原创 电量计使用指南

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 一、电量计软件Battery Management Studio安装

       学习电量计使用，首先使用TI的电量计软件Battery Management Studio，安装完软件后，一般默认连带芯片的驱动一并安装好，如果没有，那就需要去TI论坛找对应电量计芯片的驱动。

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后缀.bqz类型的文件。

二、Battery Management Studio介绍

 1、打开软件后，如果没有连接硬件设备或者驱动没有安装，会出现如下界面窗口，选择相应的芯片型号后，并不能正常使用。如果刷写完.serc程序文件后，也会出现此界面，此时选择对应芯片型号是可以正常使用的。

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 根据左侧栏的设备状态判断是否连接无误。

 2、软件界面介绍

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 Registers: 电池的参数、控制寄存器的状态、控制命令等。

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 Data Memory: 电量计配置参数，可以在软件直接修改，或者通过主机发送SMB命令修改。

                        主机修改电量计参数的方法：

主机修改TI电量计参数的方法.pdf (book118.com)

        电量计配置参数可以通过.gg文件全套写入，也可以读出现有芯片使用的gg文件，里面包含了电量计正常使用的所有配置，例如：电池的充放保护阈值、采集放大倍数、阻抗表信息等等。

 Commands: IIC/SMB串行命令，实现对电量计硬件的控制。例如想通过Battery Management Studio对MOS管进行控制，那么就点击相应指令FET_EN，使能MOS控制，之后再点击发送：DSG_FET_TOGGLE,这样放电MOS管的状态就实现翻转。

Firmware : 下载程序文件到电量计，或者从电量计里读取出程序文件。类似给MCU下载HEX等文件。

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Chemistry:  下载和读取Chem ID,  TI有相关文档：slva725a等。

 其他窗口基本用不着。

三、使用tips

1、BQ40Z80的均衡算法设置说明

当前 a、电流为0或很小，且持续5小时以上；

        b、dV/dT < 4uV/S

满足以上两个条件时，BQ40Z80认为当前的电芯电压是OCV电压，校准各串电芯的SOC和DOD。

此时，如果，最大单体压差 ＞ Min Start Balance Delta(默认好像是8mV);

则计算"每串电芯需要执行均衡放电的时间"，此后条件一直满足的话，则每间隔 “Relax Balance Interval"(默认18000S）再次计算均衡放电时间。

只要均衡放电时间不为0，在满足启动策略时，该串均衡电路就会启动。

启动策略：

1）、放电：不执行均衡

2）、充电：启动均衡

3）、静置（非sleep） SOC ＞Min RSOC for balancing (默认80%），启动均衡。

4）、sleep状态下：参数 Balancing Configuration ->CBS =0 （默认），不执行均衡。

                            参数 Balancing Configuration ->CBS =1时，满足以下条件时，启动均衡：

                            a）、sleep模式下持续时间 ＞  Start Time for bal in sleep

                            b)、SOC ＞ Start Rsoc for bal in sleep 

均衡启动后，当SOC ＜ End Rsoc for bal in sleep    停止均衡

2、控制寄存器

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 [FET_EN] = 0 表示AFE控制未激活，可手动控制，具体：点击右侧命令栏->FET_EN，观测右下角窗口命令显示 再观测界面最下方，观测2的地方，此时FET_EN标志由红变绿.

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依次点击DSG_FET_TOGGLE、DSG_FET_TOGGLE，如图点击1、点击2. 观测1、观测2 此时CHG、DSG变红，MOS管开启，可以进行充放电.

红色代表MOS管闭合开启（可以充放），绿色代表MOS管断开关闭（不能充放）

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如果电量计芯片连接着MCU，由于MCU也在间歇性的交互，可能会出现MOS设置开启后又被关闭的现象，这时应设置电量计NR状态位：

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 3、SOC跳变现象

         TI电量计采用阻抗跟踪算法，但是在高倍率放电的情况下，随着电池老化，有概率出现SOC跳0的现象。

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阻抗跟踪就是在特定条件下计算电池的内阻值，然后对比chemID里的电池内阻信息，得出当前电池状态，通过修正算法更新SOC和SOH。

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 当电池处于放电模式时，有电流、有压差，则可用欧姆定律计算电池直流阻抗.

