DS2786K基于OCV的獨(dú)立式開(kāi)路電壓電量計(jì)的評(píng)估

DS2786概述

DS2786基于OCV的獨(dú)立電量計(jì)，根據(jù)弛豫期后開(kāi)路狀態(tài)下的電池電壓估算可充電Li+電池的可用容量。開(kāi)路電壓用于根據(jù)存儲(chǔ)在IC中的查找表確定相對(duì)電池容量。此功能可在插入電池組后立即提供準(zhǔn)確的容量信息。用于計(jì)算相對(duì)容量的單元特性和應(yīng)用參數(shù)存儲(chǔ)在片上EEPROM中。

設(shè)置電量計(jì)參數(shù)

安裝DS2786K軟件并與DS2786通信后，如DS2786K數(shù)據(jù)資料所述，啟動(dòng)獨(dú)立電量計(jì)的第一步是將特定應(yīng)用數(shù)據(jù)加載到DS2786中。

DS2786預(yù)裝了“最佳擬合”O(jiān)CV/剩余容量曲線和標(biāo)準(zhǔn)默認(rèn)參數(shù)?！白罴褦M合”曲線是通過(guò)表征來(lái)自不同制造商的各種尺寸的細(xì)胞而創(chuàng)建的。該曲線提供了非常好的開(kāi)路電壓曲線，適合大多數(shù)應(yīng)用。出于本應(yīng)用筆記的目的，我們將假設(shè)一個(gè)使用默認(rèn)參數(shù)的典型應(yīng)用。

所需數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在地址60h–7Fh中，包括Li+電池的OCV曲線，以及與電池容量相關(guān)的值，檢測(cè)開(kāi)路電壓的閾值以及配置和電流偏移偏置寄存器。這些數(shù)據(jù)可以在DS2786K的“參數(shù)”選項(xiàng)卡上輸入（圖1）;DS2786K自動(dòng)將輸入的值轉(zhuǎn)換為實(shí)際存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的適當(dāng)值。圖 1 中的箭頭指向以下各節(jié)中介紹的各種標(biāo)簽。

圖1.說(shuō)明DS2786K的參數(shù)選項(xiàng)卡。箭頭指向本應(yīng)用筆記中描述的各種參數(shù)。

電池數(shù)據(jù)
DS2786預(yù)加載了典型Li+電池的“最佳擬合”曲線（圖2）。該曲線是剩余相對(duì)容量與電池開(kāi)路電壓的 8 段分段線性近似值。電池?cái)?shù)據(jù)在“參數(shù)”選項(xiàng)卡上顯示為斷點(diǎn)，由剩余電池容量（容量）和OCV（電壓）對(duì)組成。容量點(diǎn)以0.5%步長(zhǎng)存儲(chǔ)，電壓點(diǎn)以1.22mV步長(zhǎng)存儲(chǔ)?！叭萘俊绷械牡谝粋€(gè)和最后一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)固定為 0% 和 100%。

如果用戶希望對(duì)所使用的電池使用OCV配置文件，只需在文本框中輸入新的容量和電壓斷點(diǎn)，然后將新值寫入DS2786，如下文“訪問(wèn)DS2786”一節(jié)所述。

如果所用電池的具體OCV曲線未知，達(dá)拉斯半導(dǎo)體提供免費(fèi)服務(wù)來(lái)表征將在應(yīng)用中使用的電池。但是，對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，“最佳擬合”曲線足夠精確。

圖2.說(shuō)明典型Li+電池的“最佳擬合”曲線。DS2786預(yù)裝了來(lái)自不同制造商的各種尺寸電池的“最佳擬合”曲線，提供精確的OCV曲線，適合大多數(shù)應(yīng)用。除了這些預(yù)加載的“最佳擬合”曲線外，達(dá)拉斯半導(dǎo)體還為將用于應(yīng)用的電池提供免費(fèi)的細(xì)胞表征服務(wù)。

配置寄存器
配置寄存器的 4 位（SMOD、DNL、VODIS 和 ITEMP）的默認(rèn)值存儲(chǔ)在地址 4x0Ch 的前 7 位中。復(fù)選框指示寄存器的該位的值為 1。未選中的框表示值為 0。有關(guān)每個(gè)位的說(shuō)明，請(qǐng)參見(jiàn)DS2786數(shù)據(jù)資料。

電流失調(diào)偏置寄存器 電流失調(diào)偏置寄存器
可用于校正靜態(tài)失調(diào)誤差、估計(jì)不流過(guò)檢測(cè)電阻的電池電流或估計(jì)電池自放電。用戶可以輸入正偏置或負(fù)偏置（以mA表示），以包含在電流累積過(guò)程中。該值將影響當(dāng)前寄存器，并將在 OCV 事件之間累積。電流失調(diào)偏置寄存器存儲(chǔ)在器件上，LSB為25μV/檢測(cè)電阻。用戶應(yīng)以 mA 為單位輸入值。

