磷酸铁锂电池应用中的阻抗跟踪电池电量计技术

然而，更新电池总化学容量(Qmax)相关信息要求具备某些条件。磷酸铁锂(LiFePO4)电池的极端稳定电压状态下要完成这项工作变得较为困难（请参见图1），特别是如果无法对电池完全放电且让其休息数小时那就更加困难了。图 1显示了典型开路电压 (OCV) 特性与钴酸锂 (LiCoO2) 和磷酸铁锂 (LiFePO4)电池化学属性放电深度 (DOD) 的关系。本文主要讨论参考文献1和参考文献2的阻抗跟踪技术。

图1：基于DOD的电池OCV测量

TI建议所有磷酸铁锂电池都使用阻抗跟踪3 (IT3) 算法。IT3对早期阻抗跟踪算法的改进包括：

●通过更好的温度补偿实现更佳的低温性能

●更多滤波，以防止出现SOC容量跳跃

●更高的精度，用于磷酸铁锂电池的非理想OCV读取

●保守的剩余容量估算，以及额外的负载选择配置

IT3包括在TI的bq20z4x、bq20z6x和bq27541-V200电量监测计中（所列并非全部）。

Qmax更新的典型条件

阻抗跟踪算法将Qmax定义为电池的总化学容量，其以毫安小时(mAh)计算。一次正确的Qmax更新，必须满足下列两个条件：

1、 两个OCV测量必须在不合格电压范围以外进行，基于TI确定的电池化学身份(ID)编码。只能对一块闲置电池（没有进行数小时的充电或者放电）进行OCV测量。

参考文献3列出了一些不合格电压范围，其中一些显示在表1中。我们可以看到，就化学ID编码100而言，如果任何电池电压超出3737mV或者低于3800mV则不允许进行OCV测量。实际上，这就是OCV测量获得最佳精确度的“禁用”范围。虽然本文给出了SOC百分比，但电量计仅根据电压来确定不合格范围。

表1:摘选自参考文献3，其根据Qmax更新的化学属性列出不合格的电压范围

2、 最小通过电荷量必须由电量计进行综合。默认情况下，其为总电池容量的37%。为了进行浅放电Qmax更新，这一通过电荷百分比可以降低至10%。这种降低的代价是SOC精确度的损失，但在其它他无法更新Qmax的系统中是容许的。

既然我们理解了浅放电Qmax更新的要求，那么让我们来看一个数据闪存参数的例子，我们需要在一个更低容量电池组配置中对其进行修改。默认阻抗跟踪算法基于典型笔记本电脑电池组，该电池组拥有2个并联组，每组3节串联电池，即3s2p配置结构。每组有2200-mAh容量，因此总容量为4400hAh。磷酸铁锂电池的容量约为其一半，因此如果以3s1p配置使用它们，则总电池组容量为1100mAh。如果使用像这样的更小容量电池组，需要在TI的电量计评估软件中对具体的数据闪存参数进行微调，以获得最佳的性能。本文剩下部分将介绍这一过程。

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