bq34z100EVM宽量程电池电量计解决方案评测

一、引言

在电池管理领域，准确测量电池电量至关重要。TI推出的bq34z100EVM宽量程电池电量计解决方案，结合了Impedance Track™技术，为锂离子、镍氢和镍镉等多种化学电池提供了可靠的电量监测和预测能力。本文将深入介绍该解决方案的特点、使用方法及相关技术细节。

文件下载：BQ34Z100EVM.pdf

二、bq34z100EVM特点

2.1 完整评估系统

bq34z100EVM是一个完整的评估系统，与EV2300 USB适配器和基于Windows的PC软件配合使用，可对bq34z100宽量程电量计进行全面评估。它能监测和预测一个或多个串联电池组的容量，适用于锂离子、锂聚合物、LiFePO4等多种电池类型。对于铅酸、镍氢和镍镉电池，串联电池数量需使堆叠电压超过3.3V。

2.2 套件内容

• bq34z100电路模块
• 连接EVM到EV2300或EV2400通信接口适配器的电缆

2.3 订购信息

EVM Part Number	Chemistry	Configuration	Capacity
bq34z100EVM	Li - Ion, Li - Polymer, LiFePO4, PbA, NiMH, NiCd	3 V–48 V	Any

2.4 电路模块性能规格

Specification	Min	Typ	Max	Unit
Input voltage BAT+ to BAT– in 1S mode	3	4	5	V
Input voltage BAT+ to BAT– in MultiCell	6	28	48	V
Charge and discharge current	0	2	7	A

三、快速入门指南

3.1 所需物品

• bq34z100电路模块
• EV2300或EV2400通信接口适配器
• 连接EVM到通信接口适配器的电缆
• 连接通信接口适配器到计算机的USB电缆
• 安装Windows XP或更高版本操作系统的计算机
• 可访问互联网以下载Battery Management Studio软件安装程序
• 电池单元或1 - kΩ电阻器以配置电池模拟器
• 能提供50 V和3 A的直流电源（建议具备恒流/恒压能力）

3.2 软件安装

1. 在www.ti.com的bq34z100工具文件夹中找到最新软件版本，从bqStudio产品文件夹下载并运行Battery Management Studio安装程序。
2. 若通信接口适配器未安装，安装Battery Management Studio后，TI USB驱动安装程序会弹出，点击“是”并按提示操作。EV2300有两个驱动，EV2400可能需要额外文件，按提示安装，安装过程中不要重启计算机。
3. 使用USB电缆将通信接口适配器插入USB端口，Windows系统可能提示找到新硬件。当询问“Windows能否连接到Windows Update以搜索软件？”时，选择“否，这次不搜索”，然后点击“下一步”。在后续对话框中，选择“自动安装软件（推荐）”并点击“下一步”。若出现确认文件替换屏幕，点击“否”继续。安装完第一个驱动后，会弹出安装第二个驱动的对话框，按相同偏好操作，第二个驱动是TI USB bq80xx Driver。

3.3 EVM连接

3.3.1 直接连接电池

bq34z100监测电池组电压，将电池组底部连接到BAT–，顶部连接到BAT+，电池组电压范围为3 V到48 V。不同电压范围需使用不同跳线配置，注意不要在跳线配置为< 5 - V操作时施加超过5 V的电压，否则会损坏IC。

3.3.2 连接串行通信端口

将通信接口适配器电缆连接到J7端子块和EV2300或EV2400适配器盒，再将PC USB电缆连接到EV2300或EV2400和PC USB端口。

3.3.3 连接充电器和系统负载

将充电器或负载连接到TB3端子块，正负载线连接到BAT+，负载接地线连接到PACK–。

3.3.4 ALERT输出

ALERT输出是低电平有效中断，通过ALERT配置寄存器选择激活中断的控制状态位。ALERT引脚是开漏输出，使用该功能时需在TB1上连接上拉电阻。

3.3.5 LED配置

配置数据闪存寄存器时，从bq34z100 - G1数据手册SLUSBZ5中的五种LED/通信配置代码中选择一种，然后在EVM的J6头选择所需的跳线模式。使用一个或多个LED时，在J1头跨接跳线为LED供电。

3.3.6 参数设置

默认数据闪存设置将设备配置为1 - 串联锂离子电池，用户需更新数据以设置串联电池数量，使其与实际电池组配置匹配。还应更新其他数据闪存参数以优化电量计性能，具体设置可参考bq34z100数据手册。

四、Battery Management Studio使用

4.1 寄存器屏幕

完成EVM连接后给EVM供电，从“开始|程序|德州仪器|Battery Management Studio”菜单或快捷方式运行Battery Management Studio，会出现寄存器屏幕。寄存器部分包含用于监测电量的参数，位寄存器部分提供状态和故障寄存器的位级信息，绿色标志表示位为0（低状态），红色标志表示位为1（高状态）。点击“刷新（单次扫描）”按钮或“扫描”按钮可开始显示数据，连续扫描周期可通过“窗口|首选项|SBS|扫描间隔”菜单设置。该程序还提供日志记录功能，勾选寄存器部分每个参数旁边的“日志”复选框可启用，停止记录时“扫描”按钮仍处于选中状态，需手动取消选中。

