DS2786K基于OCV的独立式开路电压电量计的评估

DS2786概述

DS2786基于OCV的独立电量计，根据弛豫期后开路状态下的电池电压估算可充电Li+电池的可用容量。开路电压用于根据存储在IC中的查找表确定相对电池容量。此功能可在插入电池组后立即提供准确的容量信息。用于计算相对容量的单元特性和应用参数存储在片上EEPROM中。

设置电量计参数

安装DS2786K软件并与DS2786通信后，如DS2786K数据资料所述，启动独立电量计的第一步是将特定应用数据加载到DS2786中。

DS2786预装了“最佳拟合”OCV/剩余容量曲线和标准默认参数。“最佳拟合”曲线是通过表征来自不同制造商的各种尺寸的细胞而创建的。该曲线提供了非常好的开路电压曲线，适合大多数应用。出于本应用笔记的目的，我们将假设一个使用默认参数的典型应用。

所需数据存储在地址60h–7Fh中，包括Li+电池的OCV曲线，以及与电池容量相关的值，检测开路电压的阈值以及配置和电流偏移偏置寄存器。这些数据可以在DS2786K的“参数”选项卡上输入（图1）;DS2786K自动将输入的值转换为实际存储在存储器中的适当值。图 1 中的箭头指向以下各节中介绍的各种标签。

图1.说明DS2786K的参数选项卡。箭头指向本应用笔记中描述的各种参数。

电池数据
DS2786预加载了典型Li+电池的“最佳拟合”曲线（图2）。该曲线是剩余相对容量与电池开路电压的 8 段分段线性近似值。电池数据在“参数”选项卡上显示为断点，由剩余电池容量（容量）和OCV（电压）对组成。容量点以0.5%步长存储，电压点以1.22mV步长存储。“容量”列的第一个和最后一个数据点固定为 0% 和 100%。

如果用户希望对所使用的电池使用OCV配置文件，只需在文本框中输入新的容量和电压断点，然后将新值写入DS2786，如下文“访问DS2786”一节所述。

如果所用电池的具体OCV曲线未知，达拉斯半导体提供免费服务来表征将在应用中使用的电池。但是，对于大多数应用来说，“最佳拟合”曲线足够精确。

图2.说明典型Li+电池的“最佳拟合”曲线。DS2786预装了来自不同制造商的各种尺寸电池的“最佳拟合”曲线，提供精确的OCV曲线，适合大多数应用。除了这些预加载的“最佳拟合”曲线外，达拉斯半导体还为将用于应用的电池提供免费的细胞表征服务。

配置寄存器
配置寄存器的 4 位（SMOD、DNL、VODIS 和 ITEMP）的默认值存储在地址 4x0Ch 的前 7 位中。复选框指示寄存器的该位的值为 1。未选中的框表示值为 0。有关每个位的说明，请参见DS2786数据资料。

电流失调偏置寄存器 电流失调偏置寄存器
可用于校正静态失调误差、估计不流过检测电阻的电池电流或估计电池自放电。用户可以输入正偏置或负偏置（以mA表示），以包含在电流累积过程中。该值将影响当前寄存器，并将在 OCV 事件之间累积。电流失调偏置寄存器存储在器件上，LSB为25μV/检测电阻。用户应以 mA 为单位输入值。

要使用评估套件软件自动校准电流失调偏置寄存器，请左键单击METER选项卡上的“更新失调”按钮。有关该校准方法的详细说明，请参见DS2786K数据资料。

初始电池容量 初始电池容量
用于根据自上次 OCV 测量以来累积的电流估计相对容量的变化。例如，如果初始电池容量为1000mAh，并且自上次OCV测量以来已累积100mAh，则相对容量将变化10%。但是，如果初始电池容量为2000mAh，则相同的100mAh累积电流仅使相对容量改变5%。

初始单元容量以 78.125%/VH 为单位存储在设备上。用户应使用DS2786K输入初始电池容量值（以mAh为单位）。

初始电池容量由设备使用，直到设备有机会了解电池容量。一旦器件了解了新的电池容量，它就会使用该值来估计累积电流对相对容量的影响。

消隐/OCV 阈值 该寄存器具有双重用途：它设置一个用于电流消隐和 OCV 检测的阈值
。小于消隐/OCV 阈值的电流读数不会累积，不会影响剩余容量。此外，当器件检测到电流读数低于消隐/OCV门限时，DS2786开始寻找OCV条件。如果电流高于阈值，则器件将无法检测到 OCV 条件。

应选择阈值，以便在应用程序处于待机模式时可以检测到 OCV 事件。例如，如果应用在待机模式下消耗 5mA 电流，则消隐/OCV 阈值应设置为 7.5mA，以确保在待机模式下可以检测到 OCV 事件。

消隐/OCV 门限寄存器以 25μV/检测电阻存储。用户应以 mA 为单位输入值。

OCV dV/dt 阈值 地址 4x0Ch 的较低 7 位用于指定 OCV dV/dt 阈值
。此值用于确定是否发生了 OCV 条件。为了进行 OCV 测量，电流必须小于消隐/OCV 阈值，并且电压变化必须在 15 分钟内小于 OCV dV/dt 阈值。

