残量ゲージアプリケーションでリチウム電池の特性を取得する方法について

Li +バッテリーの残量を正確に見積もるには、温度と負荷電流の変化に応じてバッテリーの特性がどのように変化するかを理解する必要があります。このアプリケーションノートでは、Li +バッテリの特性を取得する方法について説明し、データを取得して処理する方法について説明し、燃料計アプリケーションで使用するためにデータをダラスのバッテリ管理デバイス評価ソフトウェアにロードします。デバイスは、累積電流レジスタ（ACR）を介してLi +バッテリに流入および流出する電流を監視し、ACRデータを計算されたバッテリの満杯および空のレベルと比較して、残りの容量を決定します。

Li +バッテリーの特性を取得する手順

1.充電曲線と放電曲線を決定します

Li +バッテリーの特性を取得する最良の方法は、実際のアプリケーションに可能な限り類似した環境を作成することです。これらには、保護回路、放電曲線（実際のアプリケーションでの実効電流とスタンバイ電流の標準値を含む）、充電曲線、およびアプリケーションの周囲温度が含まれます。したがって、バッテリーの充電および放電プロセスをシミュレートし、それに応じて動作温度を調整する必要があります。一般に、さまざまなバッテリー特性を10°Cのステップで0°Cから40°Cの範囲で取得する必要があります。同時に、評価ソフトウェアに必要な温度ポイント間隔も10°Cです。

実効電流とは、ユーザーが使用している間のLi +バッテリーの標準的な出力電流を指します。スタンバイ電流とは、アイドル状態のLi +バッテリーの標準的な出力電流を指します。

評価ソフトウェアの残量ゲージセクションのアクティブエンプティとスタンバイエンプティは、Li +バッテリが実効電流放電で放電され、スタンバイ電流が空の電圧（ユーザーが定義）になるポイントに対応します。ステップ5で説明したように、空の電源ポイントを図1に示します。ユーザーは、さまざまな有効な空のポイントとスタンバイの空のポイントを定義できます。充電回路がLi +バッテリーを完全に充電するポイントは、完全充電ポイントとして定義されます。内蔵の残量ゲージを使用したダラスのバッテリ管理デバイスの詳細については、アプリケーションノート131：ダラス半導体を使用したリチウムイオンセルの残量ゲージを参照してください。

2.デバイスのオフセットレジスタを校正します

デバイスのデータシートに応じて、ダラスのバッテリー管理デバイスは、キャリブレーション後にLi +バッテリーに適切に調整する必要があります。デバイスのオフセットは、選択したデバイスの評価ソフトウェアを使用して簡単に調整できます。回路に負荷が接続されていないことを確認してください。次に、[メーター]タブの[オフセットの調整]ボタンをクリックします。評価ソフトウェアを使用しない場合は、アプリケーションノート224：DS2761のオフセットレジスタのキャリブレーションに従ってオフセットをステップスルーできます。

3.データの記録を開始します

評価ソフトで簡単にデータを記録できます。 [データログ]タブに入り、[サンプル間隔]を15秒に設定して、[データのログ]をクリックするだけです。大きすぎるファイルを生成せずに必要なすべてのデータポイントを記録できるため、15秒間隔をお勧めします。 [ログデータの停止]ボタンがクリックされるまで、すべてのリアルタイムデータは指定されたファイルに記録されます。

4.室温でバッテリーをアクティブにします

バッテリーは最初に慣らし運転する必要があります。容量は、Li +バッテリー寿命の開始時に数パーセント変動します。したがって、バッテリーの特性をテストする前に、20回の完全充電および放電サイクルに合格することをお勧めします。このプロセス中にデータを記録する必要はありませんが、データロギングが行われると、ユーザーは最終的なデータ分析のために他のバッテリーオフセットパラメーターを監視するのに役立ちます。

