以最小配置快速让电量计正常工作起来

　　作者：Mingmo Zhu

　　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，如图1所示。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+）才会使内部电路供电。

　　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，如图2所示。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电路，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，如图4所示，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。

　　

　　图4-1 通信未连接图4-2 BQ27542通信图4-3 BQ40Z50通信

　　图4 检查通信已连通

　　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。如图6和图7所示。

　　

　　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电路设计，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，阅读TI 阻抗跟踪电量计化学 ID 获取方法来做电量ID，做量产文件生产了。