OCV dV/dt 阈值可在 1.22mV 至 18.30mV 范围内设置，并以 1.22mV 的 LSB 存储。

I²C 地址 设备的 I²C 地址可以从 0x60h 和 0x6Eh 之间的任何偶数地址
更改。存储器地址4x0Dh的前7位用于指定I²C地址。

表1显示，I²C地址的格式为地址的前3位固定为“011”。存储器位置 7x4Dh 的第 0–7 位占用 I²C 地址的第 4–1 位。位0是I²C地址的读/写位。寄存器中的值 0x00h 提供 0x60h 的 I²C 地址，值 0xF0h 提供 0x6Eh 的 I²C 地址。

表 1.I²C地址格式

 

Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0
0	1	1	Bit 7 of 0x7Dh	Bit 6 of 0x7Dh	Bit 5 of 0x7Dh	Bit 4 of 0x7Dh	R/W bit

 

在I²C地址文本框中输入所需的地址，软件会将其转换为正确的格式。

当I²C地址发生变化时，与评估板软件的通信可能会暂时丢失。但是，该软件将尝试查找新地址，因此用户无需执行任何操作。

学习门限 用户可以通过设置学习门限
来指定DS2786何时学习电池的容量。每次发生 OCV 事件时，相对容量寄存器（在“仪表”选项卡上）都会从容量/电压断点更新。新的相对容量值与根据 OCV 事件计算的最后一个相对容量值进行比较。最后一个 OCV 相对容量值存储在内存地址 0x18h 中。如果自上次OCV相对容量测量以来，相对容量的变化超过了学习门限，则DS2786根据OCV事件之间累积的电流量来学习电池的容量。

用户 EEPROM
这是 EEPROM 的单字节，可由用户用于任何目的。

访问DS2786

用户按照数字1-9中的说明修改了这些值后，需要将这些值存储到DS2786中。写入和复制按钮获取在文本框中输入的值，并将其转换为存储在DS2786中的正确单位。然后，它将这些值写入影子RAM，并将这些值复制到EEPROM。必须将15V编程电压连接到DS2786K板的VPROG端子，以便将值存储在EEPROM中。DS2786K软件会在适当的时间提示用户连接和断开编程电压。

用户应通过左键单击“调用和读取”按钮来验证是否将正确的值写入设备，该按钮会从EEPROM调用和读取数据，并根据上述应用单元显示结果。

存储在设备中的实际值可以在“内存”选项卡上作为十六进制值查看。

保存和加载参数设置

“参数”选项卡底部有三个按钮，用于保存和加载参数设置。“加载默认设置”按钮将默认数据加载到选项卡上的所有文本框中。可以修改此数据以适应特定应用，也可以“保持原样”以便快速评估。使用“加载默认设置”按钮只会更改屏幕上的值。要修改DS2786的存储器，请左键单击“写入和复制”按钮，将15V编程电压连接到DS2786K评估板的VPROG端子。

如果用户修改了设置值，则可以使用“存储设置”按钮将这些值存储到文件中。稍后可以使用“加载设置”按钮并选择所需的文件将这些值加载到文本框中。同样，为了修改DS2786的存储器，必须左键单击“写入和复制”按钮。

估计剩余容量

一旦参数设置正确并写入DS2786的EEPROM，用户应让DS2786测量开路电压并自动估算剩余容量。DS2786测量器件最初连接到电池时的开路电压。当电流小于消隐/OCV 阈值且电压保持在 OCV dV/dt 阈值内 15 分钟时，将进行额外的 OCV 测量。

启动应用程序并学习容量

DS2786测量并累积流入或流出电池的电流，并相应地更新相对容量。该器件使用初始电池容量根据累积的电流确定相对容量的变化。使用设备时，当相对容量变化超过OCV读数之间的学习阈值时，它将有机会了解电池的实际容量。

例如，假设发生OCV事件，DS2786确定相对容量为20%。然后将电池充电至80%，此时发生另一起OCV事件。如果学习门限设置为50%，则相对容量（60%）的变化大于学习门限（50%），因此DS2786学习单元的容量。DS2786在OCV事件之间累积电流，并利用累积电流估算电池的全部容量。

在这种情况下，假设DS2786在OCV测量之间累积1000mAh。然后，它确定1000mAh是电池总容量的60%，100%的电池容量是1667mAh。然后，DS2786利用获知的电池容量来估计OCV事件之间的相对容量变化。

软件使用DS2786的数据不断更新METER选项卡上的剩余容量，如图3所示。只需继续对电池充电和放电;剩下的工作由DS2786完成，DS2786K显示信息。

图3.评估软件不断更新DS2786K“仪表”选项卡上的相对容量字段。

总结

DS2786K的入门非常简单。只需使用默认或自定义数据设置电量计参数，然后对Li+电池进行充电和放电。剩下的工作由DS2786完成。

审核编辑：郭婷