智能電池電量計如何有效改進動態血糖監視儀的電池使用壽命
發布時間:2019-12-23 責任編輯:wenwei
【導讀】人體血糖值的偏高或偏低都有可能導致嚴重的健康威脅,因此監測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,所以個人便攜型血糖監測儀(BGM)的需求巨大。
圖1所示的動態血糖監測儀(CGM),可幫助糖尿病患者實時檢查血糖讀數,也可在超長時間段內監測血糖值。CGM能夠持續監測血糖水平,然後在用戶血糖值達到危險值時提示用戶。這款監測儀通常包含圖2所示的傳感器單元和圖3所示的聚合器單元。

圖1:動態血糖監測儀(CGM)
此傳感器單元使用紐扣電池或硬幣電池,在一定時間段內與人體連接(例如,8到10天)。聚合器單元是由電池供電的手持單元,可以利用如近場通信等無線射頻(RF)技術來讀取血糖數據。聚合器單元的電池管理子係統由電池充電器、電池電量計和保護器構成。3.7 V鋰離子單電池就可運行一般的聚合器單元。其可通過電源適配器的USB或DC輸入進行充電。

圖 2:CGM傳感器單元

圖 3:CGM聚合器單元的示意框圖
電池電量計可以預測並估算電池在不同負載狀態下的剩餘容量、充電狀態、電量耗盡時間和運行狀況,從而幫助解決電池管理中的難題。利用智能電池電量計,用戶可以延長運行時間(如圖4所示)和電池循環壽命。德州儀器(TI)的Impedance Track™測量算法實現了準確度高於99%的電池容量預測,使其具有卓越的模擬測量性能和電池特征建模功能。

圖4:采用TI電量計實現超長運行時間
這款血糖監測儀提供多種單節電池測量選項,不僅外形小巧,經濟高效,而且功耗超低。電量計可以搭載在電池組內或係統PCB上,後者更多見於便攜型醫療應用。
圖5和圖6分別展示了典型的係統側和組側電量計配置。係統PCB上的電量計,如BQ27426,隻需要最低的用戶配置,並且在正常工作時電流消耗也很小。對於更高級別的集成,某些電量計具有集成式檢測電阻,如BQ27421-G1。
另一方麵,如果電量計搭載在電池組內,則可以通過基於閃存的固件和256位集成式安全哈希算法(如BQ27Z561-R1)提供具有高準確性的解決方案。BQ2970等保護集成電路可提供電壓、電流和反向充電器保護。

圖 5:典型的主機/係統側電量計配置

圖 6:典型的電池組側電量計配置
電池電量計提高了電源管理的先進性和智能水平。不具有準確電量計的係統隻能在固定電壓下關閉。許多設備關閉時係統電壓為3.5 V,以便保護用於最壞情況的備用容量(保留電能用於關機),但如圖4所(suo)示(shi),隻(zhi)通(tong)過(guo)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)和(he)模(mo)數(shu)轉(zhuan)換(huan)器(qi)測(ce)量(liang)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya),進(jin)而(er)生(sheng)成(cheng)低(di)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)警(jing)告(gao)並(bing)不(bu)是(shi)測(ce)量(liang)剩(sheng)餘(yu)電(dian)量(liang)的(de)可(ke)靠(kao)方(fang)法(fa)。這(zhe)是(shi)由(you)於(yu)大(da)多(duo)數(shu)應(ying)用(yong)都(dou)具(ju)有(you)可(ke)變(bian)負(fu)載(zai)。電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)計(ji)將(jiang)計(ji)算(suan)剩(sheng)餘(yu)電(dian)量(liang)並(bing)改(gai)變(bian)關(guan)機(ji)電(dian)壓(ya),以(yi)滿(man)足(zu)任(ren)何(he)條(tiao)件(jian)下(xia)所(suo)需(xu)的(de)備(bei)用(yong)容(rong)量(liang)要(yao)求(qiu),從(cong)而(er)增(zeng)加(jia)運(yun)行(xing)時(shi)長(chang)。
除保有備用容量的優勢外,由於應用產生的高瞬態脈衝負載,一些電池電量計還能夠不報告0%的(de)電(dian)荷(he)狀(zhuang)態(tai),從(cong)而(er)使(shi)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)降(jiang)至(zhi)終(zhong)端(duan)電(dian)壓(ya)以(yi)下(xia)。當(dang)電(dian)池(chi)仍(reng)然(ran)具(ju)有(you)高(gao)電(dian)量(liang)時(shi),這(zhe)個(ge)特(te)性(xing)很(hen)有(you)優(you)勢(shi),但(dan)是(shi)高(gao)瞬(shun)態(tai)負(fu)載(zai)會(hui)造(zao)成(cheng)提(ti)前(qian)達(da)到(dao)終(zhong)止(zhi)電(dian)壓(ya)。
電池是複雜的電化學係統,受電池老化、溫度和阻抗的影響。算法、緊jin湊cou設she備bei和he高gao級ji設she備bei集ji成cheng都dou是shi改gai進jin係xi統tong性xing能neng的de關guan鍵jian特te性xing。您nin在zai動dong態tai血xue糖tang監jian測ce儀yi等deng醫yi用yong電dian池chi供gong電dian應ying用yong方fang麵mian麵mian臨lin的de最zui大da挑tiao戰zhan是shi什shen麼me?請qing在zai文wen末mo告gao訴su我wo們men您nin的de觀guan點dian。
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