獲取鋰離子(Li+)電池參數(shù),用于基于開路電壓(OCV)的電量計測量
摘要:DS2786是一款基于開路電壓的電量計,能夠報告鋰離子電池總儲存電量。該器件在出廠前已經(jīng)建立了理想的OCV曲線,可以精確估算Li+電池的剩余電量。DS2786 OCV電量計的精度可通過實際應用條件下的Li+電池特性參數(shù)改善。
引言
基于開路電壓(OCV)的獨立式電量計DS2786可根據(jù)空閑狀態(tài)下電池的開路電壓估算可充電鋰離子(Li+)電池的可用電量。器件按照儲存在IC中的查找表,利用開路電壓確定電池的相對容量。DS2786出廠前,EEPROM中已經(jīng)建立了理想的OCV曲線。根據(jù)實際應用中鋰離子(Li+)電池的充/放電參數(shù)獲取OCV曲線,以提高DS2786的精度。
本應用筆記描述了基于OCV電量計應用中獲取Li+電池參數(shù)、采集并處理數(shù)據(jù),而后將數(shù)據(jù)載入DS2786K評估軟件的方法。
獲取Li+電池參數(shù)的步驟
- 確定滿電量和空電量點
- 獲取電池參數(shù)
- 電池充電達到滿電量點。
- 電池放電達到0%,學習電池容量,以mAh為單位進行記錄。
- 電池充電達到滿電量點。
- 電池空閑60分鐘。
- 記錄100%時的開路電壓。
- 以大約0.2C的速率,將電池放電5% (基于步驟2中的電池容量)。
- 電池空閑60分鐘。
- 記錄95%時的開路電壓。
- 重復執(zhí)行19次6-8步驟,直到電池容量為0%。
- 數(shù)據(jù)分析
- 數(shù)據(jù)存儲
提取Li+電池參數(shù)的最佳方法是創(chuàng)建一個盡可能與實際應用接近的環(huán)境。其中包括保護電路、放電曲線(包括實際應用中有效電流和待機電流的典型值)以及充電曲線。因此需要模擬電池充電和放電過程,并監(jiān)控和記錄電流和電壓。
滿電量點(100%電量)是指充電電路對Li+電池充滿電時的容量??针娏奎c(0%電量)是指有效空電量點、待機空電量點或電池中剩余的絕對電量。
在基于OCV電量計應用中提取Li+電池參數(shù)可在室溫下進行。最好至少采用3節(jié)電池執(zhí)行下列步驟,獲取平均OCV曲線。
表1為典型電池的采樣數(shù)據(jù),由Maxim Integrated Products提供。20對電量/OCV數(shù)據(jù)分為9組,并存儲到DS2786的EEPROM。100%和0%時的對應數(shù)據(jù)必須存儲到器件中。選取其他7對數(shù)據(jù)來近似代表全部參數(shù)。表2為挑選出的用來近似表1中數(shù)據(jù)的9對數(shù)據(jù)。圖1為表1和表2中數(shù)據(jù)的比較。
表1. 典型Li+電池的OCV特性數(shù)據(jù)
Capacity (%) | OCV (V) |
100 | 4.177454 |
95 | 4.129486 |
90 | 4.085934 |
85 | 4.045427 |
80 | 4.008118 |
75 | 3.974769 |
70 | 3.945074 |
65 | 3.917968 |
60 | 3.884009 |
55 | 3.841219 |
50 | 3.820965 |
45 | 3.805737 |
40 | 3.79325 |
35 | 3.783504 |
30 | 3.775129 |
25 | 3.762185 |
20 | 3.741018 |
15 | 3.7098 |
10 | 3.686654 |
5 | 3.674776 |
0 | 3.305545 |
表2. 存儲在DS2786中的OCV參數(shù)數(shù)據(jù)
Breakpoint | Capacity (%) | OCV (V) |
8 | 100.0 | 4.177454 |
7 | 82.5 | 4.026773 |
6 | 60.0 | 3.884009 |
5 | 55.0 | 3.841219 |
4 | 40.0 | 3.79325 |
3 | 25.0 | 3.762185 |
2 | 10.0 | 3.686654 |
1 | 5.0 | 3.674776 |
0 | 0.0 | 3.305545 |

圖1. OCV參數(shù)數(shù)據(jù)和9個近似分界點
最后一步是設置即將數(shù)據(jù)存儲到DS2786的EEPROM中。采用DS2786K評估軟件可以很容易地將數(shù)據(jù)轉換成適當?shù)母袷揭源鎯Φ紼EPROM中。只需將表2中的數(shù)據(jù)載入DS2786K的Parameters標簽,如圖2 所示。此外,應將電池容量(參見第2步)輸入Initial Cell Capacity文本框。然后點擊Write & Copy按鈕。確保設置電壓施加到DS2786的VPROG引腳,從而正確編程EEPROM。

圖2. DS2786K評估軟件的Parameters標簽
結論
Maxim基于OCV的電量算法可精確跟蹤實際應用中Li+電池充放電時的電池容量。只要用Maxim公司提供的評估軟件采集、存儲電池特性數(shù)據(jù),電量計就能精確計算電池剩余電量。
評論