5.最高温度から校正を開始します

Li +バッテリーは最大容量であり、他のデータの参照ポイントとして適しているため、通常、バッテリーの特性を最高温度からテストすることをお勧めします。バッテリーを最高温度で動作するように設定し、バッテリーをスタンバイの空のポイントまで完全に放電します。その後、実際のアプリケーションで必要な充電曲線に従ってバッテリーが完全に充電されます。これは、その温度でのフルパワーポイントに対応します。その後、バッテリーは、実効空点を決定するために、実効電流でユーザー定義の実効ヌル電圧まで完全に放電されます。最後に、負荷はスタンバイ電流に変更され、電圧がスタンバイエンプティ電圧に低下してスタンバイエンプティポイントを決定するまで放電を続けます。

プロセスを高速化したい場合、ユーザーは電流を実効電流からスタンバイ電流に徐々に減らすことができます。図1に示すように、実効電流は200mAに設定され、スタンバイ電流は5mAです。どちらの場合も空電圧は3.3Vと定義されています。バッテリーは200mAの電流で3.3Vに放電され、電圧は実効空点まで低下しました。その後、数秒後、バッテリーは100mAの電流で放電され、再び空の電圧ポイントに到達しました。次に、バッテリ電圧がスタンバイの空のポイントである空の電圧で安定するまで、放電電流を50mA、20mA、10mAから5mAに徐々に減らします。このようにして、バッテリーは5mAの長い放電プロセスなしで、同じ空のポイントにすばやく到達できます。

6.さまざまな温度で繰り返します

特定の温度でスタンバイの空のポイントに達したら、すぐに次の温度に移動し、バッテリーが完全に充電されるまでバッテリーの充電を開始します。充電が完了すると、温度のフルパワーポイントに到達します。次に、バッテリーを有効な空のポイントとスタンバイの空のポイントまで放電します。上記の操作を必要なすべての温度で繰り返し、バッテリー特性の測定を完了しました。

特性パラメータから主要なデータポイントをフィルタリングする

評価ソフトウェアは、スプレッドシートに簡単にインポートできるように、タブ区切り文字を含む形式でリアルタイムデータをテキストファイルに記録します。次に、グラフを並べ替えたりプロットしたりして、必要なデータを除外できます。

7.必要なすべてのデータポイントを見つけます

ユーザーは、ログファイル内のデータを分類し、すべてのフルパワーポイント、有効な空のパワーポイント、およびスタンバイの空のパワーポイントをマークできます。これを行う簡単な方法は、すべてのデータを参照し、現在の列を調べて現在の読み取り値の変化を観察し、スプレッドシートで使用されていない列に「x」を挿入することです。たとえば、バッテリーが充電状態から放電状態に変化すると、フルパワーポイントとして記録されます。バッテリーが実効電流で放電を停止したとき。有効な空のポイントとして記録されます。バッテリーが放電状態から充電状態に変化したとき。スタンバイスペースのパワーポイントとして記録されます。次に、スプレッドシートのオートフィルター機能を使用して、重要な各マーカーポイントを簡単に表示できます。

Li +バッテリーの特性が取得およびフィルタリングされたときにDS2761によってマークされた重要なデータポイントの例があります。この例では、電圧が4.2Vに達するまで、バッテリーは900mAの定電流で充電されます。次に、充電を続けて、電流が徐々にフルパワーポイントである70mAに低下するまで、バッテリー電圧を4.2Vで安定させます。バッテリーは、電圧が3.0 Vに低下するまで、350mAの電流で放電されます。これは、実効空点に対応します。バッテリーは、電圧が2.7 Vに低下するまで、3mAの電流で放電されます。これは、スタンバイの空のポイントに対応します。バッテリー特性は、それぞれ40°C、30°C、20°C、10°C、および0°Cで得られました。

ステップ4のバッテリ起動プロセス中にデータが記録されている場合、空のバッテリポイントを比較して、増加または減少があるかどうかを判断し、それによって現在の値にオフセットがあるかどうかを判断できます。この活性化プロセスは一定の温度で行われるため、オフセットがない場合、すべての空のポイントは同一になります。オフセットがある場合は、Li +バッテリーの特性を正確に測定するために、ACR列によって導入されたオフセットに基づいてデータへの応答を修正する必要があります。

このページには、機械翻訳の内容が含まれています。