一、内容概括
文章首先介绍芯片的初始化配置要点,随后详细讲解化学 ID 的学习方法,包括大厂电芯直接选择化学 ID 和小厂电芯通过放电数据上传 TI 云端匹配两种路径。接着重点说明电池容量学习的具体步骤,涵盖 GAUGE_EN 使能、恒流放电、静置抓取 OCV、CC/CV 充电等关键操作,直至 Qmax 学习完成。在此基础上,进一步介绍标准放电与 Ra Table(内阻表)的学习过程,最后讲解如何锁定模型参数、导出黄金镜像(Golden Image)并烧录到全新芯片,使芯片具备完整的电量监控能力。
bq40z50主要应用于对电量预测精度和系统安全性要求极高的1-4 串中高端多串锂电池场景,如无人机、便携式医疗仪器、工业测控设备以及高端移动储能产品。
二、初始化配置
初始化配置不正确可能导致芯片在初始状态无法正常使用,初始状态下芯片默认关闭充放电mos并且默认状态使用3s电池。如果电池数目不匹配会导致无法正常供电。
初始化配置可参考:PurrStack的BQ40z50 初始化配置总结_bq40z50配置教程-CSDN博客;
三、化学ID学习
如果使用的是国际大厂的标准商业化电芯,且明确知道电芯型号。针对这些大厂电芯,TI可能已经对相应的电芯进行过建模。直接在Chemistry进行选择烧录对应的化学ID即可。
如果使用的是不知名品牌的电芯、定制软包电池,或者在数据库里搜不到对应型号。针对小厂电芯,我们可以通过 bqStudio 的寄存器log记录一次完整的放电数据,然后发给 TI 的云端服务器,它会用大数据算出一个最接近的 ID。
1.将电池充至满电,打开log模式,静止两个小时(注意不要有任何电流)。
2.静止后开始恒流放电一直到电量耗尽,关闭log模式。(生成的log文件)
3.打开刚才保存的.log文件,将文件重命名为roomtemp_rel_dis_rel.csv,并将其与一个名为config.txt的配置文件(说明电池容量等信息,详见GPCCHEM网站信息 instruction manual for single or multiple cell (in series) battery pack )一起打包成一个.zip压缩包。
4.访问 TI 的在线化学匹配工具网站:
GPCCHEM (Gauging Parameter Calculator)https://www.ti.com/tool/GPCCHEM
https://www.ti.com/tool/GPCCHEM注册TI账号并上传刚才的zip安装包。大约 10 分钟后,注册邮箱会收到一份 TI 发来的自动分析报告。选择推荐的化学ID进行烧录即可。
四、电池容量学习流程
4.1 芯片初始化配置:
1.注意确保基础容量与电压完全匹配你的设计。(我这里采用的2s电池)
2.终止电压设置与满充电流配置
4.2 开始电池容量学习
1.发送GAUGE_EN使能命令,观察Manufacturing Status中的GAUGE_EN变红。
2.检查Update Status寄存器,此时应从00变为04。
3.恒流放电完全,静止5个小时左右,抓取OCV。观察标志位:等待REST变为 1,VOK变为 0即可。
4.接上充电器,以标准的恒流/恒压(CC/CV)模式充电。满充静置至少 2 小时。观察标志位:等待REST变为 1,VOK变为 0即可。
5.此时Update Status应该自动从04跳变为05。这代表 Qmax(最大化学容量) 已经成功学出。
五、标准放电并学习 Ra Table(内阻表)
基于上述操作已完成的情况下,继续芯片才能继续学习阻抗表。
1. 将电子负载设置为C/10 到 C/5 之间的恒定电流。开始放电后,中途绝对不能断开负载,不能修改电流,必须一口气持续放到终止电压,直到电量计自身的FD标志位置 1 并自动切断放电回路。当放电触底时,Data Memory 里的Ra flag会变成0x0055,代表数据采集完毕。
PS:我的图片均已训练完成
2. 放空后彻底断开负载,静置至少 5 小时。同样等待内部反应平息,抓取最终 OCV即可。
3.Update Status会从05跳变为06(如果开启了均衡,则会变为0E)。至此,容量和内阻全部学习完毕!
PS:如果在已经完成放电的基础上发现Update Status没有从05跳变为06,且Ra Table 里的Ra flag变成0x0555(并不一定有),并非训练完成,只需再重复上述操作后即可。
六、收尾与导出黄金镜像 (Golden Image)
1. 进入Data Memory->Gas Gauging->State。手动将Update Status从06(或 0E)修改为02,按回车并点击Write_All保存。锁死 Qmax 和 Ra 表的基础模型,防止用户在极端恶劣使用下导致内阻学习走样。
2. 进入顶部的Firmware标签页,点击Read to File。导出一个.srec格式的文件。
七、烧录黄金镜像
针对全新的芯片进行烧录黄金镜像,即可像之前训练过的芯片一样对电池的状态进行监控。
烧录好.srec文件后需要发送IT_ENABLE命令将Update Status由02改为06 ,此时BQ40Z50已经具有有效的QMax和Ra阻抗数据,并且Impedance Track算法已经正式启用。