从零开始快速让电量计工作起来

描述

如果你第一次使用电量计不知道从何入手,如果你看到那么多寄存器参数不知道配置哪个,如果你面对电量计技术参考手册一两百页有点迷茫,那么这个文档或许可以帮到你。下面让我们一起从零开始,以最小配置快速让电量计正常工作起来。

第一步,准备好电量计硬件板子,对电量计供电。

可以用TI 提供的EVM评估板,也可以用自己项目带有电量计的板子。根据电池组串联节数不同,下面以最典型的单串电量计BQ27542EVM和多串电量计BQ40Z50EVM为例。一串多并的电池组按单串来对待,多串多并的电池组按多串来对待。

单串电量计供电,用单节电芯按正负极性连接到BQ27542EVM的Cell+, Cell-即可,或者用直流电压源设置输出电压3.6V来代替电芯。EVM的Cell+, Cell-端子对应单串电量计的BAT/REGIN, VSS引脚。这个时候测量BQ27542的REG25引脚如果输出2.5V则说明电量计已经供电正常了。有些电量计(比如BQ27546, BQ27Z561)有CE使能脚,需要把CE脚接到高电平(比如BAT+)才会使内部威廉希尔官方网站 供电。

多串电量计供电,用4个电芯按正负极性依次连接到BQ40Z50EVM的1N (BAT–), 1P, 2P, 3P, 4P (BAT+)即可,或者用4个电阻串联、设置直流电源输出电压14.4V、分压模拟4节电芯。EVM的1N (BAT–), 1P, 2P, 3P, 4P (BAT+)端子对应多串电量计的VSS, VC1, VC2, VC3, VC4/BAT引脚。同时需要把PRES端子短接到PACK-。

如果项目需求不是4节电芯串联,则可根据下图3来短接不用的端子。BQ40Z50默认程序配置是3串,所以第一次调试时建议只连接3串电芯。

 

电池串数 1N(VSS) ~ 1P(VC1) 1P(VC1) ~ 2P(VC2) 2P(VC2) ~ 3P(VC3) 3P(VC3) ~ 4P(VC4)
1 连接第1节电芯 短接 短接 短接
2 连接第1节电芯 连接第2节电芯 短接 短接
3 连接第1节电芯 连接第2节电芯 连接第3节电芯 短接
4 连接第1节电芯 连接第2节电芯 连接第3节电芯 连接第4节电芯

 

图3 多串电量计不同串数连接方式

由于BQ40Z50这些电量计带有充电管和放电管控制威廉希尔官方网站 ,刚上电时处于Shutdown模式,需要Wakeup激活。激活方法是在PACK引脚加一个3V以上的电压即可。EVM上给了最简单的激活方法,用一个wake按钮把PACK+与BAT+短接一下,把电池电压加到PACK引脚来激活。

第二步,连接通信盒。

根据电量计所用的通信协议连接到通信盒EV2300或EV2400的对应的协议口。比如BQ27542, BQ27546, BQ27Z561, BQ28Z610等用I2C接口,BQ40Z50等用SMBUS接口。EV2300/EV2400的SMBUS接口都自带上拉电平,无需电量计板子加上拉。EV2400的I2C接口也自带上拉,但EV2300的I2C接口没有自带上拉,所以用EV2300的I2C时要注意电量计板子上加上拉。

EV2300在接入64位电脑系统时要单独装驱动,请参考TI E2E话题EV2300 64-bit drivers available for download,点击链接下载驱动。

EV2400在接入电脑时会自动装驱动。EV2400兼容性更广。比如BQ27Z561只能用EV2400,不能用EV2300。所以建议用EV2400。

第三步,打开上位机软件进行通信及参数配置。

如果还没有安装上位机软件bqStudio,请先登录myTI,点击Battery Management Studio (bqStudio) Software Suite选最新的版本下载及安装。安装完成后按图1或图2连接板子、通信盒、电脑,然后运行bqStudio。

首先,检查通信已连上。在bqStudio左边的仪表盘Dashboard上,USB图标能够显示EV2300或EV2400即说明通信盒已识别,否则请回到第二步检查通信盒;芯片图标能够正确显示电量计名字即说明电量计通信已建立,否则请回到第一步检查电量计板子。

然后,在Data Memory页面配置参数。点击Read All把电量计参数读出来,如果读回是全0或提示无法访问的错误,则电量计可能已加锁,需要先对它解锁才可以继续读写参数。解锁方法是先点击右边Commands的Unseal 命令,等它完成后再点击Full Access Unseal命令。

不同电量计其参数各有不同,BQ27542有253个参数、BQ40Z50-R2有769个参数,我们在这里按最小配置,设定最基本、最必需的参数,以便使电量计正常工作。至于其他参数请参考文末技术参考手册TRM来慢慢配置。

Charge Voltage 单节电芯充电电压,比如:

BQ27542-G1 >> "Configuration","Charge","Charging Voltage",

BQ40Z50-R2 >> "Advanced Charge Algorithm","Standard Temp Low Charging","Voltage",

BQ40Z50-R2 >> "Advanced Charge Algorithm","Standard Temp High Charging","Voltage",

