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ApplicationNotesZHCA955–7.
20191电量计GoldenLearning方法及易错分析朱明武(MingmoZhu)TIShenzhenABSTRACTTI阻抗跟踪(ImpedanceTrackTM)电量算法能够在实际充放电过程中动态学习电池阻抗和容量,从而保持计量准确性.
在做量产开发时,需要用黄金样板电池做GoldenLearning来获得量产文件,从而烧录到其它量产电池上.
本文介绍阻抗跟踪电量计GoldenLearning的目的、指标、流程方法、以及可能出错的原因分析.
Contents1.
电量计GoldenLearning目的.
22.
电量计GoldenLearning指标.
23.
电量计GoldenLearning流程.
44.
电量计GoldenLearning易错分析.
6参考文献.
6FiguresFigure1.
电量计典型开发流程2Figure2.
GoldenLearning步骤.
5ZHCA9552电量计GoldenLearning方法及易错分析1.
电量计GoldenLearning目的TI阻抗跟踪(ImpedanceTrackTM)电量计(比如BQ40Z50-R2,BQ28Z610,BQ27Z561,BQ27750,BQ27546,BQ27542-G1等)基于该电池化学ID进行容量计算.
化学ID(CHEMID)包含了开路电压曲线(OCVtable)、最大化学容量Qmax、阻抗曲线(Ratable)等信息.
化学ID是基于全新单电芯的,当电芯组装成电池包后考虑到电芯并联数目、保护板、电芯个体差异等因素,电池组的容量和阻抗与ID记录的数据有所不同.
这个时候就需要做GoldenLearning,学习、更新Qmax和Ratable等信息,以便电量计模型更符合实际电池、容量计算更准确.
电量计GoldenLearning就是通过特定的充放电循环(learningcycle)来学习、更新电池模型参数.
如图1阻抗跟踪TM电量计典型开发流程所示,GoldenLearning的前提是获取正确的CHEMID、校准电压、电流和温度等;GoldenLearning成功后即可制作量产文件(Goldenimage)以供批量生产.
生产后成品电池则不需要重新跑GoldenLearning了.
Figure1.
电量计典型开发流程2.
电量计GoldenLearning指标电量计GoldenLearning成功判断标准是Qmax、Ratable是否更新成功.
相应地它会通过UpdateStatus,Raflag等指标来显示.
2.
1UpdateStatus完整的UpdateStatus包含以下Bit3~Bit0四位,比如BQ40Z50-R2,BQ28Z610,BQ27Z561等电量计都是这样.
有些电量计比如BQ27546,BQ27542-G1等只有Bit2~Bit0三位.
Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0RSVDRSVDRSVDRSVDQmax_Field_UpdatedEnableUpdate1Updat0Update1,Update0(Bits1–0):UpdateStatus.
当做learningcycle时这两位会自动更新.
0,0=QMaxNOTupdated,RaNOTupdatedZHCA955电量计GoldenLearning方法及易错分析30,1=QMaxupdated,RaNOTupdated1,0=QMaxupdated,Raupdated1,1=UnusedEnable(Bit2):ImpedanceTrackgaugingisenabled.
当发送Gauge_Enable(又称IT_Enable)命令时这个位会自动置1.
1=Enabled0=DisabledQmax_Field_Updated(Bit3):QMaxhasupdatedinthefield.
当Update1,Update0(Bits1–0)=1,0后继续循环Qmax再次更新时这个位会自动置1.
1=Updated0=NotupdatedRSVD(Bits7–4):Reserved.
Donotuse.
所以电量计初始状态下UpdateStatus=0x00,代表阻抗跟踪算法没有开启,Qmax,Ratable都没有学习更新.
当发送Gauge_Enable(又称IT_Enable)命令开启阻抗跟踪算法时,UpdateStatus=0x04,这时Qmax,Ratable才会允许执行学习更新.
注意GAUGE_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ITStatus[QEN]或ManufacturingStatus[GAUGE_EN]是否为1,红色代表1,绿色代表0.
