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[参考译文] BQ34Z100-G1:内部阻抗值

Guru**** 2386610 points
Other Parts Discussed in Thread: BQ34Z100-G1, BQ34110, BQ34Z100, BQ34Z110, BQ76930
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https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/744234/bq34z100-g1-internal-impedance-value

器件型号:BQ34Z100-G1
主题中讨论的其他器件: BQ34110BQ34Z100BQ34Z110BQ76930

大家好、

使用 bq34z100-G1中提供的参数、是否可以在不打开电路的情况下估算当前的内部电池阻抗? 我已搜索数据表、但未找到类似的阻抗读取值。

感谢您的帮助。

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    尊敬的 Lukasz:

    Impedance Track 器件确实测量电池阻抗-实际上、它们在放电期间进行多次测量以构建阻抗表、因为电池阻抗是 DOD (放电深度)的函数。 阻抗测量是算法的一部分、用于计算非常精确的 SOC (充电状态)和续航时间。

    我假设您想了解电池因老化而运行的状况? 我尚未看到用户以这种方式使用 Ra 测量值、但这可能是可行的。 您应该知道、更新 Ra 表必须满足多个条件、您的应用需要满足以下条件: 例如、该器件必须具有良好的静置周期才能获得准确的电压读数、电池的 SOC 需要看到大约40%的充电状态变化、才能在 Qmax 和电阻计算中获得足够的分辨率。 如果这是极少放电的应用(如 UPS 备用电池)、这将不是测量电池电阻的好器件。 bq34110提供了一个更适合此类应用的服务终止功能。 请观看下面的视频、了解此功能:
    www.youtube.com/watch

    此致、
    Matt
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    Matt、您好、感谢您的回答。 这确实是一个类似于 UPS 的应用。 我见过 bq34110器件、但在其网站上指出、不建议将其用于新设计、而 bq34z100-G1是替代器件。 请你解释一下。
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    Lukasz、

    我认为可能会有一些混淆。 建议在新设计中使用 bq34110。 产品页面如下: www.ti.com/.../BQ34110

    我想您可能已经查看了 bq34z100 (非 G1)的页面?

    Matt
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    Matt、很抱歉、我看的是 BQ34Z110、而不是 BQ34110。 感谢您提供信息、我将查看它。

    总之、是否可以在产品生命周期内以某种方式估算电流阻抗、而无需断开电路? 这仅用于显示目的。

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    是的、这可以通过 bq34110实现。 但是、请务必记住、应以相对方式使用 bq34110的电阻测量值(观察与初始电池电阻相关的电阻、以确定电池何时准备好进行更换)。 器件的电阻测量值与电池制造商数据表中的电阻不匹配、因为测量值在频谱上的不同点(对于大多数制造商数据表、直流电阻与1kHz 电阻)。

    本视频更详细地介绍了该功能的工作原理。 www.youtube.com/watch

    实际上、我正在为这种类型的应用开发 TI 参考设计、但直到明年年初才会推出。 如果您认为这可能有用、请随时与我联系。
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    我肯定会从这种指南中受益。 期待看到它。 非常感谢您的帮助。
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    Matt、您好!

    我还有一个关于 BQ34110芯片的问题。 在数据表中、它专门用于 UPS 备份系统。 它只能接受32A 的电流。 它确实说可以进行缩放、但从未解释过。 此外、即使对于分流电阻器而言、电流也很高。 您能详细介绍一下吗?

    让我补充一下我为什么要问:正在审议的应用是一个容量约为200 Ah 的铅酸电池连接的应用。 电池用作 UPS 备用、但其放电率甚至可以达到500A (整个电池可以在10分钟内放电)。 此芯片是否适合此类应用? 我无法想象在这里使用分流电阻器(尽管它是可能的)、我想知道如何将电隔离传感器连接到 BQ34110。

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    尊敬的 Lukasz:

    哇、这是一个很大的放电电流。 BQ34110不会直接处理电流、因此对于该器件而言这不是问题、但我可以看到这对系统而言是一个挑战。 我不知道是否有可处理500A 电流的感应电阻器、并且需要调整其大小以使 ADC 电压保持在+/-125mV 范围内。
    BQ34110实际上没有最大电流、因为可以使用电流调节。 请告诉我您最终使用的传感器。

    此致、
    Matt
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    Matt、您好、感谢您的回答。

    即使我通过物理方式设法将适当的传感方法(分流电阻器、电流传感器或霍尔电流传感器 IC)放入系统中、BQ 芯片(14位 ADC)的电流分辨率在+-500A 时仍大约为+-250mA、 在 UPS 系统保持充电的情况下(99%的时间)、我发现这种情况非常低。 是否有任何方法可以强制 BQ34110在不测量电流的情况下运行、但只能使用电源轨电压和学习负载?

