О том, как получить характеристики литиевых батарей в приложениях для измерения уровня топлива

Чтобы точно оценить оставшийся заряд аккумулятора Li +, необходимо понимать, как меняются характеристики аккумулятора при изменении температуры и тока нагрузки. В этом примечании к применению описывается метод получения характеристик Li + батареи, обсуждается, как собирать и обрабатывать данные, а также загружать данные в оценочное программное обеспечение устройства управления батареями Dallas для использования в приложениях для измерения уровня топлива. Устройство контролирует ток, протекающий в батарею Li + и выходящий из нее, через регистр накопленного тока (ACR) и сравнивает данные ACR с рассчитанными уровнями полного и разряженного аккумулятора, чтобы определить оставшуюся емкость.

Шаги для получения характеристик батареи Li +

1. Определите кривые заряда и разряда.

Лучший способ получить характеристики батареи Li + - это создать среду, максимально приближенную к реальной области применения. К ним относятся схемы защиты, кривые разряда (включая типичные значения эффективного тока и тока в режиме ожидания в практических приложениях), кривые заряда и температуру окружающей среды в приложении. Поэтому необходимо моделировать процесс зарядки и разрядки аккумулятора и соответствующим образом регулировать рабочую температуру. Как правило, различные характеристики батареи должны быть получены с шагом 10 ° C и в диапазоне от 0 ° C до 40 ° C. В то же время интервал температурных точек, требуемый программным обеспечением для оценки, также составляет 10 ° C.

Эффективный ток относится к типичному выходному току Li + батареи во время использования пользователем. Ток в режиме ожидания относится к типичному выходному току Li + батареи в состоянии покоя.

Активный пустой и режим ожидания пустым в разделе индикатора уровня топлива в оценочной программе соответствуют точке, в которой Li + батарея разряжается эффективным током разряда и током режима ожидания до нулевого напряжения (определяется пользователем). Пустая точка питания показана на рисунке 1, как описано в шаге 5. Пользователи могут определять различные эффективные пустые точки и резервные пустые точки. Точка, в которой цепь зарядки полностью заряжает Li + аккумулятор, определяется как точка полной зарядки. Подробное описание устройства управления батареями Dallas с использованием встроенного указателя уровня топлива см. В примечании к применению 131: Измерение уровня топлива на литиево-ионных элементах с помощью Dallas Semiconductor.

2. Откалибруйте регистр смещения устройства.

В зависимости от технических характеристик устройства, устройство управления батареями Dallas должно быть правильно настроено на литий-ионную батарею после калибровки. Смещение устройства можно легко откалибровать с помощью оценочного программного обеспечения выбранного устройства. Убедитесь, что к цепи не подключена нагрузка. Затем нажмите кнопку «Калибровать смещение» на вкладке «Измерители». Если вы не используете оценочное программное обеспечение, вы можете пошагово просматривать смещения в соответствии с примечанием к приложению 224: Калибровка регистра смещения DS2761.

3. Начните запись данных.

Данные можно легко записать с помощью оценочного программного обеспечения. Просто войдите на вкладку «Журнал данных», установите интервал выборки на 15 секунд и нажмите «Данные журнала». Рекомендуется 15-секундный интервал, поскольку он гарантирует, что все необходимые точки данных могут быть записаны без создания слишком большого файла. Все данные в реальном времени будут записываться в указанный файл до тех пор, пока не будет нажата кнопка «Остановить запись данных».

4. Активируйте аккумулятор при комнатной температуре.

Аккумулятор предварительно необходимо обкатать. Емкость будет колебаться на несколько процентов в начале срока службы Li + батареи. Поэтому перед тестированием характеристик аккумулятора рекомендуется пройти 20 полных циклов зарядки и разрядки. Во время этого процесса нет необходимости записывать данные, но если регистрация данных выполняется, это помогает пользователю отслеживать другие параметры смещения батареи для окончательного анализа данных.

5. Начните калибровку с самой высокой температуры.