R = ( VBAT - OCV) / I

电量计截止电压  =   Term voltage +(PACK_R+Ra)*I +MaxdeltaAvg

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 这里很奇怪，SOC修0的限值一般是单体的过放阈值，就算考虑电芯不一致性，整个平均电压或者总压也说得过去，TI电量计可能是阻抗跟踪算法的原因，居然是Term voltage +(PACK_R+Ra)*I +MaxdeltaAvg，其中PACK_R+Ra是回路电阻+电池内阻，I是负载电流，我理解这里是根据这个值去修正当前SOC下降的速率。

        如果电池内阻R变得很大，那么在电量计SOC更新得时刻就有可能出现跳0得现象，例如SOC-60%得时候，如果这个时刻内阻R异常，那么截止电压会提前到达，这时候，电量计认为下一时刻已经放不出电了或者SOC下降速率没有空间了，于是跳0，这个在高倍率老化电池上已出现多次案例。

        目前解决措施：修改电量计阻抗表，通过0.1C和0.5C放电（不同老化电池），计算出合适得阻抗表，更新到电量计里。同时将Ra filter =1000, Ra Max Delta =0,目的是禁止阻抗表更新。 

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四、主要参数说明

->Terminate Voltage系统正常运行最低工作电压

->Dsg Current Threshold放电阈值

->Chg Current Threshold充电阈值

->Quit Current 

【cycle counts】、【update status】、【Qmax】

>Charge Voltage 满充充电电压，charger恒压充电时电压

->Taper Current   满充时电流，一般设置比charger停止充电时电流略大25mA左右（注意BQ27425，BQ27421/441填写方式略有不同，换算数值为Taper current（数值）=Design Capacity*10/Taper current（mA））

->Taper Voltage   用于判断电池符合满充的条件，一般设置为100或者150mV，即比充电电压小100-150mV

>Design Capacity按电芯标称容量填写

->Design Energy      按电芯标陈能量填写（4.2V钴锂为标称容量*3.7,4.35V满充电压的电池为标称容量*3.8）

  

Golden Learning 过程

一、准备

1、充放电柜，电池，EV2300及SMB通讯转接线、万用表。

2、静置时，确保电池处于关机状态，确保EV2300连接无误并时刻保持与电池连接。

3、环境温度保持在15°-35°之间。

二、循环学习步骤

1、学习前电池放空，放空前，要发送命令0x21\0x41： 发送0x21->ITEN=0(绿色），发送0x41->置位【RDIS】(红色）

此时关键标志位为：QEN=0、VOK=0、RDIS=1、REST=0、ITEN=0、updateStatus=0x00；

【最好3.5V以下】,按要求需要放至Term Voltage(18V). 满放标志FD置位。

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 最好单包学习，因为我这里是双包结构，不易成功，之后学习得时候也是单包进行的。

2、放空后静置

静置时间为5小时以上，只要[VOK] 、 [RDIS] 位变为0， GaugingStatus[REST] 位变为1。

此时关键标志位为：QEN=0、VOK=0、RDIS=0、REST=1、ITEN=0、updateStatus=0x00；

期间一定要保持EV2300与电池连接状态，否则电池容易进入shutdown。

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3、充电

a、清除cycle count 和 Qmax cycle count

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b、发送0x21后，ITEN置1(红色），Rest位清零（绿色），VOK\QEN置1（红色）。Gas Gauging —>State—>Update Status =0x04, GAUGE_EN置1（红色）；见下图

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此时关键标志位为：QEN=1、VOK=1、RDIS=0、REST=0、ITEN=1、updateStatus=0x04；

备注：Data Memory ->Ra Table -> Cellx R_a flag的值都改为ff55，为表示阻抗表没有更新过.

官方给的充电电流参考是C/2，恒流充电。

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c、充电完成，充电完成的标志是【FC】置位，置位的条件是充电电流小于充电截止电流，这个状态保持80秒以上；电量计自动置位FC，如果没有，说明失败了，要重新开始

 

        此时关键位的标志为：DSG=1、FC=1、QEN=1、VOK=1、RDIS=0、REST=0、ITEN=1、updateStatus=0x04

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4、充电后静置

充满后静置2小时，期间保持电量计连接状态。

此时关键位的标志为：QEN=1、VOK=0、RDIS=0、REST=1、ITEN=1、updateStatus=0x05、QMAX=1、CF0=1.

静置后updateStatus如果没有更新成（0x05),则继续静置1小时，如果还没有更新，则将电池放空后，从头开始。

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5、放电

使用C/5对电池进行放电,最低放电电流不能低于C/10；即1.3A放电（双包电流）放电到关机电压18V【即设定的Terminate voltage】

注意：放电电流必须在C/5和C/10之间。

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放电结束后：

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6、放电后静置

放完电后静置5小时，还是看[VOK]位是不是被清除，如果是表明完成更新后updateStatus=0x06；

如果静止后没有完成更新，那么就需要从头开始，重复以上步骤；~~！

如果更新成功，需要再进行一个充放循环后，updateStatus才会变为0x0E，表示均衡开启（ which means that cell balancing has been enabled）；

自学习完成。

过程中有失败的概率，做一个周期时间也比较长。

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