获取电量计应用中的锂电池特性
表1给出了获取 Li+电池特性时,使用DS2761采集数据,经过筛选后,标记出的各个重要数据点的范例。本例中,电池以900mA的恒定电流充电,直至电压达到4.2V。然后继续充电保持电池电压稳定在4.2V,直到电流逐渐降至70mA,该点即为满电量点。电池以350mA电流放电,直至电压降到3.0V,这一点对应有效空电量点。电池以3mA电流放电至电压降到2.7V,这一点则对应待机空电量点。分别在40°C、30°C、20°C、10°C以及0°C下获取电池特性参数。
如果在步骤4的电池激活过程中记录了数据,可以对空电量点进行比较,以判断其是否有增加或减少,进而判断电流值是否存在失调。因为是在恒温条件下完成这一激活过程,所以如果不存在任何失调,则所有空电量点将完全相同。如果存在失调,则应该根据ACR列所引入的失调对数据进行响应的修正,从而准确测量Li+电池特性。
表1. Li+电池特性参数
Time | Voltage | Current | Temperature | ACR | Mark | Label |
1:13:26 AM | 3.25 | 918.317 | 40 | 62.38 | x | Start |
2:12:41 AM | 4.158 | 480.817 | 40 | 927.97 | x | Break |
2:41:34 AM | 4.197 | 68.688 | 39.75 | 1032.7 | x | Full |
5:26:54 AM | 3.035 | -345.297 | 40.125 | 81.19 | x | Active Empty |
7:36:03 AM | 2.757 | -2.475 | 39.875 | 71.04 | x | Standby Empty |
8:35:50 AM | 4.163 | 440.594 | 30.125 | 930.2 | x | Break |
9:06:28 AM | 4.197 | 69.307 | 30 | 1032.2 | x | Full |
11:50:18 AM | 3.006 | -344.678 | 30.375 | 94.06 | x | Active Empty |
1:44:11 PM | 2.757 | -3.094 | 30.125 | 80.69 | x | Standby Empty |
2:45:07 PM | 4.168 | 376.856 | 20.125 | 929.95 | x | Break |
3:18:54 PM | 4.197 | 69.926 | 21.125 | 1031 | x | Full |
6:00:16 PM | 2.987 | -345.297 | 20.625 | 110.15 | x | Active Empty |
7:46:43 PM | 2.757 | -3.094 | 20.5 | 90.1 | x | Standby Empty |
8:51:04 PM | 4.177 | 306.312 | 10.375 | 928.71 | x | Break |
9:29:26 PM | 4.197 | 70.545 | 10.5 | 1028.5 | x | Full |
12:06:02 AM | 2.962 | -346.535 | 10.875 | 130.94 | x | Active Empty |
2:01:00 AM | 2.757 | -3.094 | 10.75 | 100.5 | x | Standby Empty |
3:16:05 AM | 4.182 | 230.817 | 0.625 | 919.06 | x | Break |
4:00:59 AM | 4.197 | 69.926 | 0.5 | 1019.3 | x | Full |
6:28:55 AM | 2.943 | -350.248 | 1.25 | 161.63 | x | Active Empty |
9:18:10 AM | 2.777 | 0 | 0.875 | 113.61 | x | Standby Empty |
8. 确定电池容量的相关数据
通过记录文件ACR列的数据,可以确定不同温度下Li+电池满电量点和空电量点。满电量点和空电量点只是一个相对值,需要选择一个固定参考点。选择最高温度下的待机空电量点作为参考,因为该点往往是获取电池特性参数过程中ACR的最小值(表1中的高亮部分)。因此,所有读数均大于该点的值,易于进行数据存储。
表2列出了表1中所有重要的ACR值。选择40°C时的待机空电量点作为参考点,将其他所有ACR值减去71.04mAhrs,以得出其他点的满电量和空电量点。表3列出了以40°C待机空电量点为参考点的所有满电量和空电量点的值,可以通过评估软件很方便的将这些数据存储到器件中。
表2. 表1中的满电量和空电量点
Temperature | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
Full | 1019.3 | 1028.5 | 1031 | 1032.2 | 1032.7 |
Standby Empty | 113.61 | 100.5 | 90.1 | 80.69 | 71.04 |
Active Empty | 161.63 | 130.94 | 110.2 | 94.06 | 81.19 |
表3. 以40°C的待机空电量点为参考点的满电量和空电量点
Temperature | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
Full | 948 | 957 | 960 | 961 | 962 |
Standby Empty | 43 | 29 | 19 | 10 | 0 |
Active Empty | 91 | 60 | 39 | 23 | 10 |
9. 确定转折点
转折点是用于估计充电剩余时间的重要数据点。借助转折点,采用2分折线来近似充电期间的ACR曲线,如图2所示。转折点由用户选择,应保证由转折点所确定的2分折线与实际的ACR曲线之间具有的误差最小。
图2. 20°C下充电时ACR曲线和2分折线近似的关系
确定转折点的最简单方法是:绘出充电期间的ACR时间曲线,观察曲线在何处发生转折。建议选择ACR曲线的中间温度作为转折点,同时所有温度均选择该点作为转折点。该转折点以低于满电量电多少mAhrs表示。图2中,转折点约比满电量点低100mAhrs。
10. 确定各个点的充电估计剩余时间
FuelPack算法要求提供转折点、所有温度下从空电量点到满电量点的时间以及所有温度下从转折点到满电量点的时间这一系列数据,以实现剩余充电时间的精确估算。因此,需要对数据进行分析并筛选出所有转折点。可以找出所有满电量点,减去步骤9中所选的转折点的mAhrs值,即可以很简单的找出转折点。
从表1中的数据中,取前一个温度点的待机空电量点的时间(开始充电的时间)、转折点的时间以及满电量点的时间,制成表格如表4所示。表4也给出了每个点的ACR值。 然后,根据记录的时间可计算每一温度下从空电量点到满电量点的时间,以及从转折点到满电量点的时间,如表5所示。评估软件的电量计算法只为3个温度点的充电数据分配了足够的EEPROM,因此选择将0°C、20°C及40°C的数据写入器件。
表4.
- 库仑计电量计的应用设计(10-28)
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