要使用評(píng)估套件軟件自動(dòng)校準(zhǔn)電流失調(diào)偏置寄存器，請(qǐng)左鍵單擊METER選項(xiàng)卡上的“更新失調(diào)”按鈕。有關(guān)該校準(zhǔn)方法的詳細(xì)說(shuō)明，請(qǐng)參見(jiàn)DS2786K數(shù)據(jù)資料。

初始電池容量 初始電池容量
用于根據(jù)自上次 OCV 測(cè)量以來(lái)累積的電流估計(jì)相對(duì)容量的變化。例如，如果初始電池容量為1000mAh，并且自上次OCV測(cè)量以來(lái)已累積100mAh，則相對(duì)容量將變化10%。但是，如果初始電池容量為2000mAh，則相同的100mAh累積電流僅使相對(duì)容量改變5%。

初始單元容量以 78.125%/VH 為單位存儲(chǔ)在設(shè)備上。用戶應(yīng)使用DS2786K輸入初始電池容量值（以mAh為單位）。

初始電池容量由設(shè)備使用，直到設(shè)備有機(jī)會(huì)了解電池容量。一旦器件了解了新的電池容量，它就會(huì)使用該值來(lái)估計(jì)累積電流對(duì)相對(duì)容量的影響。

消隱/OCV 閾值 該寄存器具有雙重用途：它設(shè)置一個(gè)用于電流消隱和 OCV 檢測(cè)的閾值
。小于消隱/OCV 閾值的電流讀數(shù)不會(huì)累積，不會(huì)影響剩余容量。此外，當(dāng)器件檢測(cè)到電流讀數(shù)低于消隱/OCV門限時(shí)，DS2786開(kāi)始尋找OCV條件。如果電流高于閾值，則器件將無(wú)法檢測(cè)到 OCV 條件。

應(yīng)選擇閾值，以便在應(yīng)用程序處于待機(jī)模式時(shí)可以檢測(cè)到 OCV 事件。例如，如果應(yīng)用在待機(jī)模式下消耗 5mA 電流，則消隱/OCV 閾值應(yīng)設(shè)置為 7.5mA，以確保在待機(jī)模式下可以檢測(cè)到 OCV 事件。

消隱/OCV 門限寄存器以 25μV/檢測(cè)電阻存儲(chǔ)。用戶應(yīng)以 mA 為單位輸入值。

OCV dV/dt 閾值 地址 4x0Ch 的較低 7 位用于指定 OCV dV/dt 閾值
。此值用于確定是否發(fā)生了 OCV 條件。為了進(jìn)行 OCV 測(cè)量，電流必須小于消隱/OCV 閾值，并且電壓變化必須在 15 分鐘內(nèi)小于 OCV dV/dt 閾值。

OCV dV/dt 閾值可在 1.22mV 至 18.30mV 范圍內(nèi)設(shè)置，并以 1.22mV 的 LSB 存儲(chǔ)。

I2C 地址 設(shè)備的 I2C 地址可以從 0x60h 和 0x6Eh 之間的任何偶數(shù)地址
更改。存儲(chǔ)器地址4x0Dh的前7位用于指定I2C地址。

表1顯示，I2C地址的格式為地址的前3位固定為“011”。存儲(chǔ)器位置 7x4Dh 的第 0–7 位占用 I2C 地址的第 4–1 位。位0是I2C地址的讀/寫位。寄存器中的值 0x00h 提供 0x60h 的 I2C 地址，值 0xF0h 提供 0x6Eh 的 I2C 地址。

表 1.I2C地址格式

在I2C地址文本框中輸入所需的地址，軟件會(huì)將其轉(zhuǎn)換為正確的格式。

當(dāng)I2C地址發(fā)生變化時(shí)，與評(píng)估板軟件的通信可能會(huì)暫時(shí)丟失。但是，該軟件將嘗試查找新地址，因此用戶無(wú)需執(zhí)行任何操作。

學(xué)習(xí)門限 用戶可以通過(guò)設(shè)置學(xué)習(xí)門限
來(lái)指定DS2786何時(shí)學(xué)習(xí)電池的容量。每次發(fā)生 OCV 事件時(shí)，相對(duì)容量寄存器（在“儀表”選項(xiàng)卡上）都會(huì)從容量/電壓斷點(diǎn)更新。新的相對(duì)容量值與根據(jù) OCV 事件計(jì)算的最后一個(gè)相對(duì)容量值進(jìn)行比較。最后一個(gè) OCV 相對(duì)容量值存儲(chǔ)在內(nèi)存地址 0x18h 中。如果自上次OCV相對(duì)容量測(cè)量以來(lái)，相對(duì)容量的變化超過(guò)了學(xué)習(xí)門限，則DS2786根據(jù)OCV事件之間累積的電流量來(lái)學(xué)習(xí)電池的容量。

