Informationen zum Erhalten der Eigenschaften von Lithiumbatterien in Kraftstoffanzeigeranwendungen

Um die verbleibende Ladung eines Li + -Batteries genau abzuschätzen, muss verstanden werden, wie sich die Batterieeigenschaften ändern, wenn sich Temperatur und Laststrom ändern. Dieser Anwendungshinweis beschreibt eine Methode zum Erhalten von Li + -Batterieeigenschaften, erläutert das Erfassen und Verarbeiten von Daten und lädt die Daten in die Bewertungssoftware für Batteriemanagementgeräte von Dallas zur Verwendung in Tankanzeigeranwendungen. Das Gerät überwacht den Strom, der durch das akkumulierte Stromregister (ACR) in die Li + -Batterie hinein und aus dieser heraus fließt, und vergleicht die ACR-Daten mit den berechneten vollen und leeren Batterieständen, um die verbleibende Kapazität zu bestimmen.

Schritte zum Abrufen der Li + -Batterieeigenschaften

1. Bestimmen Sie die Lade- und Entladekurven

Der beste Weg, um die Eigenschaften des Li + -Batteries zu erhalten, besteht darin, eine Umgebung zu erstellen, die der tatsächlichen Anwendung so ähnlich wie möglich ist. Dazu gehören Schutzschaltungen, Entladekurven (einschließlich typischer Werte für effektiven Strom und Standby-Strom in praktischen Anwendungen), Ladekurven und die Umgebungstemperatur der Anwendung. Es ist daher erforderlich, den Lade- und Entladevorgang des Akkus zu simulieren und die Betriebstemperatur entsprechend anzupassen. Im Allgemeinen sollten verschiedene Batterieeigenschaften in Schritten von 10 ° C und im Bereich von 0 ° C bis 40 ° C erhalten werden. Gleichzeitig beträgt das von der Bewertungssoftware geforderte Temperaturpunktintervall auch 10 ° C.

Der effektive Strom bezieht sich auf den typischen Ausgangsstrom der Li + -Batterie während der Verwendung durch den Benutzer. Der Standby-Strom bezieht sich auf den typischen Ausgangsstrom einer Li + -Batterie im Leerlauf.

Die Werte "Aktiv leer" und "Standby leer" im Abschnitt "Kraftstoffanzeige" der Bewertungssoftware entsprechen dem Punkt, an dem die Li + -Batterie mit einer effektiven Stromentladung und einem Standby-Strom auf eine leere Spannung (vom Benutzer festgelegt) entladen wird. Der leere Stromanschluss ist in Abbildung 1 dargestellt, wie in Schritt 5 beschrieben. Benutzer können verschiedene effektive leere Punkte und leere Standby-Punkte definieren. Der Punkt, an dem der Ladekreis den Li + -Batterie vollständig auflädt, wird als vollständiger Ladepunkt definiert. Eine detaillierte Beschreibung des Dallas Batteriemanagementgeräts unter Verwendung der eingebauten Kraftstoffanzeige finden Sie im Anwendungshinweis 131: Lithium-Ionen-Zell-Brennstoffmessung mit Dallas Semiconductor.

2. Kalibrieren Sie das Offset-Register des Geräts

Abhängig vom Gerätedatenblatt sollte das Dallas Batteriemanagementgerät nach der Kalibrierung ordnungsgemäß auf den Li + Akku abgestimmt sein. Der Versatz des Geräts kann einfach mit der Auswertesoftware des ausgewählten Geräts kalibriert werden. Stellen Sie sicher, dass keine Last an den Stromkreis angeschlossen ist. Klicken Sie dann auf der Registerkarte Meter auf die Schaltfläche Offset kalibrieren. Wenn Sie die Auswertesoftware nicht verwenden, können Sie die Offsets gemäß Anwendungshinweis 224: Kalibrieren des Offsetregisters des DS2761 durchlaufen.

3. Starten Sie die Datenaufzeichnung

Daten können einfach mit der Auswertesoftware aufgezeichnet werden. Rufen Sie einfach die Registerkarte Datenprotokoll auf, stellen Sie das Abtastintervall auf 15 Sekunden ein und klicken Sie auf Daten protokollieren. Ein Intervall von 15 Sekunden wird empfohlen, da dadurch sichergestellt wird, dass alle erforderlichen Datenpunkte aufgezeichnet werden können, ohne dass eine zu große Datei generiert wird. Alle Echtzeitdaten werden in der angegebenen Datei aufgezeichnet, bis auf die Schaltfläche Stop Logging Data (Protokolldaten beenden) geklickt wird.

4. Aktivieren Sie den Akku bei Raumtemperatur

Die Batterie muss zuerst aufgebrochen werden. Die Kapazität schwankt zu Beginn der Lebensdauer des Li + -Batteries um einige Prozent. Daher wird empfohlen, die 20 vollständigen Lade- und Entladezyklen zu durchlaufen, bevor die Batterieeigenschaften getestet werden. Während dieses Vorgangs müssen keine Daten aufgezeichnet werden. Wenn jedoch eine Datenprotokollierung durchgeführt wird, kann der Benutzer andere Batterieversatzparameter für die endgültige Datenanalyse überwachen.

