深入剖析bq78z100EVM：1 - 2串联锂离子电池组管理评估模块

作为一名专注于硬件设计开发的电子工程师，在实际项目中，准确评估和管理锂离子电池组至关重要。今天要和大家详细探讨TI公司推出的bq78z100EVM 1 - 2串联锂离子电池组管理评估模块，这款模块能帮助我们更好地了解和管理锂离子电池。

文件下载：BQ78Z100EVM-532.pdf

一、模块概述与特性

1. 完整评估系统

bq78z100EVM是bq78z100或bq294502电池管理系统的完整评估系统，包含一个bq78z100和bq294502电路模块，还可连接基于Windows的PC软件。电路模块集成了bq78z100和bq294502集成电路以及其他必要板载元件，能对1 - 2串联的锂离子或锂聚合物电池组进行容量监测、均衡、关键参数监控以及过充、过放、短路和过流保护。

2. 特性亮点

• 快速设置：预装配的电路模块，让我们能快速搭建评估环境，节省时间和精力。
• 数据记录分析：配套软件支持数据记录，方便我们对系统进行深入分析，这点在优化电池管理方案时非常有用。

二、套件内容与规格

1. 套件内容

• 电路模块：包含bq78z100和bq294502的电路模块，是整个评估系统的核心。
• 连接线缆：用于将EVM连接到EV2300或EV2400通信接口适配器的线缆。

2. 订购信息

该模块的零件编号为bq78z100EVM，适用于锂离子电池，支持1 - 2节电池配置，容量不限。具体订购信息可在TI官网查询。

3. 相关文档

要深入了解bq78z100和bq294502的设备固件和硬件，可参考以下文档：

• 《bq78z100 Impedance Track™ Gas Gauge for 1 - Series to 2 - Series Li - Ion/Li - Polymer Battery Packs (SLUSC23)》
• 《bq78z100 Technical Reference Manual (SLUUB63)》
• 《bq2945xx Overvoltage Protection For 2 - Series and 3 - Series Cell Li - Ion Batteries (SLUSAJ3)》
• 《bq294502 EVM User's Guide (SLUU659)》

4. 性能规格总结

规格	最小值	典型值	最大值	单位
输入电压（Pack + 到Pack - ）	3	7	25	V
充放电电流	0	2	7	A

三、快速上手指南

1. 所需物品

搭建和评估EVM需要以下物品：

• bq78z100和bq294502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线缆
• 连接通信接口适配器到计算机的USB线缆
• 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
• 一个或两个电池单元或1 - kΩ电阻用于配置电池模拟器
• 能提供8.4 V和2 A的直流电源（具备恒流和恒压能力更佳）

2. 软件安装

在TI官网的bq78z100工具文件夹中找到最新软件版本，按以下步骤安装bq78z100 Battery Management Studio软件：

1. 从TI官网的bq78z100EVM产品文件夹的开发工具部分下载并运行Battery Management Studio安装程序。
2. 若之前未安装通信接口适配器，bqStudio安装后会弹出TI USB DRIVER INSTALLER，点击同意并按提示安装相关驱动。
3. 用USB线缆将通信接口适配器插入计算机USB端口，按提示完成驱动安装。

3. EVM连接

电池连接

可将电池直接连接到J2端子块，虽无特定连接顺序要求，但建议从电池组中编号最低的电池（cell1）开始连接，再添加cell2，这样可降低bq294502熔断模块中保险丝的风险。也可用电阻电池模拟器替代电池，按要求连接电阻并设置电源参数。

通信接口连接

将通信接口适配器线缆连接到J3和EV2300上的(I^{2} C^{TM})端口。需注意，bq78z100出厂时固件为I2C模式，编程完成后可通过GO_TO HDQ命令切换到HDQ模式，此时需将EV2300上的连接线缆切换到HDQ端口。也可通过GO_TO I2C命令从HDQ切换回I2C模式。

负载和充电器连接

将负载或电源连接到J1端子块，负载或电源的正极端子连接到标记为PACK + 的端子块位置，接地导线连接到标记为PACK - 的端子块位置。

唤醒设备

按下唤醒按钮S1，临时将BAT + 连接到PACK + ，为bq78z100的PACK引脚施加电压，启动调节器并开始初始化序列。

参数设置

默认数据闪存设置为2串联锂离子电池配置，我们需根据实际电池组配置更改 | Data Memory | Settings | DA Configuration寄存器中的串联电池数量。对于1串联配置，为避免欠压安全状况，应先以2串联配置为设备上电，再进入 | Data Memory | Settings | DA Configuration修改CC0位。