当第一次充满并静置时Qmax更新了,则UpdateStatus=0x05.
接着放空并静置Qmax,Ratable学习更新了,则UpdateStatus=0x06.
如果继续跑多一个循环更新Qmax,则UpdateStatus=0x0E.
对于BQ40Zxx/BQ30Zxxx/BQ28Zxxx/BQ27Zxxx,UpdateStatus最大为0x0E.
对于BQ2754x/BQ2774x,UpdateStatus最大为0x06.
对于BQ27510/520/530/531,UpdateStatus最大为为0x02.
对于BQ274xx/BQ276xx,不用看UpdateStatus,当ControlStatus[QMAX_UP]和ControlStatus[RES_UP]都置位时,即学习成功.
学习成功后要制作量产文件时设置UpdateStatus=0x02,表示这个文件是已经做过GoldenLearning的,Qmax,Ratable都已经学习更新过的,但阻抗跟踪算法还没开启,电池厂商在电池包出厂前最后一工步发送Gauge_Enable(又称IT_Enable)命令开启阻抗跟踪算法.
注意不要为了省略GoldenLearning而手动改UpdateStatus为06或0E.
ZHCA9554电量计GoldenLearning方法及易错分析2.
2RaFlag每一节电芯都会有一张Ratable阻抗表,分成15个格点(Gridpoint)CellR_a0,R_a1,.
.
.
,R_a14.
为了延长dataflash读写寿命,电量计还会备份一张阻抗表,标记为xCellR_a0,R_a1,.
.
.
,R_a14,它的数值跟CellR_a0,R_a1,.
.
.
,R_a14相同,在不同的放电循环里轮流使用Cell和xCell两张表.
Raflag指示了该阻抗表的状态.
Raflag包含2字节的信息,含义如下:高字节低字节0x00Qmax和Ratable已更新0x00当前放电循环不使用该阻抗表0x05静置状态,正在更新QMax0x05RSVD0x55放电状态,正在更新Ra0x55当前放电循环使用该阻抗表0xFF该阻抗表从未更新0xFF该阻抗表从未使用过所以当刚刚导入化学ID后做GoldenLearning之前Raflag=0xFFFF.
此时意味着阻抗表更新幅度不受限制.
当GoldenLearning成功后Raflag=0x0000or0x0055.
从此以后,在实际使用放电过程阻抗表也会更新,但更新幅度则会受到Rafilter限制了.
所以在做GoldenLearning之前要注意检查Raflag是否是0xFFFF.
3.
电量计GoldenLearning流程3.
1GoldenLearning的准备工作(1)准备新电池,电量计烧录原始SREC固件,配置参数(DesignCapacity,DesignVoltage,ChargeTermTaperCurrent,Discharge(Dsg)CurrentThreshold,Charge(Chg)CurrentThreshold,QuitCurrentandTermVoltage等,请参考《从零开始快速让电量计工作起来》文档),导入正确的化学ID.
此时UpdateStatus=0x00(ITdisabled),CellxR_aFlags=0xFF55andxCellxR_aFlags=0xFFFF,GasGauging->State->QmaxCycleCount=0.
(2)校准电压、电流、温度.
(3)导出这个时候的固件SREC/SENC文件备用.
(4)发送复位命令,此时电池作为GoldenPack.
(5)把电池放空(放到3V以下),然后静置5个小时以上.
如图2的S0和S1步骤.
3.
2GoldenLearning学习更新过程(1)对放空静置稳定的电池(图2的S1)发送Gauge_Enable(又称IT_Enable)命令(0x0021)开启阻抗跟踪算法(BQ274xx等跳过该步骤).
这时Qmax,Ratable学习更新才正式开始.
此时UpdateStatus=0x04(ITenabled),ITStatus[QEN]=1,ManufacturingStatus[GAUGE_EN]=1,GaugingStatus[R_DIS]=0orControlStatus[RUP_DIS]=0,[VOK]=1.
