如何对浅放电应用中磷酸铁锂(LiFePO4)电池使用的TI阻抗跟踪电池电量计进行

要将 Qmax 通过电荷从 37% 降低至 10%，需要修改“DOD 最大容量误差”、“最大容量误差”和“Qmax 滤波器”，因为它们都会影响 OCV1 和 OCV2 测量之间的不合格时间。“Qmax 滤波器”是一个补偿因数，其根据通过电荷来改变 Qmax。

设置这些参数的目的是基于测得的通过电荷获得 1% 以下的“最大容量误差”，包括 ADC 最大补偿误差（“CC 静带”）。但是，需要对这些值进行一些修改，以允许浅放电 Qmax 更新。

实例 1 Qmax 更新超时期间

要获得 1000-mAh 电池 10-mΩ 检测电阻器 1% 以下的累积误差，以及硬件设置 10μV 固定值的“CC 静带”，Qmax 更新的超时期间由下列情况决定：

10 μV/10 mΩ = 1-mA 补偿电流。

1000-mAh 容量× 1% 允许误差=10-mAh 容量误差。

10-mAh 电容误差/1-mA 补偿电流=10 小时。

因此，从开始到结束，包括休息时间，仅有 10 小时可用于完成一次 Qmax 更新。10 小时超时以后，一旦电量计进行其下一个正确 OCV 读取，计时器便会重新开始。

实例 2 数据闪存参数修改

在使用带有一个 5-mΩ 检测电阻器的 1100-mAh 电池设计方案中，可以使用相同方法计算得到 Qmax 更新的超时期间：

10 μV/5 mΩ = 2-mA 补偿电流。

1100 mAh × 1% = 11 mAh。

11 mAh/2-mA 补偿电流= 5.5 小时。

这种情况下，需要放宽容量误差百分比，以增加 Qmax 超时。将“最大容量误差”（从 1% 的默认值）修改为 3%，得到：

1.1 Ah × 3% = 33 mAh

其会增加 Qmax 不合格时间到：

33 mAh/2-mA 容量误差=16.5 小时。

需要将“DOD 容量误差”设置为 2 倍“最大容量误差”，因此可以将其改为 6%（默认值为 2%）。

根据通过电荷的百分比，需要按比例减小“Qmax 滤波器”的默认值 96：

“Qmax 滤波器”=96/(37%/10%) = 96/3.7 = 26

表 2 显示了电量计评估软件中典型的数据闪存参数，必须对其进行修改以实现浅放电 Qmax 更新。这些特殊参数均为受保护（归为“隐藏”类），但可以由 TI的应用人员解锁。本表格所用举例电池组为前面所述电池组，其为一种使用A123 1100-mAh 18650 LiFePO4/碳精棒电池（化学 ID 为 404）的 3s1p 电池组。

表 2 根据系统使用情况可以由 TI 应用人员修改的一些受保护数据闪存参数

1、 该参数在黄金影像 (golden image) 过程期间很重要。如果使用的是标准 4.2-V 锂离子电池，且仅将其充电至 4.1V 系统电平，则在电池充电至 4.2V 以后进行首次 Qmax 更新仍然必要，目的是满足 90%容量变化的要求。根据电量计设定的化学 ID 编码，对规定电池容量即“设计容量”和估计 DOD 的容量变化进行开始和结束点检查。

2、 计算 Qmax 时，宽范围温度变化会引起误差。在高或低温下正常工作的系统中，对该参数进行修改是必要的。

Qmax 更新事件

下列事件描述了实例 1 和 2 所述数据闪存参数改变以后，实现一次 Qmax 更新的一种实用方法。

1、电池电压位于图 2 所示低关联误差窗口内时应该开始一次 Qmax 更新。设计人员的自有算法可用于将电池放电/充电至这一范围内。

2、本实例中，为了进入该有效测量范围（化学 ID 为 404），所有电池电压都必须大于或者等于 3309mV，且小于或者等于 3322mV。如果常规放电期间电池电压恰好位于有效范围以外，则在 18000 秒设定“OCV 等待时间”以前必须开始另一个放电或者充电周期。如果 6 小时 10 分钟以后，所有电池电压均在 3309 到 3322mV 范围内，则进行了一次正确的 OCV 测量。

3、下一步是对电池完全放电。一旦电池充满（即 100% SOC），其在进行第二次OCV 测量以前应该再休息 6 小时 10 分钟。之后，Qmax 值被更新。如果充电进行了约 2 小时，则超时期间至少需要 8 小时。由实例 2 中 16.5 小时超时期间的计算，我们知道时间绰绰有余，额外多出 8.5 小时的缓冲时间。

4、电量计处在开启模式下时向电量计发布一条 ResetCommand (0x41)，可以重置 OCV 计时器。

表 3 显示了使用举例电池组配置时如描述的那样循环操作电池所得到的结果。

表 3 全周期和浅充电 Qmax 更新的结果

¹从耗尽充电到充满

结论

TI 的阻抗跟踪技术是一种非常精确的算法，用于通过电池使用时间来确定电池SOC。在一些磷酸铁锂电池应用中，利用一段时间的闲置来对电池进行完全放电是不可能的，因此研究一种 Qmax 更新的浅放电方法是必要的。本文介绍了实现一次浅放电 Qmax 更新需要考虑的因素和数据闪存编程配置。对这些参数的修改，必须由 TI 应用人员根据系统配置和要求批准之后才能进行。