利用阻抗跟蹤電量計改善電池備用系統的LiFePO4電池平衡

作者：時(shí)間：2013-11-22 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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黃金周期

本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/258473.htm

為了給所有電池組創(chuàng )建黃金鏡像數據，應運行幾個(gè)充電和放電周期，以獲得可靠的Q_max和電阻表（Ra表）值。使用LiFePO₄電池時(shí)，最好是在前述過(guò)程之后的放電周期，更新Q_max。

在黃金周期的充電和放電周期，利用bq評估軟件工具創(chuàng )建一個(gè)日志文件（.LOG），這一點(diǎn)很重要。這樣，便可以利用TI應用人員提供的Mathcad®計算工具，驗證Q_max和Ra表值的正確性。

在創(chuàng )建黃金電量監測計（.GG）文件以后，應將基于周期數據的保守數值分配給Q_max值。每個(gè)電池的Ra表值分配集應相同，而并聯(lián)電池的Q_max值也應相同。使用連續周期的非對稱(chēng)Q_max和Ra表開(kāi)始值，可能會(huì )引起SOC誤差和平衡問(wèn)題。表2列舉出了經(jīng)過(guò)調整的黃金.GG值的一個(gè)例子，它可以改善2s2p電池組配置的電池平衡性。

表2 相比黃金.GG文件的數據閃存參數例子

在黃金鏡像數據創(chuàng )建期間和正常工作期間，應關(guān)閉電量監測計的充電超時(shí)功能即FC-MTO（設置為0），這樣便可在不要求放電來(lái)清除該計時(shí)器的情況下連續充滿(mǎn)電池。FC-MTO隱藏在TI的bq20z4x/7x產(chǎn)品中，但幸運的是，它已被默認設置為0。TI的bq20z80將該功能稱(chēng)作“FC-MTO”，而bq20z6x/9x則將其稱(chēng)作“CMTO”。

電池平衡

就3節或者4節串聯(lián)電池而言，應僅在電池備用電源應用中使用內部電池平衡。這是因為，利用外部電池平衡時(shí)，相鄰的電池無(wú)法得到正確的平衡。但是，在2節串聯(lián)電池組中，允許使用外部電池平衡。由于備用電池大多數時(shí)候均處于休息狀態(tài)，充電時(shí)間較少，因此需要正確地平衡相鄰電池²。

如前所述，必須對增強型bq20z45-R1固件的數據閃存參數進(jìn)行修改，以用于電池備用電源應用，并適應設計人員的特殊電池組特性（本文中為化學(xué)ID404）。增強型固件提供對整個(gè)休息期間OCV值的加權測量，并在充電完成后首次OCV測量以后立即鎖定電池平衡計算。另外，它在上電以后或者重置狀態(tài)下，讓不合格范圍內的電池平衡失效。

建議定期放電來(lái)更新Ra-表值。放電期間SOC每變化約11%便對這些值進(jìn)行更新（例如：89%、78%、67%等）。

另外，利用電量監測計的備用電量功能，可估算和補償隨時(shí)間而產(chǎn)生的電池電量損失。補償電量損失的另一種方法是讓主機系統進(jìn)行計算。如果系統將在沒(méi)有Q_max更新的情況下工作，則主控制器必須通過(guò)在充電完成以后發(fā)布IT激活命令（0x0021）來(lái)確保沒(méi)有出現Q_max更新。

無(wú)增強型固件時(shí)的離線(xiàn)電池平衡

TI的bq20z6x/7x/8x/9x器件沒(méi)有LiFePO₄電池增強型固件。如果這些器件用于待機應用中，則在正常工作期間必須關(guān)閉平衡功能。通過(guò)設置最小電池偏差為0可以實(shí)現這個(gè)目標。如果主機系統確定電池隨時(shí)間而出現錯配，則應采取如下步驟：

設置最小電池偏差為1909（或者《參考2》中計算的任何正確值），開(kāi)啟電池平衡。結合前面所述事件和條件，采取步驟2到6，以確保有效Q_max更新。
電池完全放電，并允許電池休息5小時(shí)5分鐘（或者5分鐘以上，設置“Qmax最大時(shí)間”）。一旦在零電量時(shí)出現這種電池休息，則可通過(guò)測量每節電池的電壓來(lái)準確估算SOC。
將電池完全充電，以允許在整個(gè)充電周期進(jìn)行電池平衡。
充電完成以后，主機系統應發(fā)送一條IT激活命令，讀取電池電壓，然后決定是否需要另一個(gè)深度放電平衡周期和休息。
如果需要另一個(gè)平衡周期，則馬上開(kāi)始完全放電，并如前所述在零電量時(shí)要求再休息5小時(shí)5分鐘。
在確定需要正確平衡的電池以后，應再把最小電池偏差設置為0，以使電池平衡失效。

結論

TI的阻抗跟蹤電池電量計技術(shù)是一種自適應計量算法，它可以在整個(gè)電池壽命周期對電池SOC進(jìn)行準確的測量。但是，在電池備用電源應用中，為了獲得最佳的運行效果，我們需要考慮一些問(wèn)題，并做出一些修改。本文介紹了如何利用TI的LiFePO₄電池增強型bq20z45-R1固件，實(shí)現正確的電池平衡，以及獲得可靠的Q_max更新，從而達到最佳的準確性。

參考文獻

1、《在淺放電應用中對TI的LiFePO4電池阻抗跟蹤電池電量計進(jìn)行微調》，作者 Keith James Keller，刊發(fā)于《模擬應用雜志》（2011年第1季度），網(wǎng)址：www.ti.com/slyt402-aaj

2、《使用外部MOSFET實(shí)現快速電池平衡》，作者Simon Wen，刊發(fā)于《應用報告》，網(wǎng)址：www.ti.com/ slua420-aaj

3、《bq20zxx產(chǎn)品系列阻抗跟蹤電池電量計算法理論與實(shí)現》，刊發(fā)于《應用報告》，網(wǎng)址：www.ti.com/ slua364-aaj

4、《電池備用存儲系統的電量計考慮》，作者Keith James Keller，刊發(fā)于《模擬應用雜志》（2010年第1季度），網(wǎng)址：www.ti.com/slyt364-aaj

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