistung einer Batterie kann im Laufe ihrer Lebensdauer durch wiederholtes Laden und Entladen erheblich nachlassen. Deshalb ist es wichtig, die Batteriezyklen zu simulieren. Batterietest- und Emulationssoftware ist eine einfache Lösung dafür, aber die Software muss die Datenaufzeichnung unterstützen. Auch die Möglichkeit, unterschiedliche Lade- und Entladeprofile für eine Batterie zu erstellen, ist für eine Batterietest- und Emulationssoftware von großem Wert.
So ist es möglich, verschiedene Lade- und Entladesequenzen zu kombinieren, um komplexe Zyklen zu simulieren. Dadurch lässt sich erkennen, wie sich die Leistung einer Batterie im Laufe der Zeit verschlechtert. Emulationssoftwarelösungen sind hierfür ideal, da sie beispielsweise bis zu tausend Zyklen ermöglichen, um den Alterungseffekt und die Zuverlässigkeit der Batterie unter Sequenztestbedingungen zu ermitteln (Bild 8).
Fazit
Stromverbrauchs- und Entladetests von Batterien bringen viele Herausforderungen mit sich. Der manuelle Prozess des Ladens und Entladens einer Batterie ist zeitaufwendig. Es ist jedoch entscheidend, die Geräte bei verschiedenen Ladezuständen zu testen, da die Batterieeigenschaften variieren. Außerdem müssen die Batterieparameter und Ladezustände beim Vergleich der Testergebnisse identisch sein. Das ist besonders bei physischen Batterien eine Herausforderung. Zudem kann es schwierig sein, zu bestimmen, wie lange ein Gerät mit einer einzigen Batterieladung auskommt. Häufig stimmen die Angaben zur Batterielaufzeit nicht mit der Realität überein.
Die Verwendung einer emulierten Batterie kann diese Schwierigkeiten überwinden. Erstens bietet ein Batteriemodell eine bekannt gute Referenz, was das Vertrauen in die Testergebnisse stärkt. Außerdem können Entwickler die Auswirkungen von Design- oder Softwareänderungen auf die Batterielaufzeit schnell beurteilen, indem sie den Ladezustand der Batterie einfach verändern. Dank dieser Fähigkeiten können verbesserte Designs eine längere Batterielaufzeit bei geringerer Größe erreichen.
Darüber hinaus bietet eine Softwarelösung die Möglichkeit, die Batterielaufzeit genau abzuschätzen, indem der Batterieverbrauch anhand des simulierten Stromverbrauchs des Geräts bestimmt wird. Diese Methode ist genauer als die Annahme eines konstanten Entladestroms. Zudem ist der automatisierte Prozess unkomplizierter als die manuelle Entladung einer Batterie durch die Gerätenutzung.
Der Autor
Brian Whitaker, ist Produktmarketingmanager bei Keysight Technologies für AC- und DC-Stromversorgungen und elektronische Lasten.
- Emulation für eine längere Batterielaufzeit
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