DS2786是一款基于開路電壓(OCV)的電量計,用于報告Li+電池中存儲的總能量。OCV 是 Li+ 電池在正常工作溫度下儲存能量的良好指標。但是,由于電池的阻抗隨溫度而變化,因此實際可以輸送到應用的能量將與存儲在電池中的能量不同。本應用筆記介紹如何增強DS2786基于OCV的電量計,以準確估計在不同溫度和負載下可以輸送到應用的能量。
介紹
DS2786基于OCV的獨立電量計,根據(jù)弛豫期后開路狀態(tài)下的電池電壓估算可充電Li+電池的可用容量。開路電壓用于根據(jù)存儲在IC中的查找表確定相對電池容量。此功能可在插入電池組后立即提供準確的容量信息。
然而,由于電池的阻抗隨溫度而變化,根據(jù)溫度和負載的不同,可輸送容量可能與DS2786報告的剩余容量不同。本應用筆記介紹如何解讀DS2786基于OCV的電量計讀數(shù),并準確估算在特定溫度和負載下可輸送到應用的能量。
表征細胞
為了說明如何增強基于OCV的電量計,本應用筆記提供了一個示例,該示例使用OCV曲線對達拉斯半導體公司表征的1100mAh電池。電池在20°C下以950mA的恒定電流充電,直到電池達到4.2V。然后將電池以4.2V的恒定電壓充電。當充電電流逐漸減小到50mA時,電池被認為是滿的(100%)。然后將電池在220mA負載(0.2C)下放電,直到電池電壓達到2.5V。此時,該單元格被視為空 (0%)。
然后將曲線匯總為8段線性近似值,存儲在DS2786中。表1顯示了該特定電池的容量和開路電壓對,圖1顯示了其OCV曲線。
容量(%) | OCV (V) | |
斷點 8 | 100 | 4.177 |
斷點 7 | 85 | 4.040 |
斷點 6 | 55 | 3.832 |
斷點 5 | 45 | 3.799 |
斷點 4 | 25 | 3.755 |
斷點 3 | 15 | 3.693 |
斷點 2 | 10 | 3.687 |
斷點 1 | 5 | 3.593 |
斷點 0 | 0 | 3.213 |
圖1.此圖繪制了表 1 中數(shù)據(jù)的 OCV 配置文件。
在整個溫度(0°C、10°C 和 20°C)范圍內(nèi)進一步表征電池,以確定各種充電狀態(tài)下的 OCV。對于本應用紀要,假設曲線的變化在20°C以上可以忽略不計。
如上所述,電池已充電至滿電。然后將電池在以下負載下放電至3.2V:600mA、275mA、100mA和5mA。這些放電率分別代表無線手持設備的多媒體模式、通信模式、背光模式和待機模式。
一旦達到每個滿點和空點,讓細胞休息一小時并記錄OCV(表2)。圖2提供了電池相對于電池溫度的OCV曲線圖。
開路電壓 (V) | |||
0°C | 10°C | 20°C | |
滿 | 4.141 | 4.166 | 4.176 |
空 600mA | 3.703 | 3.633 | 3.472 |
空 275mA | 3.609 | 3.431 | 3.308 |
空 100mA | 3.413 | 3.290 | 3.242 |
空 5mA | 3.229 | 3.215 | 3.211 |
圖2.表2中的數(shù)據(jù)顯示了示例電池相對于電池溫度的OCV曲線。
DS2786加載表1所示的輪廓,并在本實驗中連接到電池上。DS2786估算了每個滿點和空電量點的剩余容量,如表3所示;圖 3 繪制了表 3 中的數(shù)據(jù)。
剩余容量 (%) | |||
0°C | 10°C | 20°C | |
滿 | 96.5 | 99.0 | 100.0 |
空 600mA | 16.5 | 5.0 | 2.5 |
空 275mA | 4.5 | 3.0 | 1.5 |
空 100mA | 2.0 | 1.5 | 1.0 |
空 5mA | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
圖3.該圖表顯示了DS2786報告的剩余容量相對于電池溫度的關系。由于電池的阻抗隨溫度變化,因此電池無法提供其所有存儲容量。
降低DS2786報告的容量
表3說明,在各種溫度和負載下,并非Li+電池中存儲的所有能量都可以輸送到應用。為了降低DS2786報告的容量,只需減去在當前溫度和負載下無法提供的能量。
例如,假設應用在通信模式下消耗的電流為275mA。根據(jù)表3,在20°C下,存儲在電池中的1.5%的能量無法輸送到應用中。如果DS2786報告20%的存儲能量仍保留在基于OCV的電池中,則應用應參考1.5%作為空電量點,并報告在該模式下,電池總容量的18.5%(20%-1.5%)可供輸送。如果溫度為0°C,則在相同的負載下,電池中存儲的能量的4.5%無法輸送。在這種情況下,應用程序應報告單元總容量的 15.5% (20% - 4.5%) 可用于交付給應用程序。
結論
通過增強DS2786基于OCV的電量計,應用可以顯示在特定溫度和負載下,Li+電池存儲的能量中有多少實際可以輸送到應用中。可以構建一個簡單的表格,并使用線性插值來進一步增強容量報告。達拉斯半導體可以協(xié)助數(shù)據(jù)收集和表格構建。
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