Acerca de cómo obtener las características de las baterías de litio en aplicaciones de indicador de combustible

Para estimar con precisión la carga restante de una batería Li +, es necesario comprender cómo cambian las características de la batería a medida que cambian la temperatura y la corriente de carga. Esta nota de aplicación describe un método para obtener las características de la batería Li +, analiza cómo adquirir y procesar datos y carga los datos en el software de evaluación del dispositivo de administración de batería de Dallas para su uso en aplicaciones de indicador de combustible. El dispositivo monitorea la corriente que entra y sale de la batería Li + a través del Registro de corriente acumulada (ACR) y compara los datos del ACR con los niveles calculados de batería llena y vacía para determinar la capacidad restante.

Pasos para obtener las características de la batería Li +

1. Determine las curvas de carga y descarga.

La mejor manera de obtener las características de la batería Li + es crear un entorno que sea lo más similar posible a la aplicación real. Estos incluyen circuitos de protección, curvas de descarga (incluidos los valores típicos de corriente efectiva y corriente de reserva en aplicaciones prácticas), curvas de carga y la temperatura ambiente de la aplicación. Por lo tanto, es necesario simular el proceso de carga y descarga de la batería y ajustar la temperatura de funcionamiento en consecuencia. En general, se deben obtener varias características de la batería en pasos de 10 ° C y en el rango de 0 ° C a 40 ° C.Al mismo tiempo, el intervalo de punto de temperatura requerido por el software de evaluación también es de 10 ° C.

La corriente efectiva se refiere a la corriente de salida típica de la batería Li + durante el uso del usuario. La corriente en espera se refiere a la corriente de salida típica de una batería Li + en estado inactivo.

Active Empty y Stand by Empty en la sección del indicador de combustible del software de evaluación corresponden al punto donde la batería Li + se descarga con una descarga de corriente efectiva y una corriente de reserva a un voltaje vacío (definido por el usuario). El punto de energía vacío se muestra en la Figura 1, como se describe en el paso 5. Los usuarios pueden definir diferentes puntos vacíos efectivos y puntos vacíos en espera. El punto en el que el circuito de carga carga completamente la batería Li + se define como el punto de carga completa. Para obtener una descripción detallada del dispositivo de administración de batería de Dallas que usa el indicador de combustible incorporado, consulte la nota de aplicación 131: Medición de combustible de celda de iones de litio con Dallas Semiconductor.

2. Calibre el registro de compensación del dispositivo.

Dependiendo de la hoja de datos del dispositivo, el dispositivo de administración de batería de Dallas debe estar correctamente sintonizado con la batería Li + después de la calibración. La compensación del dispositivo se puede calibrar fácilmente con el software de evaluación del dispositivo seleccionado. Asegúrese de que no haya carga conectada al circuito. Luego haga clic en el botón Calibrar compensación en la pestaña Medidores. Si no utiliza el software de evaluación, puede recorrer las compensaciones de acuerdo con la nota de aplicación 224: Calibración del registro de compensación del DS2761.

3. Comience a registrar datos

Los datos se pueden registrar fácilmente utilizando el software de evaluación. Simplemente ingrese a la pestaña Registro de datos, configure el Intervalo de muestra en 15 segundos y haga clic en Registrar datos. Se recomienda un intervalo de 15 segundos porque garantiza que todos los puntos de datos requeridos se puedan registrar sin generar un archivo demasiado grande. Todos los datos en tiempo real se registrarán en el archivo especificado hasta que se haga clic en el botón Detener registro de datos.

4. Active la batería a temperatura ambiente

Primero se debe rodar la batería. La capacidad fluctuará en unos pocos porcentajes al comienzo de la vida útil de la batería Li +. Por lo tanto, se recomienda pasar los 20 ciclos completos de carga y descarga antes de probar las características de la batería. No es necesario registrar datos durante este proceso, pero si se realiza el registro de datos, ayuda al usuario a monitorear otros parámetros de compensación de la batería para el análisis final de los datos.

