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TI电池管理新技术（1） -- 电池内阻补偿( IR compensation)

热度 1已有 6306 次阅读| 2013-6-26 20:06 |个人分类:行业趋势

文章是参加2013TI电池管理研讨会的一些感想以及介绍TI在电池管理方面的一些新趋势。

IR compensation是考虑从快充芯片的输出端到电池的输入端以及电池内阻在大电流充电过程中造成的压降，从而将这一部分压降补偿回来。目的是延长恒流充电CC的时间，缩短恒压充电CV的时间。

电池充电的时间主要是由CC和CV的时间决定的，通常情况下CC和CV的时间比例是1:2，即小电流充电的时间更长。CC切换到CV一般是从快充芯片的输出检测到电池电压到达一定的阈值之后切换。比如

说，到CC充电使VBAT到达4.2V之后，开始切换到恒压充电。但时间上，快充芯片看到的VBAT电压实际上并不是真正的电芯电压。比如说从快充芯片到电芯的寄生阻抗为50m欧，4.5A充电时寄生阻抗上的压降是225mV，即当快充芯片发现VBAT电压到达4.2V的时候，实际上电芯的电压只有3.975V。当进入CV充电之后，充电电流减小了，要使电池充满需要更长的时间。

IR 补偿就是考虑到了这一点，将阻抗考虑在内，也就是说到VBAT到达4.2V之后，CC并没有切换到CV，而是再加上IR drop电压之后才切换，这样达到缩短充电时间的目的。

日前，德州仪器 (TI) 宣布推出采用 TI 最新专利 MaxLife™ 快速充电技术的两款电源管理芯片组。其中的bq2419x 系列快充芯片就包含IR compensation技术。从其datasheet上可以看到大致的设置情况。



从上表可以看到，从快充芯片的输出端到电池电芯的阻抗是通过I2C来设定一个最接近的值，最大70m欧，而且IR drop电压补偿有限压，最高能比电池最大电压高112mV。如果电池充满是4.2V，CC充电过程中最高电压可达4.312V。可以简单的用下列公式得出快充芯片的输出电压情况：
Vout,acutual = Vout,I2C + lower of (Icharge*Rcomp)and Vclamp


充电过程中，看到的快充输出电压如下波形：



整个IR补偿流程如下：
1. 检测电芯的电压Vcell;
2. 检测sense电阻上的压降Vsense;
3. 计算Icharge电流：Ichg=Vsense/Rsense;
4. 从寄存器中读取预存的电芯内阻Rint;
5. 计算出电芯内阻上的压降：Vint =Rint*Ichg;
6. 从寄存器读取电芯希望的充电终止电压OCV；
7. Vchgdes = OCV + Vint;
8. 判断Vcells < Vchgdes ? Yes 增加充电电压； NO 减小充电电压。