电池电量计的应用说明

为了从电池电量计获得最佳性能，必须对电池组进行表征，以便完全了解电池在应用中的行为。为了进行表征，Maxim和其他电量计供应商建议在室温下对电池组进行充电。然后，在室温下以重、中和轻负载排出包装。在冷热温度下，以中等负载卸料。此外，建议进行阶梯式放电，以观察包装在放电过程中如何松弛。本文概述了为Maxim的ModelGauge正确收集这些数据的设置和程序™系列（MAX17040/MAX17041和MAX17043/MAX17044）。 然后，收集的数据可用于创建与电量计芯片一起使用的自定义模型。

设置

被测电池应使用良好的开尔文检测连接连接到测试系统，并放置在可设置为 40°C、20°C 和 0°C 的环境室中。 此外，测试系统温度探头应与被测细胞的皮肤紧密接触。

图1.细胞表征系统的设置。

接下来，创建电池表征请求（CCR）表格并输入此应用的充电/放电参数。将其提交给电量计芯片供应商，以创建一个配置文件，该配置文件将用于为该特定电池组自定义电量计。例如，当填写并返回Maxim的CCR表时，会分配一个自定义项目编号，以确保正确配置电量计芯片。

细胞表征参数

使用将在应用中使用的充电和放电级别循环电池组。以下是单节电池组的示例值。

充电电流：C速率/2

充电电压：4.2V

终止电流：50mA

重载：1.5 ×典型有功电流

介质负载：1 ×典型有功电流

轻负载：典型有功电流/4 或 C 速率/10

空电压：3.0V

（注意：测量电池组的空电压，而不是电池组外的空电压。

Hot： +40°C

Room： +20°C

Cold： 0°C

定义

必须实施三个基本例程才能正确表征与ModelGauge设备一起使用的单元。这些例程是充电至满电、恒流放电和阶梯放电。

充满电是在充电电流下对电池组充电，直到电池组电压达到充电电压。此时，电压保持在充电电压，直到电流逐渐减小到终止电流以下。建议在表征过程中，所有电荷都在室温下发生，并且每次充电后允许电池“松弛”至少60分钟。有关示例充电周期，请参见图2。

图2.充电至充满周期期间的典型电池组特性。

放电是以指定的速率恒流损失电荷，直到电池组的电压降至空电压水平。建议细胞在每次放电后至少放松60分钟。在室温下，对重、中、轻负载进行恒流放电。在高温和低温下重复恒流放电。有关恒定电流从满放电到空放电的示例，请参见图3。请注意，在电池达到空电压后，电池电压将恢复到更高的电压，因为允许电池“松弛”。

图3.从满到空的恒流放电。电池达到空电压后，随着电池被允许松弛，电池电压将恢复到更高的电压。

阶梯式放电是在重负载下将电池放电约20%的电池容量，然后让电池放松60分钟（图4）。对于 C/2 放电速率，建议阶梯放电 24 分钟。继续这20%的放电步骤，直到电压达到空电压电平。

为了让电池在第一次阶梯放电的放松状态之间放松，请运行三个额外的阶梯放电循环，第一步分别为电池容量的 5%、10% 和 15%。这将创建松弛状态的偏移量。对于 C/2 放电率，6 分钟放电将提供 5% 的抵消，12 分钟放电将提供 10% 的抵消，18 分钟放电将提供 15% 的抵消。继续原来的20%放电步骤，直到电压达到空电压水平。阶梯放电在以下过程的步骤16-27中描述。

图4.阶梯放电是通过在重负载下对电池放电约20%的电池容量，然后让电池放松60分钟来完成的。

执行阶梯放电的程序

将环境室设置为20°C（让细胞在每个温度变化下停留30分钟。

将电池充电至充满，让电池放松。（每次放松大约需要 1 小时。

将环境室设置为 40°C。

以中等放电率放电至空电压，让电池放松。（介质速率是典型的有功放电电流。

将环境室设置为 20°C。

充电至充满并让电池放松。

以中等放电率放电至空电压，让电池放松。

充电至充满并让电池放松。

将环境室设置为 0°C。

以中等放电率放电至空电压，让电池放松。

将环境室设置为 20°C。

充电至充满并让电池放松。

以高放电率放电至空电压，让电池放松。（重速率为典型有源放电电流的 1.5 ×。

充电至充满并让电池放松。

以轻放电率放电至空电压，让电池放松。 （光率通常是典型的有功放电电流/4 或 C 率/10。

充电至充满并让电池放松。

在C速率/ 2下将电池放电20%，并让电池放松1小时。

重复步骤17，一次放电20%，直到达到空电压。这允许观察 100%、80%、60%、40%、20% 和 0% 的开路电压 （OCV）。

充电至充满并让电池放松。

在 C 速率/2 下将电池放电 5%，让电池放松 1 小时。

重复步骤17，一次放电20%，直到达到空电压。这允许在 100%、95%、75%、55%、35%、15% 和 0% 处观察 OCV。

充电至充满并让电池放松。

在C速率/ 2下将电池放电10%，并让电池放松1小时。

重复步骤17，一次放电20%，直到达到空电压。这允许在 100%、90%、70%、50%、30%、10% 和 0% 处观察 OCV。

充电至充满并让电池放松。

在C速率/ 2下将电池放电15%，并让电池放松1小时。

重复步骤 17，一次放电 20%，直到达到空电压。这允许在 100%、85%、65%、45%、25%、5% 和 0% 处观察 OCV。

充电至充满并让电池放松。

显示电池充电和放电的完整周期如图5所示。波形说明了在程序的每个步骤中发生的情况。

图5.完整的细胞表征周期。

注意：任何休息时间都可以无限期延长，以适应腔室温度的变化。

参考数据

为了生成强参考电荷状态（用于确定误差），必须至少收集以下数据：

充放电库仑计数器：这些可以是两个寄存器，也可以组合成一个。应使用<1mA库仑计数器漂移来测量容量，以便进行准确的表征和性能验证。

电池电压

充电/放电电流

温度

时间：如果参考和硅数据是在不同的系统上收集的，那么它们都应该具有同步的系统时钟，以便进行准确的比较。

为防止数据文件变得太大，请每 15 秒记录一次数据。在一个连续文件中收集所有数据，包括任何延长的时间延迟。

数据处理

完成该过程后，将数据发送给电量计供应商，清楚地标识此数据的项目编号。然后，供应商将处理数据，并根据应用定义的充电/放电参数为被测电池提供推荐模型。然后将模型嵌入到电量计芯片中。

审核编辑：郭婷