5. Starten Sie die Kalibrierung bei der höchsten Temperatur

Es wird allgemein empfohlen, die Eigenschaften des akkus ab der höchsten Temperatur zu testen, da der Li + -Batterie die größte Kapazität hat und als Referenzpunkt für andere Daten geeignet ist. Stellen Sie den Akku auf die höchste Temperatur ein und entladen Sie den Akku vollständig bis zum leeren Standby-Punkt. Anschließend wird der Akku gemäß der für die tatsächliche Anwendung erforderlichen Ladekurve vollständig aufgeladen, die dem vollen Leistungspunkt bei dieser Temperatur entspricht. Danach wird die Batterie vollständig auf die benutzerdefinierte effektive Nullspannung mit einem effektiven Strom entladen, um den effektiven leeren Punkt zu bestimmen. Schließlich wird die Last auf Standby-Strom geändert und entlädt sich weiter, bis die Spannung auf die leere Standby-Spannung abfällt, um den leeren Standby-Punkt zu bestimmen.

Wenn Sie den Prozess beschleunigen möchten, kann der Benutzer den Strom schrittweise vom effektiven Strom auf den Standby-Strom reduzieren. Wie in Abbildung 1 gezeigt, ist der effektive Strom auf 200 mA und der Standby-Strom auf 5 mA eingestellt. Die Leerspannung ist in beiden Fällen als 3,3 V definiert. Die Batterie wurde mit einem Strom von 200 mA auf 3,3 V entladen, und die Spannung wurde auf den effektiven leeren Punkt abgefallen. Nach einigen Sekunden wurde die Batterie mit einem Strom von 100 mA entladen, um den leeren Spannungspunkt wieder zu erreichen. Dann wird der Entladestrom allmählich von 50 mA, 20 mA, 10 mA auf 5 mA verringert, bis die Batteriespannung auf der leeren Spannung stabilisiert ist, die der leere Standby-Punkt ist. Auf diese Weise kann der Akku ohne einen langen 5-mA-Entladevorgang schnell denselben leeren Punkt erreichen.

6. Bei verschiedenen Temperaturen wiederholen

Sobald Sie den leeren Standby-Punkt bei einer bestimmten Temperatur erreicht haben, wechseln Sie sofort zur nächsten Temperatur und laden Sie den Akku auf, bis der Akku vollständig aufgeladen ist. Wenn der Ladevorgang abgeschlossen ist, ist der volle Leistungspunkt der Temperatur erreicht. Entladen Sie dann den Akku bis zum effektiven Leerpunkt und zum Standby-Leerpunkt. Der obige Vorgang wurde bei allen erforderlichen Temperaturen wiederholt, um die Messung der Batterieeigenschaften abzuschließen.

Filtern Sie Schlüsseldatenpunkte aus charakteristischen Parametern

Die Auswertesoftware zeichnet die Echtzeitdaten in einer Textdatei in einem Format mit einem Tabulatortrennzeichen auf, um sie einfach in die Tabelle zu importieren. Sie können dann die benötigten Daten herausfiltern, indem Sie das Diagramm sortieren oder zeichnen.

7. Finden Sie alle Datenpunkte, die Sie benötigen

Der Benutzer kann die Daten in der Protokolldatei klassifizieren und alle vollständigen Leistungspunkte, effektiven leeren Leistungspunkte und leeren Standby-Leistungspunkte markieren. Eine einfache Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, alle Daten zu durchsuchen, die Spalte "Aktuell" zu überprüfen, Änderungen der aktuellen Messwerte zu beobachten und "x" in die Spalten einzufügen, die nicht in der Tabelle verwendet werden. Wenn der Akku beispielsweise vom Ladezustand in den Entladezustand wechselt, wird er als Punkt voller Leistung aufgezeichnet. wenn die Batterie bei effektivem Strom nicht mehr entladen wird. Es wird als effektiver leerer Punkt aufgezeichnet; wenn der Akku vom Entladezustand in den Ladezustand wechselt. Es wird als Standby-Space-Powerpoint aufgezeichnet. Über die AutoFilter-Funktion der Tabelle können Sie dann problemlos jeden wichtigen Markierungspunkt anzeigen.

Es gibt ein Beispiel für die wichtigen Datenpunkte, die vom DS2761 markiert werden, wenn die Li + -Batterieeigenschaften erfasst und gefiltert werden. In diesem Beispiel wird die Batterie mit einem konstanten Strom von 900 mA geladen, bis die Spannung 4,2 V erreicht. Laden Sie dann weiter, um die Batteriespannung bei 4,2 V zu halten, bis der Strom allmählich auf 70 mA abfällt, was der volle Leistungspunkt ist. Die Batterie wird mit einem Strom von 350 mA entladen, bis die Spannung auf 3,0 V abfällt, was dem effektiven Leerpunkt entspricht. Die Batterie wird mit einem Strom von 3 mA entladen, bis die Spannung auf 2,7 V abfällt, was dem Standby-Leerpunkt entspricht. Die Batterieeigenschaften wurden bei 40 ° C, 30 ° C, 20 ° C, 10 ° C bzw. 0 ° C erhalten.

Wenn die Daten während des Batterieaktivierungsprozesses in Schritt 4 aufgezeichnet werden, können die leeren Batteriepunkte verglichen werden, um festzustellen, ob eine Zunahme oder Abnahme vorliegt, wodurch bestimmt wird, ob der aktuelle Wert einen Versatz aufweist. Da dieser Aktivierungsprozess bei einer konstanten Temperatur durchgeführt wird, sind alle leeren Punkte identisch, wenn keine Offsets vorhanden sind. Wenn es einen Versatz gibt, sollte die Reaktion auf die Daten basierend auf dem durch die ACR-Spalte eingeführten Versatz korrigiert werden, um die Li + -Batterieeigenschaften genau zu messen.

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