实例计算 - 如何对浅放电应用中阻抗跟踪TM电池电量计进行微调

　　来看一下一个使用 A123 系统 TM1100-mAh 18650 磷酸铁锂/碳精棒电池的3s1p 配置电池组。这种电池类型的 TI 化学 ID 编码为 404。这种电池将用于50°C 左右正常温度的存储系统中。放电率为 1C，且一个 5-mΩ 检测电阻器用于电量计，目的是进行库仑计数。

　　如表 1 所示，化学 ID 404 的 OCV 测量的不合格电压范围为 3274mV(最小值，即 ~34% SOC)到 3351mV(最大值，即 ~93% SOC)。大多数磷酸铁锂电池都有非常宽的不合格电压范围(参见化学 ID 409 进行对比)。然而，根据具体的电池特性，为浅放电 Qmax 更新找出一个更高的最小不合格电压是可能的。化学 ID 为 404 时，将这一值升高至 3322mV 是可能的，从而允许 3309 到3322 mV 的浅放电 Qmax 更新窗口(请参见图 2)。设计人员可以使用这种中间范围低误差窗口，实现数据闪存修改。由于仅能对高和低不合格电压范围进行设定，因此主系统必须保证在 3309mV 以下不会进行更低的 OCV 测量。(随着关联误差的增长，OCV 测量误差在 3274 和 3309mV 之间急剧增加。)虽然仅有一个 13-mV 窗口在更低 OCV 测量时起作用(3322 – 3309 mV = 13 mV)，但其对应于一个 70% 到 64% 的 SOC 范围。

　　磷酸铁锂电池具有非常长的松弛时间，因此我们可以将数据闪存参数“OCV 等待时间”增加至 18000 秒(5 小时)。由于电池的正常工作温度得到提高，因此参数“Q 无效最大温度”应修改为 55°C。另外，“Qmax 最大时间”应修改为21600 秒(6 小时)。

　　图 2 1-mV 电压误差的 SOC 关联误差

　　要将 Qmax 通过电荷从 37% 降低至 10%，需要修改“DOD 最大容量误差”、“最大容量误差”和“Qmax 滤波器”，因为它们都会影响 OCV1 和 OCV2 测量之间的不合格时间。“Qmax 滤波器”是一个补偿因数，其根据通过电荷来改变 Qmax。

　　设置这些参数的目的是基于测得的通过电荷获得 1% 以下的“最大容量误差”，包括 ADC 最大补偿误差(“CC 静带”)。但是，需要对这些值进行一些修改，以允许浅放电 Qmax 更新。

　　实例 1 Qmax 更新超时期间

　　要获得 1000-mAh 电池 10-mΩ 检测电阻器 1% 以下的累积误差，以及硬件设置 10μV 固定值的“CC 静带”，Qmax 更新的超时期间由下列情况决定：

　　10 μV/10 mΩ = 1-mA 补偿电流。

　　1000-mAh 容量× 1% 允许误差=10-mAh 容量误差。

　　10-mAh 电容误差/1-mA 补偿电流=10 小时。

　　因此，从开始到结束，包括休息时间，仅有 10 小时可用于完成一次 Qmax 更新。10 小时超时以后，一旦电量计进行其下一个正确 OCV 读取，计时器便会重新开始。

　　实例 2 数据闪存参数修改

　　在使用带有一个 5-mΩ 检测电阻器的 1100-mAh 电池设计方案中，可以使用相同方法计算得到 Qmax 更新的超时期间：

　　10 μV/5 mΩ = 2-mA 补偿电流。

　　1100 mAh × 1% = 11 mAh。

　　11 mAh/2-mA 补偿电流= 5.5 小时。

　　这种情况下，需要放宽容量误差百分比，以增加 Qmax 超时。将“最大容量误差”(从 1% 的默认值)修改为 3%，得到：

　　1.1 Ah × 3% = 33 mAh

　　其会增加 Qmax 不合格时间到：

　　33 mAh/2-mA 容量误差=16.5 小时。

　　需要将“DOD 容量误差”设置为 2 倍“最大容量误差”，因此可以将其改为 6%(默认值为 2%)。

　　根据通过电荷的百分比，需要按比例减小“Qmax 滤波器”的默认值 96：

　　“Qmax 滤波器”=96/(37%/10%) = 96/3.7 = 26

　　表 2 显示了电量计评估软件中典型的数据闪存参数，必须对其进行修改以实现浅放电 Qmax 更新。这些特殊参数均为受保护(归为“隐藏”类)，但可以由 TI的应用人员解锁。本表格所用举例电池组为前面所述电池组，其为一种使用A123 1100-mAh 18650 LiFePO4/碳精棒电池(化学 ID 为 404)的 3s1p 电池组。

　　表 2 根据系统使用情况可以由 TI 应用人员修改的一些受保护数据闪存参数

　　该参数在黄金影像 (golden image) 过程期间很重要。如果使用的是标准 4.2-V 锂离子电池，且仅将其充电至 4.1V 系统电平，则在电池充电至 4.2V 以后进行首次 Qmax 更新仍然必要，目的是满足 90%容量变化的要求。根据电量计设定的化学 ID 编码，对规定电池容量即“设计容量”和估计 DOD 的容量变化进行开始和结束点检查。

　　计算 Qmax 时，宽范围温度变化会引起误差。在高或低温下正常工作的系统中，对该参数进行修改是必要的。