?本文是閱讀朱明武專家編寫的《TI電量計應用指導》后摘錄的一些筆記。
1 電量計介紹
1.1 電量計是什么
下圖是一 個典型電池包框架，電池包內部包含電芯、電量計 IC、保護 IC、充放電 MOSFET、 保險絲 FUSE、NTC 等元件。一級保護 IC 控制充、放電 MOSFET，保護動作是可恢復的，即當發生過充、過放、過流、短路等安全事件時就會斷開相應的充放電開 關，安全事件解除后就會重新恢復閉合開關，電池可以繼續使用。一級保護可以在 高邊也可以在低邊。二級保護控制三端保險絲，保護動作是不可恢復的，即一旦保 險絲熔斷后電池不能繼續使用，又稱永久失效(Permanent Failure, PF)。電量計 IC 采集電芯電壓、電芯溫度、電芯電流等信息，通過庫侖積分和電池建模等計算電池 電量、健康度等信息，通過 I2C/SMBUS/HDQ 等通信端口與外部主機通信。
?電量計 IC 與保護 IC 可以分立，也可以集成。
1.2 電量計能做什么
- 電池電壓、電流、溫度監測
- 電池容量預測
- 電池健康度預測
- 電池安全預警及保護
- 電池 Lifetime & Black Box 記錄
- 實施安全快充管理
- 電池認證
1.3 電量計放在電池包內(Pack-side)還是放在系統板(System-side)
?Pack-side 是最推薦的做法，相對 System-side 有以下優點。
- Pack-side 電量計直接采樣電芯電壓；System-side 電量計采樣電池包端口 電壓，不是電芯真實電壓。
- 電量計可集成加密認證算法，如果電量計放在 System-side 則仍需要增加額外的認證 IC 放在 電池包內，綜合成本比 Pack-side 電量計高。
- Pack-side 電池保護板 PCM 進行電壓、電流、溫度校準比 System-side 系 統板校準更容易。
- 對于可插拔電池，System-side 電量計和系統都會掉電，RAM 數據會丟失， 需要在電池插入后重新學習；而 Pack-side 電量計 RAM 數據不丟失，能夠 持續不間斷地跟蹤電芯狀態，因此比 System-side 電量計更準確。
2 電量計硬件異常導致不能通訊
硬件（HW）導致的通訊異常又可以分為電量計芯片外圍電路導致的通訊異常和電量計芯片本身導致的通訊異常等。可以按照下面的步驟來逐一排查：
1.首先需要確認芯片的 LDO 電壓是否正常。如果 LDO 電壓都不正常，那代表芯片都沒有正常工作，所以肯定不能通訊。下面以 BQ27742 為例，如果確認 REG25 pin 上的電壓不正常，則基本可以確認通訊異常是芯片供電問題引起，是屬于硬件異常。然后就是需要檢查 REG25 pin 是否損壞，VPWR pin 上的電壓是否正常等。當然對于帶保護功能的電量計，由于其有 shutdown 模式，需要確保電量計是在 normal 或者 sleep 模式。因為 shutdown 模式，LDO 也是不工作的。這里有一個技巧：可以在 PACK+上持續加電壓或者把 B+和 PACK+短接來避免電量計進入 shutdown 模式，然后再進行 LDO 或通訊異常的分析。
2.確認 LDO 電壓正常后，然后需要排查 SDA 和 SCL 通路上的硬件是否存在問題。電量計通訊異常，經常是這一部分通路出了問題。以上圖為例，可能出問題的地方包括：
- R2 和 R4 如果選用的封裝比較小，如 0201，有可能會被 ESD 打壞。表現的癥狀是開路或者阻抗異常變大。
- D1 和 D2 被 ESD 打壞。表現的癥狀是 D1 或 D2 對地短路或對地阻抗異常。
- 焊接問題導致的異常。
3.根據上面的分析，在電池包沒有與主機連接時，可以用萬用表測量相應的阻抗來判斷出現硬件異常的地方：
- 測量 SDA_CON、SCL_CON 端分別對地的阻抗。根據經驗，正常值應該是幾百 k，甚至上兆歐。如果與良品對比阻抗偏小，那可能是 D1，或 D2，或芯片 SCL 管腳，或 SDA 管腳有硬件損壞。
- 測量 SDA_CON 與 SCL_CON 之間的阻抗。如果與良品對比阻抗偏小，那可能是 SDA 和 SCL 通路之間存在短路或漏電的情況。
- 測量 SDA_CON 與 SDA 管腳之間的阻抗，SCL_CON 與 SCL 管腳之間的阻抗。 以上圖為例，如果阻抗明顯比 200 歐大，那可能是電阻虛焊，或者電阻被損壞。