Caracterización de una batería para su uso con un indicador de combustible

 

 

Resumen: Para maximizar el rendimiento de un indicador de combustible de la batería, la batería debe estar caracterizado por lo que el comportamiento de la célula puede ser plenamente comprendido. Esta nota de aplicación describe la configuración y el procedimiento para la caracterización de una batería, incluyendo una explicación de carga-completa, de corriente constante de descarga, y las rutinas se impulse la aprobación de la gestión. El artículo también describe un procedimiento para realizar una descarga escalonada.

Una versión similar de este artículo apareció en el 01 de julio 2011 cuestión de la Tecnología de Electrónica de Potencia revista.

Introducción

Para obtener el mejor rendimiento de un indicador de combustible de la batería , la batería debe estar caracterizado por lo que el comportamiento de la célula en una aplicación puede ser plenamente comprendido. Para llevar a cabo la caracterización, el Maxim y otros proveedores de nivel de combustible, recomendamos cargar el paquete en la sala de la temperatura . A continuación, descargar el paquete con cargas pesadas, medianas, y la luz a temperatura ambiente. A temperaturas frías y calientes, descargue el paquete en cargas medias. Además, una descarga de un paso se recomienda observar cómo el paquete se relaja durante la descarga. En este artículo se describe la configuración y el procedimiento para la correcta recogida de estos datos para ModelGauge Maxim ™ de la serie (elMAX17040/MAX17041 y MAX17043/MAX17044 ). Los datos recogidos a continuación, se puede utilizar para crear un modelo de ratón para el uso con el chip de combustible de calibre.

El programa de instalación

La célula está probando debe conectar al sistema de ensayo, el uso de buenas conexiones de sentido Kelvin, y se colocará en una cámara ambiental que se puede ajustar a 40 ° C, 20 ° C y 0 ° C. Además, la sonda de temperatura de ensayo sistema debe ser puesto en contacto con la piel de la célula bajo examen.

Figura 1. Configuración de un sistema de caracterización de células.

A continuación, cree una caracterización de células de solicitud (CCR) de la forma y entrar en los parámetros de carga / descarga para esta aplicación. Presentar al proveedor de chips de combustible de calibre para crear un perfil que se utiliza para personalizar el indicador de combustible para que la batería específica. Por ejemplo, cuando la forma de Maxim CCR está completada y devuelta, un número de proyecto personalizado se le asigna para garantizar que los chips de nivel de combustible-están configurados correctamente.

Caracterización de los parámetros de la

Ciclo de la batería con los niveles de carga y descarga que se utilizarán en la aplicación. Los siguientes son ejemplos de valores para una batería de una sola célula.

Corriente de carga: Tasa C / 2
Voltaje de carga: 4.2V
Terminar actual: 50 mA

Pesado de carga: 1,5 × típica activo corriente
de carga Medio: 1 × típica activo actual
de carga de la Luz: Típica Activo Corriente / 4 o C tasa/10
vacío Voltaje: 3,0 V (Nota: Mida la tensión de vacío en la celda, no fuera de la manada. )

Caliente: 40 ° C
de habitaciones: 20 ° C
en frío: 0 ° C

Definiciones

Hay tres rutinas básicas que deben ser aplicadas para caracterizar adecuadamente una célula para su uso con un dispositivo ModelGauge. Estas rutinas son de carga a la descarga completa, de corriente constante, y dio un paso de descarga.

Cargo a plena carga la batería a la corriente de carga hasta que el voltaje del paquete alcanza el voltaje de carga.En ese momento, la tensión se mantiene a la tensión de carga hasta que las velas actuales por debajo de la corriente de terminación. Se recomienda que durante la caracterización, todos los cargos producirse a temperatura ambiente, y la célula se permite "descansar" durante al menos 60 minutos después de cada carga. Véase la Figura 2 para un ciclo de carga de la muestra.

Figura 2. Típicas de carga de la batería, características durante un ciclo de carga-completa.

Aprobación de la gestión es una pérdida de corriente constante de carga a la velocidad especificada, hasta que el voltaje de la batería cae al nivel de vacío de tensión. Se recomienda que la célula relajarse durante al menos 60 minutos después de cada descarga. A temperatura ambiente, realizar las descargas de corriente constante con medio pesado, y cargas ligeras. Repita la descarga de corriente constante a temperaturas frías y calientes también.Véase la figura 3 para una descarga ejemplo de lleno a vacío con una corriente constante. Observe que después de la célula alcanza la tensión de vacío, el voltaje de la célula se recuperará a un voltaje más alto, como la célula se permite "relajarse".

Figura 3. De corriente constante de descarga de lleno a vacío. Después de la célula alcanza la tensión de vacío, el voltaje de la célula se recuperará a un voltaje mayor que la celda se le permite "relajarse".

Descarga escalonada se está descargando la celda en la pesada carga de aproximadamente el 20% de la capacidad de la batería, y luego permitiendo que la célula para relajarse durante 60 minutos ( Figura 4 ). Para una tasa C / 2 de descarga, una descarga de un paso 24 minutos se recomienda. Siga estos pasos de descarga del 20% hasta que la tensión alcanza el nivel de tensión en vacío.

