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基于阻抗跟踪TM电量计改善LiFePO4电池平衡
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2017-12-07
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TI 的阻抗跟踪TM电池电量计技术是一种专有算法，它可获取随时间变化的电量和阻抗信息，从而精确地计算出充电状态（SOC）和剩余电量。
电池备用电源应用中，每隔几天电池便会出现短暂的充电以对自放电进行再补充，很少会出现完全放电的情况。在处理这种应用时，我们需要知道一些特殊条件。使用磷酸铁锂（lithium-iron-phosphate，即LiFePO4）电池时，必须关闭电量计的平衡功能，或者必须使用一种增强型固件。本文将介绍一款TI专门为bq20z45-R1电量监测计而开发的固件，它对数据闪存参数进行编程以实现正常电池循环和最佳的平衡结果。我们还将介绍当正常工作状态下闭关平衡功能时实现离线电池平衡的一些原则。
图1显示了TI经过约10年的分析所得出的所有锂离子电池的单电池、开路电压（OCV）电压密度曲线图与放电深度（DOD）的对比情况。（DOD刚好为1/SOC。）您可以看到，SOC曲线的很大一部分，LiFePO4电池的电压均非常扁平。这种电压扁平，导致很难通过阻抗跟踪算法精确地估算电池平衡所需的SOC。在充电结束时（约0% DOD），电压上升明显，其导致明显的电池到电池电压发散，从而进一步使SOC估算和电池平衡变得更加复杂。
图1 锂电池的电压密度曲线
消除工作期间的Qmax更新
在现场运行时，允许无Qmax更新。尽管不要求，但是一种高度可靠电池备用电源应用的理想情况是，通过制造工艺期间的完全放电来确定封装的Qmax。知道Qmax以后，无需再更新Qmax。
确定初始Qmax的事件
表1显示了bq20z45-R1的典型增强型数据闪存参数，其固件为7.02版，必须通过TI的bq评估软件工具进行修改，以实现一次Qmax更新。这些特殊参数均受到保护（类别为“隐藏”），但可通过TI的应用技术人员解锁。表1的电池参数来自TI数据库，用于404化学ID的2串联、2并联（2s2p）2500mAh LiFePO4电池组。该表还列举了必须根据这些特性对数据闪存参数进行的一些修改。“C配置运行”寄存器修改，实现了7.02固件提供的一些新功能。“OCV等待时间”和“最大三角V”修改，可在充电完成后立即进行OCV测量。“最大电量误差”和“Qmax滤波器”修改，给更小电量电池的Qmax更新留出更多的时间（原因是使用18650尺寸的LiFePO4电池一般仅有1100mAh电池）
电池备用电源应用中，每隔几天电池便会出现短暂的充电以对自放电进行再补充，很少会出现完全放电的情况。在处理这种应用时，我们需要知道一些特殊条件。使用磷酸铁锂（lithium-iron-phosphate，即LiFePO4）电池时，必须关闭电量计的平衡功能，或者必须使用一种增强型固件。本文将介绍一款TI专门为bq20z45-R1电量监测计而开发的固件，它对数据闪存参数进行编程以实现正常电池循环和最佳的平衡结果。我们还将介绍当正常工作状态下闭关平衡功能时实现离线电池平衡的一些原则。
图1显示了TI经过约10年的分析所得出的所有锂离子电池的单电池、开路电压（OCV）电压密度曲线图与放电深度（DOD）的对比情况。（DOD刚好为1/SOC。）您可以看到，SOC曲线的很大一部分，LiFePO4电池的电压均非常扁平。这种电压扁平，导致很难通过阻抗跟踪算法精确地估算电池平衡所需的SOC。在充电结束时（约0% DOD），电压上升明显，其导致明显的电池到电池电压发散，从而进一步使SOC估算和电池平衡变得更加复杂。
图1 锂电池的电压密度曲线
消除工作期间的Qmax更新
在现场运行时，允许无Qmax更新。尽管不要求，但是一种高度可靠电池备用电源应用的理想情况是，通过制造工艺期间的完全放电来确定封装的Qmax。知道Qmax以后，无需再更新Qmax。
确定初始Qmax的事件
表1显示了bq20z45-R1的典型增强型数据闪存参数，其固件为7.02版，必须通过TI的bq评估软件工具进行修改，以实现一次Qmax更新。这些特殊参数均受到保护（类别为“隐藏”），但可通过TI的应用技术人员解锁。表1的电池参数来自TI数据库，用于404化学ID的2串联、2并联（2s2p）2500mAh LiFePO4电池组。该表还列举了必须根据这些特性对数据闪存参数进行的一些修改。“C配置运行”寄存器修改，实现了7.02固件提供的一些新功能。“OCV等待时间”和“最大三角V”修改，可在充电完成后立即进行OCV测量。“最大电量误差”和“Qmax滤波器”修改，给更小电量电池的Qmax更新留出更多的时间（原因是使用18650尺寸的LiFePO4电池一般仅有1100mAh电池）
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