獲取鋰離子(Li+)電池參數(shù)，用于基于開路電壓(OCV)的電

獲取鋰離子(Li+)電池參數(shù)，用于基于開路電壓(OCV)的電量計(jì)測量

摘要：DS2786是一款基于開路電壓的電量計(jì)，能夠報(bào)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(jì)的精度可通過實(shí)際應(yīng)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(dú)立式電量計(jì)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(shí)際應(yīng)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(yīng)用筆記描述了基于OCV電量計(jì)應(yīng)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

1. 確定滿電量和空電量點(diǎn)
   提取Li+電池參數(shù)的最佳方法是創(chuàng)建一個盡可能與實(shí)際應(yīng)用接近的環(huán)境。其中包括保護(hù)電路、放電曲線(包括實(shí)際應(yīng)用中有效電流和待機(jī)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(diǎn)(100%電量)是指充電電路對Li+電池充滿電時的容量?？针娏奎c(diǎn)(0%電量)是指有效空電量點(diǎn)、待機(jī)空電量點(diǎn)或電池中剩余的絕對電量。
   
   
2. 獲取電池參數(shù)
   在基于OCV電量計(jì)應(yīng)用中提取Li+電池參數(shù)可在室溫下進(jìn)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。
   
   
   1. 電池充電達(dá)到滿電量點(diǎn)。
   2. 電池放電達(dá)到0%，學(xué)習(xí)電池容量，以mAh為單位進(jìn)行記錄。
   3. 電池充電達(dá)到滿電量點(diǎn)。
   4. 電池空閑60分鐘。
   5. 記錄100%時的開路電壓。
   6. 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)。
   7. 電池空閑60分鐘。
   8. 記錄95%時的開路電壓。
   9. 重復(fù)執(zhí)行19次6-8步驟，直到電池容量為0%。
   
   
3. 數(shù)據(jù)分析
   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(yīng)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(diǎn)
   
   
4. 數(shù)據(jù)存儲
   最后一步是設(shè)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(zhuǎn)換成適當(dāng)?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(biāo)簽，如圖2 所示。此外，應(yīng)將電池容量(參見第2步)輸入Initial Cell Capacity文本框。然后點(diǎn)擊Write & Copy按鈕。確保設(shè)置電壓施加到DS2786的V_PROG引腳，從而正確編程EEPROM。
   
   
   圖2. DS2786K評估軟件的Parameters標(biāo)簽

結(jié)論

Maxim基于OCV的電量算法可精確跟蹤實(shí)際應(yīng)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(jì)就能精確計(jì)算電池剩余電量。