获取锂离子(Li+)电池参数，用于基于开路电压(OCV)的电量计测量
摘要：DS2786是一款基于开路电压的电量计，能够报告锂离子电池总储存电量。该器件在出厂前已经建立了理想的OCV曲线，可以精确估算Li+电池的剩余电量。DS2786 OCV电量计的精度可通过实际应用条件下的Li+电池特性参数改善。
引言
基于开路电压(OCV)的独立式电量计DS2786可根据空闲状态下电池的开路电压估算可充电锂离子(Li+)电池的可用电量。器件按照储存在IC中的查找表，利用开路电压确定电池的相对容量。DS2786出厂前，EEPROM中已经建立了理想的OCV曲线。根据实际应用中锂离子(Li+)电池的充/放电参数获取OCV曲线，以提高DS2786的精度。
本应用笔记描述了基于OCV电量计应用中获取Li+电池参数、采集并处理数据，而后将数据载入DS2786K评估软件的方法。
获取Li+电池参数的步骤
- 确定满电量和空电量点
- 获取电池参数
- 电池充电达到满电量点。
- 电池放电达到0%，学习电池容量，以mAh为单位进行记录。
- 电池充电达到满电量点。
- 电池空闲60分钟。
- 记录100%时的开路电压。
- 以大约0.2C的速率，将电池放电5% (基于步骤2中的电池容量)。
- 电池空闲60分钟。
- 记录95%时的开路电压。
- 重复执行19次6-8步骤，直到电池容量为0%。
- 数据分析
- 数据存储
提取Li+电池参数的最佳方法是创建一个尽可能与实际应用接近的环境。其中包括保护电路、放电曲线(包括实际应用中有效电流和待机电流的典型值)以及充电曲线。因此需要模拟电池充电和放电过程，并监控和记录电流和电压。
满电量点(100%电量)是指充电电路对Li+电池充满电时的容量。空电量点(0%电量)是指有效空电量点、待机空电量点或电池中剩余的绝对电量。
在基于OCV电量计应用中提取Li+电池参数可在室温下进行。最好至少采用3节电池执行下列步骤，获取平均OCV曲线。
表1为典型电池的采样数据，由Maxim Integrated Products提供。20对电量/OCV数据分为9组，并存储到DS2786的EEPROM。100%和0%时的对应数据必须存储到器件中。选取其他7对数据来近似代表全部参数。表2为挑选出的用来近似表1中数据的9对数据。图1为表1和表2中数据的比较。
表1. 典型Li+电池的OCV特性数据
| Capacity (%) | OCV (V) |
| 100 | 4.177454 |
| 95 | 4.129486 |
| 90 | 4.085934 |
| 85 | 4.045427 |
| 80 | 4.008118 |
| 75 | 3.974769 |
| 70 | 3.945074 |
| 65 | 3.917968 |
| 60 | 3.884009 |
| 55 | 3.841219 |
| 50 | 3.820965 |
| 45 | 3.805737 |
| 40 | 3.79325 |
| 35 | 3.783504 |
| 30 | 3.775129 |
| 25 | 3.762185 |
| 20 | 3.741018 |
| 15 | 3.7098 |
| 10 | 3.686654 |
| 5 | 3.674776 |
| 0 | 3.305545 |
表2. 存储在DS2786中的OCV参数数据
| Breakpoint | Capacity (%) | OCV (V) |
| 8 | 100.0 | 4.177454 |
| 7 | 82.5 | 4.026773 |
| 6 | 60.0 | 3.884009 |
| 5 | 55.0 | 3.841219 |
| 4 | 40.0 | 3.79325 |
| 3 | 25.0 | 3.762185 |
| 2 | 10.0 | 3.686654 |
| 1 | 5.0 | 3.674776 |
| 0 | 0.0 | 3.305545 |
图1. OCV参数数据和9个近似分界点
最后一步是设置即将数据存储到DS2786的EEPROM中。采用DS2786K评估软件可以很容易地将数据转换成适当的格式以存储到EEPROM中。只需将表2中的数据载入DS2786K的Parameters标签，如图2 所示。此外，应将电池容量(参见第2步)输入IniTIal Cell Capacity文本框。然后点击Write & Copy按钮。确保设置电压施加到DS2786的VPROG引脚，从而正确编程EEPROM。
图2. DS2786K评估软件的Parameters标签
结论
Maxim基于OCV的电量算法可精确跟踪实际应用中Li+电池充放电时的电池容量。只要用Maxim公司提供的评估软件采集、存储电池特性数据，电量计就能精确计算电池剩余电量。