ZHCU948B September 2020 – May 2022 BQ76952
BQ76952 器件使用电芯之间的集成旁路开关或外部旁路晶体管在充电或静置期间旁路所选电芯的电流，从而支持被动电芯平衡。该器件采用基于电压的平衡算法。该算法可以选择性地自主平衡电池，而无需与主机处理器进行任何交互。或者，如果愿意，可以通过主机处理器完全手动控制平衡。对于自主平衡，该器件仅平衡使用中的非相邻电芯（它不会将用于测量互连的输入视为使用中的电芯）。为了避免 BQ76952 器件内产生过多的功率耗散，可以通过设置 Settings:Cell Balancing Config:Cell Balance Max Cells 来限制允许同时平衡的电芯的最大数量。对于主机控制型平衡，可以平衡相邻和非相邻的电芯。
可以使用主机发送的特定子命令（如下所述）来控制主机控制型平衡。也可以在 SEALED 模式下访问这些子命令，以避免在操作中解封电池包来启动平衡。如果未使用主机控制型平衡，则可以通过设置 Settings:Cell Balancing Config:Balancing Configuration[CB_NO_CMD] 配置位来禁用对这些子命令的访问。
主机用于控制电池平衡的子命令如下所述。
| 子命令 | 说明 |
|---|---|
| 0x0083 CB_ACTIVE_CELLS() | 读取时，将报告位掩码，用于显示对哪些电芯进行主动平衡。写入时，该命令开始平衡指定的电芯。写入 0x0000 以关闭平衡功能。该命令可能需要大约 1 秒才能生效。 |
| 0x0084 CB_SET_LVL() | 在写入 16 位的电池电压阈值（以 mV 为单位）后，如果有电池的电压高于写入的阈值，则该器件开始平衡一节或多节电压最高的电池。 |
该器件还通过下面所述的子命令返回有关电池已被平衡多长时间的状态信息。
| 子命令 | 说明 |
|---|---|
| 0x0085 CBSTATUS1() | 读取时，该命令会返回平衡已执行的时间（16 位，以秒为单位）。 |
| 0x0086 CBSTATUS2() | 读取时，该命令会返回一个包含电芯 1 至 8 中每个电芯的累计平衡时间（32 位，以秒为单位）的模块。如果器件发生复位，或者器件进入 CONFIG_UPDATE 模式，则这些值将重置。 |
| 0x0087 CBSTATUS3() | 读取时，该命令会返回一个包含电芯 9 至 16 中每个电芯的累计平衡时间（32 位，以秒为单位）的模块。如果器件发生复位，或者器件进入 CONFIG_UPDATE 模式，则这些值将重置。 |
当上述子命令启动主机控制型平衡时，该器件会启动一个计时器，并继续执行平衡，直到该计时器达到值 Settings:Cell Balancing Config:Cell Balance Interval 或发出新的平衡子命令（该子命令用于将计时器复位）。这是一种预防措施，以防止主机处理器启动了平衡、但随后又停止与 BQ76952 器件的通信，这种平衡就不会无限期地继续下去。
BQ76952 器件可以根据环境和系统条件使用基于电压的算法自动平衡电芯。提供了几项设置来控制何时允许平衡，如下所述。
温度 - 如果电芯温度低于 Settings:Cell Balancing Config:Min Cell Temp 或高于 Settings:Cell Balancing Config:Max Cell Temp 或器件的内部裸片温度高于 Settings:Cell Balancing Config:Max Internal Temp，则该器件禁用平衡（自主和主机控制型）。
充电与静止 - 可以通过在充电期间设置 Settings:Cell Balancing Config:Balancing Configuration[CB_CHG] 来允许自主平衡，或在静止条件下通过设置 Settings:Cell Balancing Config:Balancing Configuration[CB_RLX] 来允许自主平衡，或两者兼而有之。如果设置了 Settings:Cell Balancing Config:Balancing Configuration[CB_CHG]，则在 CC1 电流高于 Settings:Current Thresholds:Chg Current Threshold 时允许进行自主平衡。如果设置了 Settings:Cell Balancing Config:Balancing Configuration[CB_RLX]，则在电流低于 Settings:Current Thresholds:Chg Current Threshold 并高于 Settings:Current Thresholds:Dsg Current Threshold 的负值时允许进行自主平衡。该器件会以 Settings:Cell Balancing Config:Cell Balance Interval 的间隔评估继续平衡的条件。例如，如果该器件被配置为避免在充电期间进行平衡，而在平衡时电池包开始充电，平衡继续进行，直到间隔计时器到期才被禁用。
