电量计 -- 满充时间预估功能说明

cursorhu

2025-05-25

电量计

算法

满充时间预估功能说明

功能概述

满充时间预估(Time To Full, TTF)功能用于估算电池从当前状态充满到100%SOC所需的时间。

特性

支持两种计算模式（由TIME_ESTIMATION_MODE宏控制）
通过SBS标准接口对外提供数据
支持充电时间(TTF)和放电时间(TTE)两种预估
输出单位为分钟

文件位置

文件	说明
`lib/lib_fg.c`	核心算法实现
`flash/sbs.c`	SBS接口封装
`lib/lib_fg.h`	库函数声明

原理说明

计算模式选择

1 2	// lib/lib_fg.c 和 flash/sbs.c 必须同步配置 #define TIME_ESTIMATION_MODE 1 // 0=简单线性模式, 1=CC-CV分阶段模式

模式	描述	适用场景
Mode 0	简单线性模式：`时间 = 容量/电流`	快速估算
Mode 1	CC-CV分阶段模式（推荐）	精确预估，考虑充电曲线特性

Mode 1 算法原理

1. 充电阶段识别

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    充电曲线示意图                             │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                             │
│  电压     ┌────────────────── CC阶段 ─────────────────┐    │
│  ▲        │                   (恒流)                    │    │
│  │        │                                              │    │
│  │        │    电流固定 ↑                                 │    │
│  │        │    电压上升 →                                 │    │
│  │        │    SOC: 0% → 70%                             │    │
│  │        └─────────────────────────────────────────────  │    │
│  │                                    ┌────── CV阶段 ────┐ │    │
│  │                                    │   (恒压)         │ │    │
│  │        电流下降 ↓                  │   电压固定       │ │    │
│  │        SOC: 70% → 100%            │   电流衰减       │ │    │
│  └────────────────────────────────────┴──────────────────┘ │    │
│                                                             │
│  ●──────────── CC2CV_SOC ──────────────────●─────────100% │
│  0%                                       70%              │
│                                                             │
│  SOC分界点: TTE_CC2CV_SOC = 7000 (即70%)                    │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

2. CC阶段时间计算

当SOC < 70%时：

1	CC阶段时间 = (CC2CV_SOC - 当前SOC) × CC典型时间 / CC2CV_SOC × (默认CC电流 / 当前电流)

3. CV阶段时间计算

当SOC ≥ 70%时：

1	CV阶段时间 = CV典型时间 × (1 - 阶段进度比例)

其中阶段进度使用二次函数计算：

// 总分段数 = ((1 + SHIFT) + (总阶段数 + SHIFT)) × 总阶段数 / 200
total_pieces = ((1 + 100) + (3000 + 100)) × 3000 / 200 = 46500

// 剩余分段数
remain_pieces = ((1 + SHIFT) + (当前阶段 + SHIFT)) × 当前阶段 / 200

接口定义

SBS寄存器

地址	名称	类型	说明	单位
`0x13`	ATTF	只读	满充时间预估 (Average Time To Full)	分钟
`0x12`	ATTE	只读	放空时间预估 (Average Time To Empty)	分钟

数据源寄存器

地址	名称	说明
`0x0B`	AVGCURR	平均电流 (mA)
`0x0D`	RSOC	相对剩余容量 (0.01%分辨率)
`0x0F`	RC	剩余容量 (mAh)
`0x18`	DSNCAP	设计容量 (mAh)

外部变量

1 2	// lib/lib_fg.c - 全局变量 extern signed int fg_est_time_sec; // 预估时间，单位秒

数据流程

完整调用链

┌──────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                         主机读取流程                              │
├──────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                                  │
│  1. 主机发送I2C读取命令 [0x16, 0x13]                              │
│           ↓                                                       │
│  2. sbsif_get_data(SBS13_ATTF)                                   │
│           ↓                                                       │
│  3. sbs_get_attf() [flash/sbs.c]                                 │
│           ↓                                                       │
│  4. 检查TIME_ESTIMATION_MODE:                                    │
│     ├─ Mode 1: 直接使用fg_est_time_sec (秒→分钟)                 │
│     └─ Mode 0: 调用sbs_time_to_full() 线性计算                   │
│           ↓                                                       │
│  5. 返回预估时间(分钟)                                           │
│                                                                  │
└──────────────────────────────────────────────────────────────────┘

内部计算流程

┌──────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    oz8806_time_estimation()                      │
├──────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                                  │
│  1. 判断充电/放电/空闲状态                                        │
│     ├─ 充电(AC): imode = 1                                       │
│     ├─ 放电: imode = -1                                          │
│     └─ 空闲: imode = 0                                           │
│           ↓                                                       │
│  2. 模式切换检测                                                  │
│     └─ 状态变化时重置: fg_est_time_sec = -1                      │
│           ↓                                                       │
│  3. 平滑平均电流计算                                              │
│     └─ fg_est_cavgln_curr = (前一值×(n-1) + 当前值) / n         │
│           ↓                                                       │
│  4. 每5秒调用fg_time_estimation()重新计算                         │
│           ↓                                                       │
│  5. 返回 fg_est_time_sec (秒)                                    │
│                                                                  │
└──────────────────────────────────────────────────────────────────┘