Обычно рекомендуется проверять характеристики батареи при самых высоких температурах, потому что батарея Li + имеет самую большую емкость и подходит в качестве ориентира для других данных. Установите аккумулятор для работы при максимальной температуре и полностью разрядите аккумулятор до точки разряда в режиме ожидания. Затем аккумулятор полностью заряжается в соответствии с кривой зарядки, требуемой для конкретного приложения, которая соответствует точке полной мощности при этой температуре. После этого батарея полностью разряжается до определяемого пользователем эффективного нулевого напряжения с эффективным током для определения эффективной пустой точки. Наконец, нагрузка переключается на ток в режиме ожидания и продолжает разряжаться до тех пор, пока напряжение не упадет до напряжения холостого хода в режиме ожидания, чтобы определить точку разряда в режиме ожидания.

Если вы хотите ускорить процесс, пользователь может постепенно уменьшать ток с действующего до резервного. Как показано на рисунке 1, эффективный ток установлен на 200 мА, а ток в режиме ожидания - 5 мА. Напряжение холостого хода в обоих случаях определяется как 3,3 В. Батарея была разряжена до 3,3 В током 200 мА, и напряжение упало до эффективной нулевой точки. Затем, через несколько секунд, аккумулятор был разряжен током 100 мА, чтобы снова достичь точки нулевого напряжения. Затем ток разряда постепенно снижается с 50 мА, 20 мА, 10 мА до 5 мА до тех пор, пока напряжение аккумулятора не стабилизируется на уровне разряженного напряжения, которое является точкой разряда в режиме ожидания. Таким образом, аккумулятор может быстро достичь того же уровня разряда без длительного процесса разрядки 5 мА.

6. Повторите при разных температурах.

Как только вы достигнете точки разряда в режиме ожидания при определенной температуре, немедленно перейдите к следующей температуре и начните заряжать аккумулятор, пока он не будет полностью заряжен. Когда зарядка завершена, достигается точка максимальной температуры. Затем разрядите аккумулятор до эффективной точки разряда и точки разряда в режиме ожидания. Вышеуказанная операция была повторена при всех требуемых температурах для завершения измерения характеристик батареи.

Отфильтровать ключевые точки данных из характеристических параметров

Программа оценки записывает данные в реальном времени в текстовый файл в формате с разделителем табуляции для удобного импорта в электронную таблицу. Затем вы можете отфильтровать нужные данные, отсортировав или построив диаграмму.

7. Найдите все необходимые данные.

Пользователь может классифицировать данные в файле журнала и отмечать все точки полной мощности, эффективные пустые точки мощности и резервные пустые точки мощности. Легкий способ сделать это - просмотреть все данные, посмотреть на столбец «Текущий» и увидеть изменения в текущих показаниях, а также вставить «x» в столбцы, которые не используются в электронной таблице. Например, когда аккумулятор переходит из состояния зарядки в состояние разрядки, это регистрируется как точка полной мощности; когда аккумулятор перестает разряжаться при эффективном токе. Это записывается как эффективная пустая точка; когда аккумулятор переходит из состояния разряда в состояние зарядки. Он записан как точка питания резервного пространства. Затем с помощью функции автофильтра электронной таблицы вы можете легко просмотреть каждую важную точку маркера.

Вот пример важных точек данных, отмеченных DS2761, когда характеристики Li + батареи получены и отфильтрованы. В этом примере аккумулятор заряжается постоянным током 900 мА до тех пор, пока напряжение не достигнет 4,2 В. Затем продолжайте зарядку, чтобы напряжение батареи оставалось стабильным на уровне 4,2 В, пока ток постепенно не упадет до 70 мА, что является максимальной мощностью. Аккумулятор разряжается током 350 мА до тех пор, пока напряжение не упадет до 3,0 В, что соответствует эффективной пустой точке. Аккумулятор разряжается током 3 мА до тех пор, пока напряжение не упадет до 2,7 В, что соответствует точке разряда в режиме ожидания. Характеристики батареи были получены при 40 ° C, 30 ° C, 20 ° C, 10 ° C и 0 ° C соответственно.

Если данные записываются во время процесса активации батареи на этапе 4, точки разряженной батареи могут сравниваться, чтобы определить, есть ли увеличение или уменьшение, тем самым определяя, имеет ли текущее значение смещение. Поскольку этот процесс активации выполняется при постоянной температуре, при отсутствии смещений все пустые точки будут идентичными. Если есть смещение, отклик на данные следует скорректировать на основе смещения, внесенного столбцом ACR, чтобы точно измерить характеристики Li + батареи.

Страница содержит содержимое машинного перевода.