4.2 设置可编程bq34z100选项

bq34z100数据闪存按数据手册中的默认设置配置，需确保设置正确以匹配评估的电池组和应用。可使用数据内存屏幕进行配置。

4.2.1 电池配置

bq34z100有两种测量电池电压的模式，通过在J5头放置两个跳线选择操作模式。

• 对于堆叠电压小于5 V的电池组：设置串联电池数量参数，使用命令面板上的“RESET”按钮重置电量计，参考校准屏幕部分校准堆叠电压。
• 对于堆叠电压大于5 V的电池组：设置串联电池数量参数，设置Pack Cfg A寄存器中的VOLTSEL位，使用命令面板上的“RESET”按钮重置电量计，参考校准屏幕部分校准堆叠电压。

  4.3 校准屏幕

  校准电压、温度和电流可提供良好的电量测量性能。点击“校准”按钮选择高级校准窗口。

  4.3.1 电压校准

  测量BAT+到BAT–的电压，将该值输入“应用电压”字段，选择“校准电压”框，点击“校准电量计”按钮校准电压测量系统，校准完成后取消选择“校准电压”框。

  4.3.2 温度校准

  在“应用温度”字段输入室温，选择“校准温度”框并选择要校准的热敏电阻，温度值需以摄氏度输入，点击“校准电量计”按钮校准温度测量系统，校准完成后取消选择“校准温度”框。

  4.3.3 电流校准

  选择“校准CC偏移”和“校准板偏移”框，确保无电流流动，点击“校准电量计”按钮校准，校准完成后取消选择这两个框。连接并测量从BAT+和PACK–的2 - A负载以校准电流增益，在“应用电流”字段输入 - 2000，选择“校准电流”框，点击“校准电量计”按钮校准，校准完成后取消选择“校准电流”框。

  4.4 化学屏幕

  化学文件包含模拟电池及其运行曲线所需的参数，为设备编程匹配电池的化学ID至关重要。部分参数可在Battery Management Studio的数据闪存部分查看。点击“化学”按钮选择化学窗口，可通过点击所需列对表格进行排序，选择与电池匹配的ChemID，点击“更新数据闪存中的化学信息”按钮更新设备中的化学信息。

  4.5 编程屏幕

  点击“编程”按钮选择编程更新窗口，可将设备编程到新版本的固件。

  4.5.1 编程闪存内存

  编程屏幕的上半部分用于通过将默认的.srec文件加载到闪存内存来初始化设备。使用“浏览”按钮搜索.srec文件，点击“编程”按钮等待下载完成，下载完成后点击“执行固件”按钮，选择“文件|重新启动”将bqStudio初始化为新固件。

  4.6 黄金图像屏幕

  点击“黄金图像”按钮选择黄金图像窗口，可将设备固件导出为.srec、.bq.fs和.df.fs文件。选择导出文件的目录位置，输入文件名，选择要导出的文件类型，点击“创建图像文件”按钮导出内存并创建文件。

  4.7 高级I2C通信屏幕

  点击“高级I2C通信”按钮选择高级I2C通信窗口，可使用I2C和制造访问命令访问参数。文档中给出了一些操作示例，如读取标准数据命令、发送MAC Gauging()命令启用Impedance Track™、读取控制子命令等。

  4.8 发送HDQ屏幕

  使用HDQ单总线串行通信功能时，需使用特殊命令更改电量计模式。点击“从I2C转换到HDQ”按钮，对设备进行电源循环，将通信接口适配器电缆连接到J4端子块（HDQ接口）和EV2300的HDQ端口，选择“文件|重新启动”重新加载bqStudio程序。需注意，转换到HDQ模式是永久性的，TI建议使用I2C接口进行设置、校准和优化循环。

  4.9 仪表盘面板

  仪表盘面板显示设备类型和固件版本，还在一处更新电压、SOC、电流和温度信息。仪表盘使用自动轮询，发送某些MAC命令时可能会出现问题，可点击面板顶部的自动刷新字段禁用轮询。

  4.10 命令面板

  命令面板提供对常用I2C和MAC命令的快速访问，命令映射到按钮，按下按钮可执行相应功能，I2C事务会记录在日志面板中。

五、电路模块物理布局

5.1 电路板布局

该部分展示了bq34z100模块的尺寸、PCB层（包括顶层丝印、顶层组装、顶层、内部层1、内部层2和底层）和组装图。

5.2 原理图

文档给出了bq34z100EVM - 003的原理图。

5.3 物料清单

详细列出了该EVM的物料清单，包括电容、二极管、MOSFET、电阻、热敏电阻、开关、端子块、测试点、IC等元件的数量、参考编号、值、描述、尺寸、零件编号和制造商。

六、相关文档和修订历史

6.1 相关文档

可联系TI现场代表获取相关文档，如bq34z100 - G1宽量程电量计数据手册SLUSBZ5。

6.2 修订历史

文档记录了从2012年4月到2021年4月的修订历史，包括内容的更改、表格和图形的调整等。

七、总结

bq34z100EVM宽量程电池电量计解决方案为电子工程师提供了一个全面的评估平台，可对多种化学电池的电量进行准确监测和预测。通过详细的快速入门指南和Battery Management Studio的使用说明，工程师能够轻松设置和配置该解决方案。电路模块的物理布局和物料清单为硬件设计提供了重要参考。在实际应用中，工程师需根据具体需求进行参数设置和校准，以获得最佳性能。你在使用该解决方案时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。