1. 傳統電量計介紹

隨著市場清潔能源的需求以及應用市場的需要，鋰電池在日常生活中有著越來越廣泛的運用。為了實現對電芯電量的檢測，在以往很多的應用場景下，通常采用電壓測試法來預估鋰離子電芯的電芯容量。但是隨著對電量預估的精度要求的提高，加之電芯在不同溫度和負載等應用情況下電壓存在跳變，單純地利用電壓測量法來預估電量，已經不能滿足精準測量電路的需求。

2. 什么是CEDV？

CEDV是基于庫侖積分的一種電量計量算法。比如BQ4050, BQ34110這些電量計都基于CEDV算法。CEDV是EDV的補償，在了解CEDV之前，有必要介紹一下EDV。

I. 什么是EDV

EDV（end discharge voltage ）如下圖所示的電壓和RM（電芯剩余容量）的對應曲線，是電芯快要耗盡的時候的電壓值。之所以如此關注EDV，是因為在之前的對應電容量中電壓值相對平坦不利于判斷，故選擇了低電量情況下，變化率較大的點作為EDV點。

如果我們可以精準地測量電芯的電壓值，那么是否我們就可以保證我們可以精準判斷EDV點呢？答案是否定的，由于電芯的電壓特性曲線并不是一個固定的曲線。該曲線與電芯的負載、溫度以及電芯的老化程度都相關，所以單單只根據EDV點預估，還是不夠準確。

舉一個簡單的例子：

如下圖中所示，在不同的負載模式下，電芯的放電曲線是不同的，如果使用同一套EDV標準去預估電量，必然會造成大負載情況的電量預估過于樂觀，而在沒有到達我們設定的EDV點，電量就已經耗盡。

同樣的，如果在輕載模式放到接近電芯放電閾值，突然加入重載，會使得電芯電壓低于警告值，造成系統異常關機不能正常關閉。類似的問題在溫度突變的情況下也有可能出現。

II. CEDV中EDV點是什么？

在TI帶有CEDV算法的電量計芯片中，通常關注EDV2，EDV1，EDV0這3個點，一般而言這三個點分別對應著電芯容量7%，3%和0%。這3個EDV點是電芯放電接近臨界點的時候的電壓值，其數值大小 EDV2>EDV1>EDV0。

在TI的CEDV算法中，EDV2是對用戶開放的，用戶可以根據自己實際情況選擇。這一點的選取需要注意：如果選擇容量更高，那對應電壓處于平坦區，電壓偏差一點點其對應的容量偏差可能很大；如果選擇的點過于靠后如果選擇容量更低，那么FCC更新更難，因為FCC是要從滿充放電到EDV2才會更新的，EDV2越低就越容易意外關機。

EDV1是一個參考電壓點，此時容量為3.125%×RSOC，可以簡單理解為3%電芯容量的點。該點是系統進入sleep mode的閾值點，通常情況下系統在該點應該進入sleep模式，不能再支持系統的正常使用，尤其是無法支持系統的重載模式。

電芯通常不會放電放到EDV0點，電芯達到該點就會置位過放警報。在實際應用中，由于電芯過放會造成不可逆的電芯損壞，所以電量計會進入shutdown模式。

簡而言之，EDV2、EDV1、EDV0都是電芯電量警報點，而且警報的力度依次加深。對于實際應用而言，需要合理設定EDV2，以保證EDV2到EDV0放電時候，電芯能夠滿足系統的供電要求。

III. CEDV是如何補償EDV的？

通過上節的說明，我們可以知道對于電量計而言，固定的EDV并不能確定得到最優的運行時間。為了得到在所有的溫度范圍內和負載條件下，得到最優的運行時間和容量，需要進行相關的補償運算，從而得到在瞬態的各項條件下，對應的EDV特點。而CEDV就是基于原始的EDV，并結合實際過程中的負載情況，溫度條件，以及其他的相關的條件，得到的一套可以實時預估電芯電量的方法。該方法包括了對實際電芯測試數據的建模，并反饋CEDV參數給到用戶，同時也包含了開發過程中電量計對周圍環境和使用條件等的檢測；綜合以上條件，從而得到電芯的預估電量。

在CEDV開發過程中，TI有專門的CEDV參數的計算工具，具體詳見

http://www.ti.com/tool/gpccedv?jktype=recommendedresults

IV. 利用GPC工具獲取CEDV關鍵參數

CEDV的開發需要7個關鍵參數EMF,C0,C1,R0,R1,T0,TC；而GPC工具可以通過用戶的電芯充放電數據計算出這幾個關鍵性參數，并反饋給用戶。

接下來會簡述如何通過測試得到這些參數。

首先搭建好實驗平臺，將bqsudio和電量計連接好，用來log數據。同時連接好charger，測試實驗平臺是否可以進行正常充放電。

進行電芯的充放電循環，CEDV算法需要電芯進行至少6次重放電。需要在高溫，常溫，低溫3種溫度條件下，分別進行2種放電電流（0.3C和0.7C）的充放電，該6個完整的充放電過程都需要log數據。

進行充放電循環的核心是得到更準確的OCV曲線，故需要在充放電結束時候進行長時間靜置。對于鋰電池而言，充滿電靜置2小時，放電完成后靜置2~5小時。

將這6組log好的數據整理好，然后整理好格式，上傳到gpc工具。具體參考鏈接：http://www.ti.com/tool/GPCCEDV?keyMatch=cedv&tisearch=Search-EN-Everything#technicaldocuments

通過官網的工具，基于幾組上傳的測試數據就可以得到推薦的CEDV參數，其中CEDV關注的參數有EMF,C0,C1,R0,R1,T0,TC；其對應解釋如下：

– EMF, C0, C1 adjust light load curve fit

? EMF scales amplitude of no-load voltage

? C0 adjusts shape of voltage vs RSOC

? C1 performs curve shift (adds to RSOC)

– R0, R1 adjust heavy load curve fit (impedance)

? R0 scales impedance

? R1 adjusts shape of impedance vs RSOC

– T0, TC adjust temperature coefficients (impedance)

? T0 adjusts temperature variation of impedance

? TC adds additional impedance increase at cold temperature

值得補充的是，TC是在低溫條件下調整模型的參數，在低溫測試不準確的情況下，優先調整TC的參數是更合理的。

3. TI的CEDV電量計與IT算法電量計比較

CEDV電量計相對于IT算法的電量計，使用更加簡單，也沒有IT算法電量計的制作或者match CHEM ID的需求。具有較小的內存占用。但是，相對于IT算法的電量計，在低溫或者老化情況下精度還是會低一些（雖然CEDV精度已經很高）。同時在生產時候，CEDV其要求測試的數據更多，需要占用更多的開發資源。

審核編輯：何安