1.前言

在我們現(xiàn)在的生活中，身體體內(nèi)的血糖值高或低的水平會導致非常嚴重的健康威脅，因此監(jiān)測我們的血糖水平成為日常監(jiān)控的一個很重要的項目。在目前，全世界有超過 1.5 億人患有糖尿病，因此對個人便攜式血糖監(jiān)測儀 (BGM) 的需求非常大。如何能保證個人便攜式血糖監(jiān)測儀長時間正常的工作，對于鋰電池是一個很大的考驗。

2.血糖監(jiān)測儀

圖 1 所示的連續(xù)血糖監(jiān)測儀 (CGM) 使糖尿病患者能夠?qū)崟r檢查血糖讀數(shù)，或長時間監(jiān)測血糖讀數(shù)。顧名思義，CGM 會持續(xù)監(jiān)測血糖水平并提醒用戶注意危險的高點或低點。監(jiān)視器通常由一個傳感器單元（如圖 2 所示）和一個聚合器單元（如圖 3 所示）組成。

圖 1：CGM

傳感器單元連接到身體一段時間（例如八到十天）。它使用紐扣電池或紐扣電池。聚合器單元是一個電池供電的手持單元，它利用射頻 (RF) 技術（例如近場通信）來讀取葡萄糖數(shù)據(jù)。聚合器單元的電池管理子系統(tǒng)包括電池充電器、儀表和保護裝置。典型的聚合器單元由 3.7V 鋰離子單節(jié)電池供電。它可以通過適配器的 USB 或 DC 輸入進行充電。

圖 2：CGM 傳感器單元

圖 3：CGM 聚合器單元的框圖

電池電量計通過使用預測方法來估計各種負載條件下的剩余電池容量、充電狀態(tài)、電量耗盡時間和健康狀態(tài)，從而幫助解決關鍵的電池管理問題。

通過智能電池計量，您可以延長電池的運行時間（如圖 4 所示）和循環(huán)壽命。TI 的 Impedance Track? 測量算法能夠以 >99% 的準確度實現(xiàn)電池容量可預測性，并且我們的電池測量儀具有卓越的模擬測量性能和電池特性建模。

圖 4：使用 TI 儀表延長運行時間

有多種單電池測量選項，它們結構緊湊、經(jīng)濟高效且功耗超低。電量計可以位于電池組或系統(tǒng) PCB 中，后者在便攜式醫(yī)療應用中更為常見。

圖 5 和圖 6 顯示了典型的系統(tǒng)側(cè)和電池組側(cè)電量監(jiān)測配置。

系統(tǒng) PCB 上的儀表（例如 BQ27426）只需要最少的用戶配置，并且在正常操作期間消耗的電流很小。為了實現(xiàn)更高的集成度，一些儀表具有集成檢測電阻器，例如 BQ27421-G1。

另一方面，如果將儀表設計到電池組中，則有使用基于FLASH的固件和集成安全哈希算法-256 身份驗證的高精度選項，例如 BQ27Z561-R1。保護集成電路，如 BQ2970，可以提供電壓、電流和反向充電器的保護。

圖 5：典型的主機/系統(tǒng)側(cè)電量監(jiān)測配置

圖 6：典型的電池組測試氣體測量的配置

電池電量計為電源管理帶來更高水平的復雜性和智能性。

但是如果沒有精確儀表的系統(tǒng)，電池只是在固定電壓下關閉。那么許多設備在 3.5 V 時關斷，以覆蓋最壞情況下的備用容量（為關斷任務保留電池能量），但如圖 4 所示，只需使用微控制器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器測量電池電壓即可產(chǎn)生低電壓- 電池警告不是衡量剩余容量的可靠方法，因為大多數(shù)應用程序具有可變負載條件。電池電量計將計算剩余容量并更改關閉電壓以滿足所有條件下的備用容量，在這種情況下會讓我們的設備的運行時間增加。

除了備用容量的優(yōu)勢外，由于應用的高瞬態(tài)脈沖負載，一些電池電量計還能夠不報告 0% 的充電狀態(tài)，導致電池電壓下降到終止電壓以下，這樣可以保證電池在還有容量的情況下，濾除突發(fā)的電流值，導致電壓采集下降，實際過后電壓仍然還有大量的剩余的情況。這在電池仍有很大容量但高瞬態(tài)導致過早達到終止電壓的情況下是有益的，可以延長使用者的使用時間。

電池是復雜的電化學系統(tǒng)，受電池老化、溫度和阻抗的影響。算法、緊湊的設備和先進的設備集成都是提高系統(tǒng)性能的關鍵特性。經(jīng)過合理的監(jiān)視和計算，可以延長電池的使用時間，保證監(jiān)控設備的正常使用。