本文是阅读朱明武专家编写的《TI电量计应用指导》后摘录的一些笔记。
1 电量计介绍
1.1 电量计是什么
下图是一 个典型电池包框架，电池包内部包含电芯、电量计 IC、保护 IC、充放电 MOSFET、 保险丝 FUSE、NTC 等元件。一级保护 IC 控制充、放电 MOSFET，保护动作是可恢复的，即当发生过充、过放、过流、短路等安全事件时就会断开相应的充放电开 关，安全事件解除后就会重新恢复闭合开关，电池可以继续使用。一级保护可以在 高边也可以在低边。二级保护控制三端保险丝，保护动作是不可恢复的，即一旦保 险丝熔断后电池不能继续使用，又称永久失效(Permanent Failure, PF)。电量计 IC 采集电芯电压、电芯温度、电芯电流等信息，通过库仑积分和电池建模等计算电池 电量、健康度等信息，通过 I2C/SMBUS/HDQ 等通信端口与外部主机通信。
电量计 IC 与保护 IC 可以分立，也可以集成。
1.2 电量计能做什么
- 电池电压、电流、温度监测
- 电池容量预测
- 电池健康度预测
- 电池安全预警及保护
- 电池 Lifetime & Black Box 记录
- 实施安全快充管理
- 电池认证
1.3 电量计放在电池包内(Pack-side)还是放在系统板(System-side)
Pack-side 是最推荐的做法，相对 System-side 有以下优点。
- Pack-side 电量计直接采样电芯电压；System-side 电量计采样电池包端口 电压，不是电芯真实电压。
- 电量计可集成加密认证算法，如果电量计放在 System-side 则仍需要增加额外的认证 IC 放在 电池包内，综合成本比 Pack-side 电量计高。
- Pack-side 电池保护板 PCM 进行电压、电流、温度校准比 System-side 系 统板校准更容易。
- 对于可插拔电池，System-side 电量计和系统都会掉电，RAM 数据会丢失， 需要在电池插入后重新学习；而 Pack-side 电量计 RAM 数据不丢失，能够 持续不间断地跟踪电芯状态，因此比 System-side 电量计更准确。
2 电量计硬件异常导致不能通讯
硬件（HW）导致的通讯异常又可以分为电量计芯片外围电路导致的通讯异常和电量计芯片本身导致的通讯异常等。可以按照下面的步骤来逐一排查：
1.首先需要确认芯片的 LDO 电压是否正常。如果 LDO 电压都不正常，那代表芯片都没有正常工作，所以肯定不能通讯。下面以 BQ27742 为例，如果确认 REG25 pin 上的电压不正常，则基本可以确认通讯异常是芯片供电问题引起，是属于硬件异常。然后就是需要检查 REG25 pin 是否损坏，VPWR pin 上的电压是否正常等。当然对于带保护功能的电量计，由于其有 shutdown 模式，需要确保电量计是在 normal 或者 sleep 模式。因为 shutdown 模式，LDO 也是不工作的。这里有一个技巧：可以在 PACK+上持续加电压或者把 B+和 PACK+短接来避免电量计进入 shutdown 模式，然后再进行 LDO 或通讯异常的分析。
2.确认 LDO 电压正常后，然后需要排查 SDA 和 SCL 通路上的硬件是否存在问题。电量计通讯异常，经常是这一部分通路出了问题。以上图为例，可能出问题的地方包括：
- R2 和 R4 如果选用的封装比较小，如 0201，有可能会被 ESD 打坏。表现的症状是开路或者阻抗异常变大。
- D1 和 D2 被 ESD 打坏。表现的症状是 D1 或 D2 对地短路或对地阻抗异常。
- 焊接问题导致的异常。
3.根据上面的分析，在电池包没有与主机连接时，可以用万用表测量相应的阻抗来判断出现硬件异常的地方：
- 测量 SDA_CON、SCL_CON 端分别对地的阻抗。根据经验，正常值应该是几百 k，甚至上兆欧。如果与良品对比阻抗偏小，那可能是 D1，或 D2，或芯片 SCL 管脚，或 SDA 管脚有硬件损坏。
- 测量 SDA_CON 与 SCL_CON 之间的阻抗。如果与良品对比阻抗偏小，那可能是 SDA 和 SCL 通路之间存在短路或漏电的情况。
- 测量 SDA_CON 与 SDA 管脚之间的阻抗，SCL_CON 与 SCL 管脚之间的阻抗。 以上图为例，如果阻抗明显比 200 欧大，那可能是电阻虚焊，或者电阻被损坏。