Para permitir que la batería para relajarse entre los estados de relajación de la descarga escalonada primero, ejecute tres adicionales de descarga escalonadas ciclos con un primer paso de 5%, 10%, y 15% de la capacidad de la batería. Esto crea un desplazamiento de los estados de relajación. Para una tasa C / 2 de descarga, una descarga de 6 minutos proporcionará el 5% offset, una descarga de 12 minutos proporcionará el 10% offset, y una descarga de 18 minutos proporcionará el 15% offset. Continúe con los pasos originales de descarga del 20% hasta que la tensión alcanza el nivel de vacío de tensión. Las descargas escalonadas se describen en los pasos 16-27 de la siguiente procedimiento.

Figura 4. Stepped descarga se realiza mediante la descarga de la celda en la pesada carga de aproximadamente el 20% de la capacidad de la batería, y luego permitiendo que la célula para relajarse durante 60 minutos.

Procedimiento para realizar la descarga de escaleras

1. Poner la cámara de medio ambiente a 20 ° C (Permita que la celda a vivir durante 30 minutos a cada uno de los cambios de temperatura.)
2. Cargar la celda a completo y permiten que la célula para relajarse. (Cada relajarse debe ser de aproximadamente 1 hora.)
3. Poner la cámara de medio ambiente a 40 ° C.
4. Aprobación de la gestión de la tensión de vacío con una velocidad de descarga media y permiten que la célula para relajarse. (El tipo de medio es la descarga activa típica actual).
5. Poner la cámara de medio ambiente a 20 ° C.
6. Cargo a la completa y permitir que la célula para relajarse.
7. La descarga a la tensión en vacío con una velocidad de descarga media y permiten que la célula para relajarse.
8. Cargo a la completa y permitir que la célula para relajarse.
9. Poner la cámara de medio ambiente de 0 ° C.
10. La descarga a la tensión en vacío con una velocidad de descarga media y permiten que la célula para relajarse.
11. Poner la cámara de medio ambiente a 20 ° C.
12. Cargo a la completa y permitir que la célula para relajarse.
13. Aprobación de la gestión de la tensión de vacío con una velocidad de descarga pesada y permiten a la célula para relajarse. (La tasa de pesada es de 1,5 × típicas de descarga de corriente activa).
14. Cargo a la completa y permitir que la célula para relajarse.
15. Aprobación de la gestión de la tensión en vacío con una tasa de descarga de la luz y permiten a la célula para relajarse. (La tasa de la luz suele ser la típica descarga de corriente activa / 4 o C tasa/10.)
16. Cargo a la completa y permitir que la célula para relajarse.
17. Secreción de la celda 20% bajo una tasa C / 2 y permiten que la célula para relajarse durante 1 hora.
18. Repita el paso 17 de descarga del 20% en un momento hasta que la tensión en vacío sea alcanzado. Esto permite la observación de voltaje de circuito abierto (OCV) a 100%, 80%, 60%, 40%, 20% y 0%.
19. Cargo a la completa y permitir que la célula para relajarse.
20. Secreción de la celda 5% bajo una tasa C / 2 y permiten que la célula para relajarse durante 1 hora.
21. Repita el paso 17 de descarga del 20% en un momento hasta que la tensión en vacío sea alcanzado. Esto permite la observación de OCV al 100%, 95%, 75%, 55%, 35%, 15% y 0%.
22. Cargo a la completa y permitir que la célula para relajarse.
23. Secreción de la celda 10% bajo una tasa C / 2 y permiten que la célula para relajarse durante 1 hora.
24. Repita el paso 17 de descarga del 20% en un momento hasta que la tensión en vacío sea alcanzado. Esto permite la observación de OCV al 100%, 90%, 70%, 50%, 30%, 10% y 0%.
25. Cargo a la completa y permitir que la célula para relajarse.
26. Secreción de la celda 15% bajo una tasa C / 2 y permiten que la célula para relajarse durante 1 hora.
27. Repita el paso 17 de descarga del 20% en un momento hasta que la tensión en vacío sea alcanzado. Esto permite la observación de OCV al 100%, 85%, 65%, 45%, 25%, 5% y 0%.
28. Cargo a la completa y permitir que la célula para relajarse.

Un ciclo completo que muestra la carga y descarga de la celda se muestra en la Figura 5 . Las formas de onda ilustra lo que ocurre durante cada paso en el procedimiento.

Figura 5. Completar células caracterización ciclo.

Nota: Cualquiera de los períodos de descanso se puede extender indefinidamente para dar cabida a los cambios de temperatura de la cámara.

Datos de referencia

Con el fin de generar una referencia fuerte estado de carga (para la determinación de error), un mínimo de los siguientes datos deben ser recogidos:

• Carga y descarga de Coulomb Contadores : Estas pueden ser dos registros, o se pueden combinar en una sola. De la capacidad debe ser medida con <1mA coulomb de venta libre de deriva para la caracterización precisa y la verificación del rendimiento.
• Voltaje de la batería
• De carga / descarga
• Temperatura
• Tiempo : Si los datos de referencia y el silicio se recogen en los distintos sistemas, a continuación, ambos deberían haber sincronizado los relojes del sistema para la comparación exacta.

Para evitar que el archivo de datos a ser demasiado grande, registrar los datos una vez cada 15 segundos. Recoger todos los datos en un archivo continuo, incluyendo los retrasos de tiempo prolongados.

Procesamiento de Datos

Una vez que el procedimiento ha sido completado, enviar los datos al proveedor de combustible de calibre, identificando claramente el número de proyecto para estos datos. El vendedor entonces procesar los datos y proporcionar un modelo recomendado para la celda bajo prueba, con base en los parámetros de carga / descarga definidos por la aplicación. El modelo se incrusta en el chip de combustible de calibre.

ModelGauge es una marca comercial de Maxim Integrated Products, Inc.

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