原创笔记本电池计量情结(原理篇)

 2009-9-19 21:42  2587 5 5 分类: 电源/新能源

笔记本电池计量情结(原理篇)

转自http://qiuyy.blog.dianyuan.com

从接触BQ2060的芯片,到应用现在的BQ208X,PS501,以及曾及和我结过怨的国内某家的芯片,我都具有应用的体会.我一直认为,写一颗电池计量芯片不是难事,难的是电池行业缺少吸引力,这一块的量太少了.到如今为止,我没有发现一颗好的计量统计芯片.事实如下:
   PS501不算是一块好芯片,除了传闻马上要停产的谣传外,也有很多致命的缺陷,比如:在设计EDV的电压和容量的时候必须使用查表法.查表法就是在不同的温度条件下,不同的负载条件下,得到的一个电池完全放完的离散点.而事实上电池放在笔记本电池里,其真实的环境和用户所使用的环境是不可以测试到.换句话来讲,只是大概在模拟.而且这些数据只是考虑到新电芯的情条件下.如果电池用了一百次后怎么办?哪它的所有的曲线都会有移动.所以这种方法是不可取的.所以我一直对PS501抱有怀疑的态度.
   对于TI的芯片,是一个高傲的巨人的东西.TI的算法我也研究也了很多次,甚至得到了一些TI内部的,打了"机密"二个次的文件进行了学习.分析来分析去也是一头雾水,没有一个让人信服的公式,模棱两可,甚至有一些是经验值.当初想模仿他们的算法写一个自己的容量管理芯片,最后把他们的公式搁置起来了.TI是一个高贵的芯片,让人捉摸不透了.在网上有人曾经号称强奸式的搭配(应该是我的一个好友说的).当然,有人能做好的芯片去赚钱也是应该的.可是让人失望的是,一些应用方法也课得严严的.想问他们一个问题,也不知道他们是他们不知道,还是所谓的秘密,答案一般是遥遥无期的.可笑的是,当你发一些电子邮件给TI的总部的时候,美国人竟然把一些珍贵的资料毫无保留地给你.所以说技术保守除了日本人,台湾人,就是TI的中国办事处的人了.
   我一直尝试着写一块达到自己理想的芯片.我使用了以前的资源和现在公司的资源,已经初步成效了.基本是我熟悉了TI的界面,用惯了TI的软件风格和编程模式,所以我做的芯片应该是要达到TI的目标.如果说哪一天我的芯片应用成熟了,我一定要打破垄断,给我的有户一个有力的支持.我认为技术永远是无止境的,不要想有些公司的设备一样,十年也不改一次板,这是一个不上进的公司;要不断地交流应用.优秀的产品应用是建立在用户的改进上的.
   说到容量管理,其实本质上就是一个"模湖"的估计的算法.网上不是说"模湖"算法吗?所谓的"模湖"算法是应该建立在绝对的条件上的,没有准确的数据和条件,千万不要模糊地减和加.
容量计量的本质就是要准确地告诉用户:还剩下多少电量.这是本质.
   所以设计一个好的容量管理器,还剩下多少电量,是一个强大的科题.我曾经翻阅了国内外的文献,查遍了所有的公司的计算方法.包括美芯,台湾的几个公司的计量方法,台湾一些大学的博士论文.普遍的都是停留在查表方法上.没有突破TI的离散曲线的计算方法.
  最近推出的BQ20Z80,据说是一个非常神奇的芯片,可以根据内阻自动平衡.而且可以免校正.对于这一个非常神话的芯片,我一直在苦苦地思索,到底是怎么进行测试的呢,到底是怎么估算容量的呢?最近看了一些内阻测试仪的线路后,茅塞顿开.说白了TI的内阻,就是电芯的内部电动势而已.测试电动势谁不会?打开书本就有!电动势和容量是有对应关系的!
   可是免学习是怎么得来的呢?
   通过我们在开发的过程中,苦苦的探索,我们的曲线和理论已经接近了TI的算法.放充电曲线也是象模象样的了.没有强烈的停顿或变化,基本上达到了满意的效果.我在想:TI的想法实在高明,TI是一个聪明的巨人呀.
   简单地介结我的算法,不如说是想法吧.GAS我们暂把它当着一个可以变化物体,它可能随着温度的变化或放电速率而变化的物体.它是随时变化的,然后随着放电的行进行,它会变成颗粒状,变成粉状态,变成液态.最终放出来的容量是不一样的.容量暂须把它想象成一个物质的体积.
   另外一种想法就是要把容量统计当成一个运算放大器,输入和输出是不一样的,是要补偿的,这是由于分布电容或失调电压失调电流的存在.当加入的补偿参数不一样,由它的相位也不一样,则它的失真系数不一样.怎么样维持输入和输出的平衡,就得设计者进行调试了.换句话讲,就是怎样在不同的频段进行过补偿和欠补偿了!
   过补偿和欠补偿我想应该是BQ20Z80的内涵所有.不然,不可能做到免学习的功能.
   我们通过一系的试验,加了欠补尝和预补偿,使我们的芯片的管理达到了一个非常好的曲线,怎么样去补尝?使用什么方法补偿,只有做过的人才能品尝它的甜蜜之处.
   再谈电压精度的问题.我认为没有必要一味地瞎说自己的精度.日本三菱的芯片37516也是使用十位AD进行采样的.再说16位AD是一个什么样的概念?一个超强的采样电路的精度是取决于精度最差的零件上的.比如说:你使用一个16位的AD,可是你的参考源的温漂大于30PPM/C,
精度何在?谁敢说他自己的LDO的精度可以达到千分之五?我认为日本人还是挺实在的.所以我大力推荐工程师们使用10位的精度写自己的计量IC.足够了.不要浪费了.如果要用,就要注意所有零件的配合,至少要使用盒式取样电阻吧?可是盒式取样电阻的体积实在是太大了.
   当然写一颗芯片也只是我们的兴趣罢了,还要慢慢地完善它的软件,要不断地进行优化.当然这个过程也是挺有意思的.有一次充满后,一直充,电脑显示的百分比竟然慢慢地由100%下降了;有一次把它放电到30%,再断开电脑,第二天一看,是0%了.后来仔细分析程序的时候,就是发现两个变量,一个改了,但是另外一个没有改.
   有哪一天我们不能使用TI的芯片设计的笔记本电池的时候,我愿意能够帮助朋友是最好的了.因为行业上好友们一直在等我的东西,不给他们看看或者使用也是太对不起他们希望了.同时我愿为行业上的成本压力相助一臂之边.让中国人赚到更多的钱.
   我也是TI的忠实应用者,也对TI怀有深厚的情感.我最后我的芯片成为TI的BQ系列的兄弟.至于能否配得上,就要等到我们公司的客户的评价了.曾经有一个朋友跟我讲:赶快做,TI太牛了,现在是教训TI的时候了.我一不赞同TI的做法,我认为既然是应用,就要给用户负责.用户有问题,要及时解决.如果我是TI的FAE,我一定要把所用的东西,无条件地奉献给用户.尽管市场很不理想,但是:钱不在,人情在.大多数工程师是素质高的人,他们得到了你的恩惠,肯定有机会得到涌泉相报.
    最后我的目标是能够让我所在的公司的所有的产品能够使用我们自己的芯片,努力让我的朋友用我的芯片.我一直觉得,做一个事情是要做好它,而不是为了其他的目的.这段时间所有的调试都是借助于TI的EV2200,有空后要写一个上位机程序,来下载程序.我一直认为以平常心才可以做好自己的事情.最后我想我们可以做好它.

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