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    尊敬的 Lukasz:

    对于极少放电的应用、监测计提供的充电状态(SOC)并不是最有用的功能、因为它通常读取100%。 SOC 是剩余容量/完整充电容量。 当电池老化时、整个充电容量会随着时间的推移而逐渐变小。 如果电池始终充满电、监测计将永远无法学习和更新满电量、并且精度会随着时间的推移而降低。 这对于所有电池电量监测计来说都是一项挑战、因为并非所有电池特性都可以从完全充电状态中观察到。

    因此、对于极少放电的应用、提供了服务终止功能。 它是与监测功能分开的算法、可随着时间的推移监测电池电阻、以帮助确定何时应更换电池。

    监测功能确实使用电压轨来识别100%、7%、3%和空点。 需要进行库仑计数(使用感应电阻器)以跟踪这些电压值之间的容量。

    此致、
    Matt
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    Matt、您好、感谢您的回答。

    总之、您能回答这些问题吗?

    1. EOS 功能是否可以在没有 SoC 功能的情况下使用、或者它们是否必须一起使用?
    2. 当电路中没有分流电阻器(或用于电流感测的其他组件)、而只有学习负载电阻器时、是否可以使用 EOS 功能?
    3. 使用 EOS 功能、是否可以获得所连接电池的阻抗/电阻值?

    正如您说过的、SoC 不是很有用、我同意。 这是一个很好的添加、但电流阻抗是此应用中最重要的。 系统将始终处于内部充电状态、在极少数情况下、大约10-15分钟即可完全放电。 电流将如此之高、以至于我甚至想避免尝试测量它、因为它会带来额外的成本和/或功率损耗。

    感谢您的进一步帮助。

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    ukasz、

    1. EOS 功能是否可以在没有 SoC 功能的情况下使用、或者它们是否必须一起使用?
      • SOC 可以忽略、因此不必同时使用这些功能。
    2. 当电路中没有分流电阻器(或用于电流感测的其他组件)、而只有学习负载电阻器时、是否可以使用 EOS 功能?
      • 需要有某种电流感应。 EOS 功能还通过库仑计数 ADC 使用电流()测量。 您可能能够使用高电流容量霍尔传感器或汇流条分流器。

    3. 使用 EOS 功能、是否可以获得所连接电池的阻抗/电阻值?
      • 是的、但正如我之前提到的、这些是良好的相对测量、将显示电池电阻随时间的变化。 电池电芯阻抗通常由电池制造商指定为1kHz 时的电阻。 我们的器件测量直流电阻、因为这是电阻对于监测和确定电池寿命最重要的地方。

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    感谢 Matt 的回答、
    这是清除的。 这将是一个艰难的选择... 我在 RLEN 上使用分流电阻器不会影响内部阻抗跟踪算法?

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    是的、我同意这种极高的电流存在一些挑战。 我很期待看到您决定如何进行电流感应。

    我想在这里进行一些实验、但不幸的是、我无法使用高电流设备、我们的实验室对安全性非常严格、因此要设置这种设备将是一项挑战。

    Matt
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    Matt、还有一个问题... 我刚刚观看了您向我展示的有关 EOS 的视频。 我从其中了解到、为了利用 EOS、必须定期对系统充电/放电。 但是、BQ34110芯片如何告知充电器(无论它是什么外部实体)现在为电池充电、因为它想要进行学习周期并稍微对其放电?
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    这种类型的系统需要主机控制器。 BQ34110在 EOS 寄存器中设置标志、并使用 ALERT 引脚通知主机在不同的学习阶段以及何时达到特定阈值。 有关此功能的详细说明、请参阅《BQ34110技术参考手册》第2.11节-大约15页。

    此致、
    Matt
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    您好、Matt、
    好的、我认为一切都很清楚(至少现在)。 非常感谢您的快速帮助。
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    Matt、您好!

    我已经对该应用进行了进一步的思考。 正如您所说的那样,EOS 机制不需要 SoC 机制,因此它们可以单独工作,但仍然需要 Current()函数,因此我提出了以下想法:

    您是否认为此类更改后的电路仅适用于 EOS? 我已从电池串联连接中完全移除分流电阻器、并将其添加到放电负载电路中。 通过这种方法、可以在受控放电期间测量电流。 当然、我理解这些缺点、但现在、让我们假设在该放电过程中不会有其他放电补丁可用。 这是否可以作为解决方法? 或者充电期间是否也需要 Current()功能?

    否则,我就不想了。 在此应用中、将有多节12V 电池串联(总电压约为400V)、并为所有串联电池提供一个通用充电器。 每个电池都连接一个 BQ34110控制器。 在这里、通过分流电阻器(或其他传感器)测量大约500A 的总电流并不是一个真正的选择、它会太昂贵。

    感谢您的进一步帮助。

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    尊敬的 Lukasz:

    这是一个有趣的想法。 我与我们的系统工程师讨论了这一点、他认为、如果可以保证在学习阶段不会有任何"正常"放电流从负载开始流动、这种做法就可以奏效。 通常、我们会在学习阶段监测电流、以确保电流保持在预期水平附近、如果检测到超出该范围的电流、则会中止。

    在充电期间使用 CURRENT()函数。 如果您依靠 bq34110来指示完全充电完成、这一点可能很重要。 否则、您将需要另一种方法来检测充电何时应终止。

    此致、
    Matt
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    Matt、您好!
    这是有用的信息。 在深入探讨这一点后、我将再次提出更多问题。 感谢您的反馈。
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    Matt、您好!