用戶 EEPROM
這是 EEPROM 的單字節(jié)，可由用戶用于任何目的。

訪問(wèn)DS2786

用戶按照數(shù)字1-9中的說(shuō)明修改了這些值后，需要將這些值存儲(chǔ)到DS2786中。寫入和復(fù)制按鈕獲取在文本框中輸入的值，并將其轉(zhuǎn)換為存儲(chǔ)在DS2786中的正確單位。然后，它將這些值寫入影子RAM，并將這些值復(fù)制到EEPROM。必須將15V編程電壓連接到DS2786K板的VPROG端子，以便將值存儲(chǔ)在EEPROM中。DS2786K軟件會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間提示用戶連接和斷開(kāi)編程電壓。

用戶應(yīng)通過(guò)左鍵單擊“調(diào)用和讀取”按鈕來(lái)驗(yàn)證是否將正確的值寫入設(shè)備，該按鈕會(huì)從EEPROM調(diào)用和讀取數(shù)據(jù)，并根據(jù)上述應(yīng)用單元顯示結(jié)果。

存儲(chǔ)在設(shè)備中的實(shí)際值可以在“內(nèi)存”選項(xiàng)卡上作為十六進(jìn)制值查看。

保存和加載參數(shù)設(shè)置

“參數(shù)”選項(xiàng)卡底部有三個(gè)按鈕，用于保存和加載參數(shù)設(shè)置?！凹虞d默認(rèn)設(shè)置”按鈕將默認(rèn)數(shù)據(jù)加載到選項(xiàng)卡上的所有文本框中?？梢孕薷拇藬?shù)據(jù)以適應(yīng)特定應(yīng)用，也可以“保持原樣”以便快速評(píng)估。使用“加載默認(rèn)設(shè)置”按鈕只會(huì)更改屏幕上的值。要修改DS2786的存儲(chǔ)器，請(qǐng)左鍵單擊“寫入和復(fù)制”按鈕，將15V編程電壓連接到DS2786K評(píng)估板的VPROG端子。

如果用戶修改了設(shè)置值，則可以使用“存儲(chǔ)設(shè)置”按鈕將這些值存儲(chǔ)到文件中。稍后可以使用“加載設(shè)置”按鈕并選擇所需的文件將這些值加載到文本框中。同樣，為了修改DS2786的存儲(chǔ)器，必須左鍵單擊“寫入和復(fù)制”按鈕。

估計(jì)剩余容量

一旦參數(shù)設(shè)置正確并寫入DS2786的EEPROM，用戶應(yīng)讓DS2786測(cè)量開(kāi)路電壓并自動(dòng)估算剩余容量。DS2786測(cè)量器件最初連接到電池時(shí)的開(kāi)路電壓。當(dāng)電流小于消隱/OCV 閾值且電壓保持在 OCV dV/dt 閾值內(nèi) 15 分鐘時(shí)，將進(jìn)行額外的 OCV 測(cè)量。

啟動(dòng)應(yīng)用程序并學(xué)習(xí)容量

DS2786測(cè)量并累積流入或流出電池的電流，并相應(yīng)地更新相對(duì)容量。該器件使用初始電池容量根據(jù)累積的電流確定相對(duì)容量的變化。使用設(shè)備時(shí)，當(dāng)相對(duì)容量變化超過(guò)OCV讀數(shù)之間的學(xué)習(xí)閾值時(shí)，它將有機(jī)會(huì)了解電池的實(shí)際容量。

例如，假設(shè)發(fā)生OCV事件，DS2786確定相對(duì)容量為20%。然后將電池充電至80%，此時(shí)發(fā)生另一起OCV事件。如果學(xué)習(xí)門限設(shè)置為50%，則相對(duì)容量（60%）的變化大于學(xué)習(xí)門限（50%），因此DS2786學(xué)習(xí)單元的容量。DS2786在OCV事件之間累積電流，并利用累積電流估算電池的全部容量。

在這種情況下，假設(shè)DS2786在OCV測(cè)量之間累積1000mAh。然后，它確定1000mAh是電池總?cè)萘康?0%，100%的電池容量是1667mAh。然后，DS2786利用獲知的電池容量來(lái)估計(jì)OCV事件之間的相對(duì)容量變化。

軟件使用DS2786的數(shù)據(jù)不斷更新METER選項(xiàng)卡上的剩余容量，如圖3所示。只需繼續(xù)對(duì)電池充電和放電;剩下的工作由DS2786完成，DS2786K顯示信息。

圖3.評(píng)估軟件不斷更新DS2786K“儀表”選項(xiàng)卡上的相對(duì)容量字段。

總結(jié)

DS2786K的入門非常簡(jiǎn)單。只需使用默認(rèn)或自定義數(shù)據(jù)設(shè)置電量計(jì)參數(shù)，然后對(duì)Li+電池進(jìn)行充電和放電。剩下的工作由DS2786完成。

審核編輯：郭婷