BQ40Z50-R2 >> "Advanced Charge Algorithm","Rec Temp Charging","Voltage"

Taper Current 判断充满的电流条件,要设置高于充电器截止电流,比如:

BQ27542-G1 >> "Configuration","Charge Termination","Taper Current"

BQ40Z50-R2 >> "Advanced Charge Algorithm","Termination Config","Charge Term Taper Current"

Taper Voltage 判断充满的电压条件,一般设置50~100mV即可,比如:

BQ27542-G1 >> "Configuration","Charge Termination","Taper Voltage"

BQ40Z50-R2 >> "Advanced Charge Algorithm","Termination Config","Charge Term Voltage"

Terminate Voltage系统关机电压,也是RSOC 0%相对电压。RSOC是相对的概念,RSOC=0%是说电池电压降到Terminate Voltage了,而不是电芯的过放保护电压点,也不是电芯能放电的最低电压。比如:

BQ27542-G1 >> "Gas Gauging","IT Cfg","Terminate Voltage"

BQ40Z50-R2 >> "Gas Gauging","IT Cfg","Term Voltage" 多串电池以总电压算,若要以单节电压算则填写"Gas Gauging","IT Cfg","Term Min Cell V"

Design Capacity电池标称容量,比如:

BQ27542-G1 >> "Configuration","Data","Design Capacity"

BQ40Z50-R2 >> "Gas Gauging","Design","Design Capacity mAh"

Design Energy 电池标称能量,Design Energy=Design Capacity x Design Voltage,比如:

BQ27542-G1 >> "Configuration","Data","Design Energy"

BQ40Z50-R2 >> "Gas Gauging","Design","Design Capacity cWh" 注意1cWh=10mWh

Dsg Current Threshold判断是否处于放电的电流阈值,一般低于系统最小负载电流,但要高于Quit Current,比如:

BQ27542-G1 >> "Gas Gauging","Current Thresholds","Dsg Current Threshold"

BQ40Z50-R2 >> "Gas Gauging","Current Thresholds","Dsg Current Threshold"

Chg Current Threshold判断是否处于充电的电流阈值,一般低于最小充电电流,但要高于Quit Current,比如:

BQ27542-G1 >> "Gas Gauging","Current Thresholds","Chg Current Threshold"

BQ40Z50-R2 >> "Gas Gauging","Current Thresholds","Chg Current Threshold"

Quit Current 判断是否处于静置的电流阈值,一般小于0.05C,比如:

BQ27542-G1 >> "Gas Gauging","Current Thresholds","Quit Current"

BQ40Z50-R2 >> "Gas Gauging","Current Thresholds","Quit Current"

第四步,校准电压、电流、温度。

如果看到电压、温度、电流测量不准,那么请点击bqStudio的Calibration校准页面进行校准。

电压校准在电压稳定、无负载的情况下进行。单串电量计只需要测量PACK+, PACK-填写到Applied Voltage,然后勾选Calibrate Voltage选项,点击Calibrate按钮即可。多串电量计需要测量第一节电压(VC1)、最高节正极对地电压(VC4)、端口PACK+对地电压(PACK),分别填写到Applied Cell1 Voltage, Applied Battery Voltage, Applied Pack Voltage,然后勾选旁边的Calibrate Voltage选项,点击Calibrate按钮即可。

温度校准在温度稳定的情况下进行。填写实际温度,勾选Calibrate External Temperature点击Calibrate按钮即可。

电流校准分为空载校准和带载校准。空载校准即零电流校准,不接负载、无电流时点击Board Offset和CC Offset。有些电量计出厂前已经做好零电流优化,在使用中不需要手动进行零电流校准,比如BQ40Z50,但是在做带载校准之前先把"Calibration","Current Offset","CC Auto Config"参数配置为"03"。带载校准一般是放电1A或2A,填写Applied Current,然后点击Calibrate按钮即可。

第五步,使能电量计。

在bqStudio的Commands页面点击使能电量计算法的命令(BQ27542的使能命令是IT_ENABLE,BQ40Z50的使能命令是GAUGE_EN)即可让电量计正式运行计算电量。对于多串电量计BQ40Z50,仍需要置位Operating Status [PRES]旗标、使能充放电管控制命令(FET_EN)才能够打开充放电管。GAUGE_EN和FET_EN命令具有翻转特性,点击一次置1,再点击一次清0,所以要看IT Status [QEN]或Manufacturing Status [GAUGE_EN][FET_EN]是否为1,红色代表1,绿色代表0。

到这里,电压、电流、温度、电量RSOC等信息都正常显示了,充放电都可正常进行了。你已经成功地让电量计工作起来啦!

最后,如何你准备继续深入掌握电量计并充分发挥其性能以帮助你的产品,那你可以开始阅读电量计规格书(datasheet)以掌握电量计电气特性和应用威廉希尔官方网站 设计,阅读技术参考手册(Technical Reference Manual, TRM)以掌握电量计各个功能和各个参数,阅读评估板使用手册(EVM user guide)以了解整个调试流程。

审核编辑:郭婷

打开APP阅读更多精彩内容
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉

全部0条评论

快来发表一下你的评论吧 !

×
20
完善资料,
赚取积分