5. Inicie la calibración desde la temperatura más alta

En general, se recomienda probar las características de la batería desde la temperatura más alta porque la batería Li + tiene la mayor capacidad y es adecuada como punto de referencia para otros datos. Configure la batería para que funcione a la temperatura más alta y descargue completamente la batería hasta el punto de espera vacía. Posteriormente, la batería se carga completamente de acuerdo con la curva de carga requerida por la aplicación real, que corresponde al punto de máxima potencia a esa temperatura. A partir de entonces, la batería se descarga completamente al voltaje nulo efectivo definido por el usuario con una corriente efectiva para determinar el punto vacío efectivo. Finalmente, la carga se cambia a corriente de espera y continúa descargándose hasta que el voltaje cae al voltaje de espera vacía para determinar el punto de espera vacía.

Si desea acelerar el proceso, el usuario puede reducir gradualmente la corriente de la corriente efectiva a la corriente de reserva. Como se muestra en la Figura 1, la corriente efectiva se establece en 200 mA y la corriente en espera es 5 mA. El voltaje vacío en ambos casos se define como 3.3V. La batería se descargó a 3,3 V con una corriente de 200 mA y el voltaje se redujo al punto vacío efectivo. Luego, después de unos segundos, la batería se descargó a una corriente de 100 mA para alcanzar nuevamente el punto de voltaje vacío. Luego, la corriente de descarga se reduce gradualmente de 50 mA, 20 mA, 10 mA a 5 mA hasta que el voltaje de la batería se estabiliza en el voltaje vacío, que es el punto vacío en espera. De esta manera, la batería puede llegar rápidamente al mismo punto vacío sin un largo proceso de descarga de 5 mA.

6. Repetir a distintas temperaturas

Una vez que llegue al punto vacío de espera a una cierta temperatura, pase inmediatamente a la siguiente temperatura y comience a cargar la batería hasta que esté completamente cargada. Cuando se completa la carga, se alcanza el punto de máxima potencia de la temperatura. Luego, descargue la batería hasta el punto de vacío efectivo y el punto vacío de espera. La operación anterior se repitió a todas las temperaturas requeridas para completar la medición de las características de la batería.

Filtrar puntos de datos clave a partir de parámetros característicos

El software de evaluación registra los datos en tiempo real en un archivo de texto en un formato con un delimitador de tabulación para una fácil importación a la hoja de cálculo. Luego, puede filtrar los datos que necesita clasificando o trazando el gráfico.

7. Encuentre todos los puntos de datos que necesita

El usuario puede clasificar los datos en el archivo de registro y marcar todos los puntos de energía llenos, puntos de energía vacíos efectivos y puntos de energía vacíos en espera. Una forma fácil de hacer esto es examinar todos los datos, mirar la columna Actual y observar los cambios en las lecturas actuales e insertar "x" en las columnas que no se utilizan en la hoja de cálculo. Por ejemplo, cuando la batería cambia del estado de carga al estado de descarga, se registra como el punto de máxima potencia; cuando la batería deja de descargarse a la corriente efectiva. Se registra como el punto vacío efectivo; cuando la batería cambia del estado de descarga al estado de carga. Se registra como el punto de energía del espacio en espera. Luego, a través de la función Autofiltro de la hoja de cálculo, puede ver fácilmente cada punto de marcador importante.

Hay un ejemplo de los puntos de datos importantes marcados por el DS2761 cuando se adquieren y filtran las características de la batería Li +. En este ejemplo, la batería se carga a una corriente constante de 900 mA hasta que el voltaje alcanza los 4,2 V. Luego continúe cargando para mantener estable el voltaje de la batería en 4.2V hasta que la corriente caiga gradualmente a 70mA, que es el punto de potencia completo. La batería se descarga a una corriente de 350 mA hasta que la tensión cae a 3,0 V, que corresponde al punto vacío efectivo. La batería se descarga a una corriente de 3 mA hasta que el voltaje cae a 2,7 V, que corresponde al punto vacío de espera. Las características de la batería se obtuvieron a 40 ° C, 30 ° C, 20 ° C, 10 ° C y 0 ° C, respectivamente.

Si los datos se registran durante el proceso de activación de la batería en el paso 4, los puntos de batería vacía se pueden comparar para determinar si hay un aumento o una disminución, determinando así si el valor actual tiene una compensación. Dado que este proceso de activación se realiza a temperatura constante, si no hay compensaciones, todos los puntos vacíos serán idénticos. Si hay una compensación, la respuesta a los datos debe corregirse en función de la compensación introducida por la columna ACR para medir con precisión las características de la batería Li +.

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