(2)把电池充饱,确保有效的满充截止条件(FLAGS[FC]要置位),如图2的S2.
ZHCA955电量计GoldenLearning方法及易错分析5(3)静置2小时,如图2的S3.
此时电压充分稳定后电量计采样到有效OCV的话GaugingStatus[REST]=1,[VOK]=0.
结合S1的OCV,有两个有效的OCV和S2累积电荷量则可以更新Qmax,那么可以看到Qmax0发生变化,UpdateStatus=0x05.
(4)把电池以0.
2C电流放空到截止电压,如图2的S4.
在开始放电时[VOK]=1.
放电过程中阻抗表开始更新.
(5)静置5小时,如图2的S5.
此时电压充分稳定后电量计采样到有效OCV的话GaugingStatus[REST]=1,[VOK]=0.
Qmax又会更新.
UpdateStatus=0x06.
(6)至此,GoldenLearning已经完成了1个学习周期,Qmax和CellRa表已经更新.
重复S2~S5步骤,完成第2个学习周期,xCellRa表也更新,UpdateStatus=0x0E.
Figure2.
GoldenLearning步骤3.
3制作量产文件(1)导出学习成功的GG文件.
用记事本打开GG文件修改CycleCount=0,QmaxCycleCount=0,UpdateStatus=02等.
ZHCA9556电量计GoldenLearning方法及易错分析(2)导入前面准备工作里备份的SREC/SENC文件.
然后导入刚刚修改的GG文件.
复位Lifetime等记录.
(3)导出量产文件SREC/SENC/BQFS/OTFS文件.
另外,如果出现低温时RSOC有跳变的情况,则可利用GPCRB工具修正低温模型,最后再导出量产文件.
4.
电量计GoldenLearning易错分析为了方便分析GoldenLearning过程,请设置自动log数据和自动导出GG文件.
在bqStudio>>Registers>>StartLog可自动log数据,在bqStudio>>DataMemory>>AutoExport可自动导GG文件.
在bqStudio>>Window>>Preferences>>Registers>>Scan/LogInterval可设置log间隔,4~10秒即可.
在bqStudio>>Window>>Preferences>>DataMemory>>AutoExportInterval可设置GG导出间隔,10~30分钟间隔即可.
4.
1Qmax不更新的可能原因分析(1).
阻抗跟踪算法未开启,请检查ITStatus[QEN]=1,ManufacturingStatus[GAUGE_EN]=1.
(2).
没有满充,请检查充电停止前FLAGS[FC]=1.
[FC]置位一般要求电池电压要满足tapervoltage、电流要小于tapercurrent、持续80s以上.
特别注意,有些系统实际使用时没有满充,比如E-bike电池、BBU电池等,4.
2V的电池实际使用时只充到4.
1V,但是在做GoldenLearning时请务必充到4.
2V.
(3).
充电不连续、放电不连续.
(4).
过放导致电量计掉电或复位.
(5).
静置时间不够,请检查静置结束前[VOK]=0.
(6).
静置时电流不为0导致电压不稳定.
(7).
温度超出常温(10°C~40°C)范围.
(8).
如果是磷酸铁锂LiFePO4电池则充电静置时间要延长5小时以上.
4.
2Ratable不更新的可能原因分析(1).
Qmax未更新,请按4.
1检查Qmax未更新的可能原因.
(2).
化学ID不匹配,[RDIS]=1,请先获取正确的CHEMID.
(3).
放电电流太小(比如<0.
1C),请用0.
2C.
参考文献1.
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com/lit/pdf/sluub65重重要要声声明明和和免免责责声声明明TI均以"原样"提供技术性及可靠性数据(包括数据表)、设计资源(包括参考设计)、应用或其他设计建议、网络工具、安全信息和其他资源,不保证其中不含任何瑕疵,且不做任何明示或暗示的担保,包括但不限于对适销性、适合某特定用途或不侵犯任何第三方知识产权的暗示担保.
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