电芯电压 - 在启用了充电期间的自主平衡功能时，如果最低电芯电压高于 Settings:Cell Balancing Config:Cell Balance Min Cell V (Charge) 并且最高电芯电压与最低电芯电压之间的差值大于 Settings:Cell Balancing Config:Cell Balance Min Delta (Charge)，则该器件允许进行平衡。类似地，在启用了静止期间的自主平衡功能时，如果最低电芯电压高于 Settings:Cell Balancing Config:Cell Balance Min Cell V (Relax) 并且最高电芯电压与最低电芯电压之间的差值大于 Settings:Cell Balancing Config:Cell Balance Min Delta (Relax)，则该器件允许进行平衡。
在静止期间进行平衡时，如果该器件在每个计时器间隔结束时重新评估电芯状态，那么该器件会在所有电芯电压都处于最低电芯电压的 Settings:Cell Balancing Config:Cell Balance Stop Delta (Relax) 范围内时停止平衡。该 Cell Balance Stop Delta 可以降低将电压较高的电芯电压过度平衡至略低于电压最低的电芯电压（从而缓慢地耗尽电池包的电量）的风险。充电期间平衡时的操作与之类似，不使用 Settings:Cell Balancing Config:Cell Balance Stop Delta (Charge) 配置值。应将 Cell Balance Stop Delta 参数设置为低于 Cell Balance Min Delta 参数的水平，这样该器件将产生迟滞，从而将重新启动平衡的时间延迟至不平衡水平再次超过较高的 Cell Balance Min Delta 水平。请注意，当由于至少一节电芯电压超过 Cell Balance Min Delta 而启用平衡时，该器件会继续尝试平衡所有电压高于 Cell Balance Stop Delta 的电芯。
NORMAL 与 SLEEP 模式 - 也可以通过清除 Settings:Cell Balancing Config:Balancing Configuration[CB_SLEEP] 配置位将 BQ76952 器件配置为避免在 SLEEP 模式下进行自主平衡。如果设置了 Settings:Cell Balancing Config:Balancing Configuration[CB_NOSLEEP] 位，也可以阻止该器件在进行平衡时进入 SLEEP 模式。 表 11-3 显示了基于这些位的功能。
| CB_SLEEP | CB_NOSLEEP | 说明 |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 在睡眠模式下不允许进行电池平衡。如果在器件进入睡眠模式时平衡处于活动状态，则平衡会在当前的 Cell Balance Interval（电池平衡间隔）结束时停止，然后直到该器件返回至正常模式时才会重新开始。 |
| 0 | 1 | 不允许进行该设置。设置 CB_NOSLEEP 时，也应设置 CB_SLEEP。 |
| 1 | 0 | 当器件处于睡眠模式时，允许电芯平衡开始并继续。 |
| 1 | 1 | 如果该器件处于 SLEEP 模式并且认为有必要进行电池平衡，则该器件会退出 SLEEP 模式，以开始进行平衡。阻止该器件在平衡处于活动状态时重新进入 SLEEP 模式。 |
要禁用自主电芯平衡，应清除 Settings:Cell Balancing Config:Balancing Configuration[CB_CHG] 和 Settings:Cell Balancing Config:Balancing Configuration[CB_RLX] 配置位。
由于外部电芯输入电阻器上的 IR 压降显著降低了器件 VC 引脚上的电压，因此在进行平衡时无法测量电池电压。因此，该器件会自主短暂地中断平衡，以允许进行电芯电压测量。在测量扫描期间，该器件会禁用正在测量的任何电芯以及与该电芯相邻的任何电芯的平衡。在测量电池组顶部电压时，顶部电芯的平衡也被禁用。
未启用平衡时，每节电芯的 COV 和 CUV 保护检查通常每 3.3ms 运行一次。为了避免平衡引起保护警报或故障，该器件在平衡处于活动状态时禁用典型的 COV 和 CUV 保护计划。平衡处于活动状态时，每隔 1 秒，该器件会短暂停止所有电芯的平衡，允许进行所有 COV 和 CUV 保护检查，然后重新启动平衡。
当平衡处于活动状态时，该器件通过 VC16 引脚汲取电流以启用平衡开关，从而使流入 VC16 引脚的总电流大约为 35μA 乘以被平衡的电芯数量。为了避免在平衡处于活动状态时该电流影响电芯 16 的电压测量，请尽可能减小电芯 16 的输入电阻器以减少该电阻器上的 IR 压降。