Le profilage de batterie permet de vérifier les capacités annoncées

Le profilage de batterie fait la différence entre concevoir à partir d'un chiffre imprimé sur une cellule et savoir ce qu'elle peut réellement fournir dans votre circuit. Dans cet extrait d'Elektor Lab Talk, Saad Imtiaz montre comment il utilise un Qoitech Otii Ace pour caractériser des batteries sous des charges actives et de veille représentatives, puis compare cette méthode à un Joulescope pour mesurer la consommation électrique. Il reprend le même problème pratique qu'Elektor avait examiné dans un article précédent sur les systèmes embarqués alimentés par batterie : la capacité nominale seule n'indique pas combien de temps un appareil réel fonctionnera.

Profilage de batterie sous charge réelle

Le Qoitech Otii Ace Pro peut servir de source d'alimentation et d'instrument de mesure, tandis que le Battery Toolbox en option ajoute le profilage, les tests et l'émulation de batteries. Saad configure un cycle de travail répétitif représentatif d'un projet embarqué, avec une courte phase d'activité à courant élevé et une phase de veille bien plus longue à faible courant. Son exemple utilise une phase d'activité de 10 s et une phase de veille de 200 s. Le profileur décharge ensuite la cellule selon ce schéma et enregistre l'évolution de sa tension. Cette courbe est plus utile qu'une simple valeur de capacité, car le projet peut cesser de bien fonctionner avant la décharge complète de la cellule. Dans l'exemple de Saad, le système devient inutilisable vers 3,2 V, l'alimentation ne pouvant plus assurer le bon fonctionnement de l'électronique.

3 000 mAh sur l’étiquette, 250 mAh en pratique

Le résultat le plus frappant concerne des cellules lithium-ion 18650 vendues ou étiquetées à 3 000 mAh. Saad avait déjà calculé la consommation de son projet, mais ne parvenait pas à expliquer sa faible autonomie. Le profilage de batterie lui a donné la réponse : certaines cellules ne mesuraient qu'environ 250 mAh. L'extrait n'établit pas si ces cellules étaient usées, mal étiquetées ou simplement de mauvaise qualité, mais montre pourquoi vérifier la capacité peut éviter bien des recherches inutiles ailleurs dans la conception.

Saad utilise également un Joulescope pour des mesures de puissance détaillées. Dans sa configuration, la cible est alimentée par une batterie ou une alimentation externe pendant que le Joulescope mesure ce que le système embarqué consomme. La configuration avec l'Otii permet à la place d'alimenter le projet directement tout en le mesurant, ce qui s'avère pratique lorsque la tâche inclut à la fois le profilage de la consommation de l'appareil et la caractérisation de la batterie.

Tenir compte du cycle de fonctionnement

Pour le matériel embarqué basse consommation, la question utile est rarement « Combien de milliampères-heures cette batterie annonce-t-elle ? ». Un nœud capteur peut passer presque tout son temps en veille, se réveiller brièvement pour acquérir ou transmettre des données, puis revenir à un état très faible consommation. Mesurer ces modes sous forme de cycle réaliste offre une bien meilleure base pour comparer les cellules, estimer l'autonomie et détecter un comportement firmware énergivore. Cela permet aussi de distinguer deux problèmes faciles à confondre : un projet consommant trop de courant, et une batterie fournissant bien moins d'énergie que prévu.