    我有一些有关设计的新信息。 毕竟、负载电路中可能不需要使用分流电阻器的 HACK、因为整个串联电池组都有一个霍尔电流传感器:

    对于此应用、当检测到500A 电流时、传感器的输出电压将约为4V、相应地、对于-500A、传感器的输出电压将为-4V。 正如您提到的、BQ 器件的输入范围为+-125mV。 在这种情况下、必须添加分压器、以便将电压除以32 (4 / 32 = 0.125)。 然后、我将通过分压器将霍尔传感器输出连接到 SRP 引脚并将 SRN 引脚接地。 这种方法是否正确?

    假设 BQ34110器件中有14位 ADC、这应允许测量电流约为30.05mA (或60.1mA?)。 这对于 SoC 和 EOS 算法来说足够了吗? 感谢您的反馈。

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    Lukasz、

    我没有将霍尔传感器与监测计一起使用的经验、但如果 ADC 输入上的电压正确、这应该起作用。 我想您希望 SRP 连接到 VSS、SRN 连接到电压输入。 请参阅此主题(另一位用户也在考虑实现霍尔传感器): e2e.ti.com/.../730105

    对于 SoC 和 EOS 算法、精度应该是可以的。

    此致、
    Matt
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    您好、Matt、感谢您的回答。

    我发现 SRP 和 SRN 连接有点令人困惑、因为通常本地 BQ34110 GND I 连接到 SRN 引脚。 那么、该电路是否正确? 我缺少什么吗?

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    尊敬的 Lukasz:

    实际上、在此器件上、您应该能够将霍尔传感器输出连接到 SRP。 BQ76930受到限制(霍尔传感器的另一个线程正在使用此器件)、该器件需要将 SRP 连接到 VSS。 我检查过、BQ34110没有相同的限制。

    BQ34110可将 VSS 连接到 SRP 或 SRN。 在本视频的7分钟标记附近讨论了这两种方法的利弊权衡: training.ti.com/bq34110-and-bq34210-q1-battery-gas-gauges-rarely-discharged-applications

    此致、
    Matt
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    您好、Matt、
    好的、现在更清楚了。 我已经看过视频了、您之前已经联系过、谢谢。 最后一个问题是、对于霍尔传感器、我将无法使用 EOS 算法、而只能使用 SoC。 这是因为每个多个串联的电池组只有一个霍尔传感器。 每个电池组都连接了 BQ34110。 下面的方框图显示了问题:

    在这种情况下、需要使用模拟开关电路在 SoC 的霍尔传感器和与负载串联的分流电阻器之间切换、以进行负载学习... 这可以正常工作吗?

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    尊敬的 Lukasz:

    这是一种具有挑战性的配置。 我认为最好分离 SoC 和 EOS 功能。 您可以使用一个 BQ34110来监控整个电池组电压和霍尔传感器、并报告 SoC。 然后、您可以将一个 BQ34110连接到每个电池组、但这些电池组无法监控 SOC、因为 SRP/SRN 引脚需要连接在检测电阻器上以监控学习负载。 您需要控制学习阶段何时开始、以确保正常的放电/充电电流不会流经系统负载。

    我认为将霍尔传感器输出连接到整个电路板上的多个 BQ34110器件会引入难以处理的电压偏移。

    此致、
    Matt
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    您好、Matt、感谢您的回答。

    关于从霍尔传感器到多个 Bq-的共模电压到电流信号、我认为添加具有低输出阻抗的电压跟随器可以解决此问题、但我同意这仍然有一些风险。  建议的解决方案是一种"干净"的解决方案。 但是、在这种情况下、将不会有单个封装的 SoC、但问题是确实有必要这样做吗? 对于 Bq regin、也从超过400V 降至大约4V 似乎更有问题、但可行。 也可以通过单个电池组为器件供电(仅针对相同的 regin、而不是整个系统电压)。 你怎么看?

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    Lukasz、

    我认为这对 Regin 来说是个好主意、因为它只需处于为 LDO 供电的正确范围内。
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    您好  

    我有一些早期版本的 BQ34110电路:

    我想知道你对此的看法。 我曾尝试介绍我们讨论过的所有解决方案。 因此、该电路有2个安装选项:

    1. SoC 测量。 未测量 EOS。
    2. EOS 测量。 未测量 SoC。

    该设计中有10个串联电池组。 每个电池组的最大电压为60V、因此整个灯串的电压为600V。每个模块(电池组)都有一个测量 BQ34110的 EOS、而对于整个灯串、则有一个测量 BQ34110的 SoC。

    感谢您对这一解决方案的想法。

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    尊敬的 Lukasz:

    根据我们所讨论的独特应用需求、我认为这是正确的。

    此致、
    Matt
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    您好、Matt、
    感谢您的回答、感谢您抽出宝贵的时间参与本案例。 我将告诉您结果。