四、Battery Management Studio软件功能

1. 启动程序

可通过“开始 | 程序 | 德州仪器 | Battery Management Studio”或快捷方式启动程序。按S1按钮或施加充电器电压唤醒设备后，程序会自动检测电量计并显示寄存器屏幕。若设备固件版本较旧，可能无法自动检测，此时可选择任何bq78z100 .bqz文件启动程序，并从TI官网下载最新的.srec文件更新固件。

2. 各屏幕功能

寄存器屏幕（Registers Screen）

用于监测电量计参数，可单个刷新或连续扫描数据。提供日志功能，在“Show basic view mode”下记录所有寄存器参数值，在“Show Advanced view mode”下可选择性扫描和记录参数。

数据存储器屏幕（Data Memory Screen）

可根据实际电池组和应用修改bq78z100数据闪存的默认设置。可导出和导入以gg.csv为扩展名的文本文件，使用自动导出功能定期导出gg文件，方便调试。导入gg.csv文件后需使用“write all”命令确保更改生效，使用“read all”命令验证更改。还可通过过滤/搜索字段查找特定参数。

校准屏幕（Calibration Screen）

为获得良好的电量计性能，需对电压、温度和电流进行校准。在“Show Advanced view mode”下点击校准按钮可选择高级校准窗口，支持对内部温度传感器和外部热敏电阻进行校准。

• 电压校准：测量不同点的电压并输入到相应字段，选择校准框，点击“Calibrate Gas Gauge”按钮校准，校准完成后取消选择校准框。
• 温度校准：输入室温到每个应用温度字段，选择要校准的热敏电阻的校准框，点击校准按钮，校准完成后取消选择校准框。
• 电流校准：不使用FETs时，连接并测量从1N（ - ）和Pack - 流出的2 - A电流源，输入 - 2000到应用电流字段，选择校准框，点击校准按钮，校准完成后取消选择校准框。

认证屏幕（Authentication Screen）

bq78z100支持与主机系统进行SHA - 1 HMAC认证，此屏幕可测试SHA - 1计算器、执行主机对电量计的认证以及更改电量计认证密钥。

化学选择屏幕（Chemistry Selection）

化学文件包含模拟电池及其运行曲线的参数，需为设备编程与电池匹配的化学ID。点击“Chemistry”按钮选择化学窗口，可按列排序表格，选择与电池匹配的ChemID，点击“Update Chemistry from Database”更新设备中的化学参数。

固件屏幕（Firmware Screen）

可用于导出和导入设备固件。

• 编程闪存存储器：在固件屏幕上部，使用浏览按钮查找.srec文件，选择“Execute after programming”框，点击“Program”按钮完成编程。
• 导出闪存存储器：在固件屏幕下部，点击浏览按钮输入.srec文件名，点击“Read Srec”按钮将闪存存储器内容保存到文件。

高级通信I2C屏幕（Advanced Comm I2C Screen）

提供使用I2C和制造访问命令访问参数的功能，交易日志屏幕显示发送命令的历史记录。需注意I2C命令以Little Endian格式发送。

监视屏幕（Watch Screen）

可按用户指定时间间隔监视特定寄存器和数据存储器项，点击添加寄存器或添加数据存储器项将其添加到跟踪值表中。

数据图表屏幕（Data Graph Screen）

能根据所选特定时间间隔实时绘制指定寄存器和数据存储器项的图表。

错误屏幕（Error Screen）

记录使用bqStudio过程中可能出现的任何错误。

五、电路模块物理布局与物料清单

1. 电路板布局

文档展示了bq78z100模块的尺寸、PCB层（包括顶层丝印、底层丝印、顶层组装、底层组装、顶层和底层）以及组装图，帮助我们了解模块的物理结构。

2. 物料清单和原理图

详细列出了电路模块的物料清单，包括每个元件的设计编号、数量、值、描述、封装参考、零件编号和制造商等信息。同时提供了原理图，便于我们进行电路分析和设计。

3. 测试熔断电路

为防止熔断器熔断测试中板功能丢失，电路中未提供实际化学熔断器。若发生熔断器熔断情况，FET Q1会将TP1拉低，因此可通过监视TP1测试此情况。

总结

bq78z100EVM评估模块为评估和管理1 - 2串联锂离子电池组提供了全面、便捷的解决方案。通过详细了解其特性、快速上手指南、软件功能以及电路模块的物理布局和物料清单，我们能更好地利用该模块进行电池管理系统的设计和开发。大家在实际使用过程中遇到过哪些问题，又是如何解决的呢？欢迎在评论区交流分享。