智能電池電量計，如何有效改進(jìn)動(dòng)態(tài)血糖監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(gè)人便攜型血糖監測儀（BGM）的需求巨大。

圖1所示的動(dòng)態(tài)血糖監測儀（CGM），可幫助糖尿病患者實(shí)時(shí)檢查血糖讀數，也可在超長(cháng)時(shí)間段內監測血糖值。CGM能夠持續監測血糖水平，然后在用戶(hù)血糖值達到危險值時(shí)提示用戶(hù)。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(dòng)態(tài)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(shí)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(chǎng)通信等無(wú)線(xiàn)射頻（RF）技術(shù)來(lái)讀取血糖數據。聚合器單元的電池管理子系統由電池充電器、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(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

圖 3：CGM聚合器單元的示意框圖

電池電量計可以預測并估算電池在不同負載狀態(tài)下的剩余容量、充電狀態(tài)、電量耗盡時(shí)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(hù)可以延長(cháng)運行時(shí)間（如圖4所示）和電池循環(huán)壽命。德州儀器（TI）的Impedance Track?測量算法實(shí)現了準確度高于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(shí)現超長(cháng)運行時(shí)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(jīng)濟高效，而且功耗超低。電量計可以搭載在電池組內或系統PCB上，后者更多見(jiàn)于便攜型醫療應用。

圖5和圖6分別展示了典型的系統側和組側電量計配置。系統PCB上的電量計，如BQ27426，只需要最低的用戶(hù)配置，并且在正常工作時(shí)電流消耗也很小。對于更高級別的集成，某些電量計具有集成式檢測電阻，如BQ27421-G1。

另一方面，如果電量計搭載在電池組內，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）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/系統側電量計配置

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(jìn)性和智能水平。不具有準確電量計的系統只能在固定電壓下關(guān)閉。許多設備關(guān)閉時(shí)系統電壓為3.5 V，以便保護用于最壞情況的備用容量（保留電能用于關(guān)機），但如圖4所示，只通過(guò)微控制器和模數轉換器測量電池電壓，進(jìn)而生成低電池電量警告并不是測量剩余電量的可靠方法。這是由于大多數應用都具有可變負載。電池電量計將計算剩余電量并改變關(guān)機電壓，以滿(mǎn)足任何條件下所需的備用容量要求，從而增加運行時(shí)長(cháng)。

除保有備用容量的優(yōu)勢外，由于應用產(chǎn)生的高瞬態(tài)脈沖負載，一些電池電量計還能夠不報告0%的電荷狀態(tài)，從而使電池電壓降至終端電壓以下。當電池仍然具有高電量時(shí)，這個(gè)特性很有優(yōu)勢，但是高瞬態(tài)負載會(huì )造成提前達到終止電壓。