fg_time_estimation() 分支逻辑

                          ┌─────────────────┐
                          │   fg_time_estimation()  │
                          └─────────┬───────────┘
                                    │
          ┌──────────────────────────┼──────────────────────────┐
          ↓                          ↓                          ↓
┌─────────────────┐      ┌──────────────────┐      ┌─────────────────┐
│  电流接近0/静置  │      │     放电模式       │      │     充电模式     │
│ imode=0 且|电流│      │ imode<0 且|电流│      │ imode>0 且电流│
│       <30mA     │      │       >70mA        │      │      >70mA       │
└────────┬────────┘      └─────────┬─────────┘      └────────┬────────┘
         │                          │                          │
         ↓                          ↓                          ↓
┌─────────────────┐      ┌──────────────────┐      ┌─────────────────┐
│  SOC=100%:       │      │  TTE计算:         │      │ SOC<70%(CC阶段) │
│  每秒-5秒        │      │  容量×36/电流     │      │ (CC2CV-SOC)×    │
│                  │      │                   │      │ CC_TIME × Idef/I
│  SOC>70%且CV状态:│      │  例: 3000mAh      │      │  + CV_TIME     │
│  快速估算        │      │  @500mA放电       │      │                 │
│                  │      │  = 3000×36/500    │      │  SOC≥70%(CV阶段)│
│  其他: -1        │      │  = 216秒 ≈ 3.6分钟│      │  二次函数计算    │
└─────────────────┘      └──────────────────┘      └─────────────────┘

关键参数

时间估算常量 (lib_fg.c)

参数	值	说明
`TTE_CC2CV_SOC`	7000	CC→CV分界点 (70%)
`TTE_DEFAULT_CC_CURRENT`	4000 mA	默认CC充电电流
`TTE_CC_TIME_SEC`	2700秒	CC阶段典型时长
`TTE_CV_TIME_SEC`	2000秒	CV阶段典型时长
`TTE_STAGE_SHIFT`	100	CV阶段二次函数偏移

电流阈值 (lib_fg.c)

参数	值	说明
`CALC_TIME_CURRENT_TH`	30 mA	静置判定阈值
`DISCH_CURRENT_TH`	70 mA	放电判定阈值
`MW_CHG_CURR`	30 mA	满充后充电电流阈值
`MW_IDLE_CURR`	-50 mA	静置电流下限

平滑参数

参数	值	说明
`TIMENUM`	5	采样平均次数
`FG_SHORT_AVG_CNTR`	15	短时电流平均窗口
`FG_LONG_AVG_CNTR`	45	长时电流平均窗口

GPM调整参数 (flash/sbs.c Mode 0)

参数	值	说明
`GPM_ATTFADJMUL`	40	SOC>75%时的时间调整分子
`GPM_ATTFADJDIV`	25	SOC>75%时的时间调整分母

1 2	// Mode 0 修正公式 (SOC > 75%) 调整值 = (100 - SOC) × 40 / 25

调试方法

1. 启用调试日志

// lib_fg.c 中启用
#define LIB_FG_MSG   1   // 开启时间估算日志

// 日志输出示例:
// oz8806_time_estimation: imode=1, curr=1500mA, rsoc=4500, tte=3650sec

2. 寄存器读取验证

通过I2C读取关键寄存器：

# 读取预估时间
i2c_read 0x13  # ATTF - 应返回分钟数

# 读取平均电流
i2c_read 0x0B  # AVGCURR - 确认充电电流

# 读取SOC
i2c_read 0x0D  # RSOC - 确认当前SOC

3. 计算验证

// 手动验证计算
int expected_time = (10000 - rsoc) * TTE_CC_TIME_SEC / 10000;
expected_time = expected_time * TTE_DEFAULT_CC_CURRENT / current_mA;
expected_time = expected_time + TTE_CV_TIME_SEC;

4. 调试检查点

检查点	预期值	异常排查
充电时ATTF	> 0	检查适配器状态
SOC=0时ATTF	≈ CC+CV总时间	检查DSNCAP配置
SOC=100时ATTF	0 或递减	检查充电结束判定
放电时ATTE	> 0	检查放电状态

5. 常见波形观察

使用示波器或数据记录观察：

正常充电曲线示例:
SOC:  0%  →  10%  →  30%  →  50%  →  70%  →  90%  →  100%
TTF:  90m  →  80m  →  65m  →  50m  →  35m  →  20m  →   0m
      └──── CC阶段 ────┘    └────── CV阶段 ────────┘

常见问题

Q1: ATTF返回值为0

可能原因:

未在充电状态
电流小于阈值(30mA)
fg_est_time_sec < 0

排查步骤:

// 检查适配器状态
if (g_adapter_status != O2_CHARGER_AC) {
    printf("未连接充电器\r\n");
}

// 检查电流
if (batt_info.fCurr < 30) {
    printf("充电电流太小\r\n");
}

// 检查预估变量
printf("fg_est_time_sec = %d\r\n", fg_est_time_sec);

Q2: 预估时间偏差大

可能原因:

充电电流波动大
温度影响
电池老化

优化方法:

检查充电曲线是否符合CC-CV特性
调整TTE_CC_TIME_SEC和TTE_CV_TIME_SEC
检查O2_CONFIG_EOC充电截止电流配置

Q3: 模式切换时预估重置

现象:

拔插充电器时预估时间变为负值

原因: 这是正常行为 - 模式切换时fg_est_time_sec被重置为-1

预期恢复时间: 约5秒后恢复正常预估

Q4: MODE 0和MODE 1结果不一致

原因: 两种模式算法不同

Mode 0: 简单线性 (剩余容量×60)/电流
Mode 1: CC-CV分阶段，考虑充电曲线特性

建议: 使用Mode 1(推荐)以获得更精确的预估

配置示例

标准配置 (Mode 1)

// lib/lib_fg.c
#define TIME_ESTIMATION_MODE    1

// CC-CV分界点: 70% SOC
#define TTE_CC2CV_SOC           7000

// 针对4000mAh电池 @ 2000mA充电
#define TTE_DEFAULT_CC_CURRENT   2000    // mA
#define TTE_CC_TIME_SEC          1890    // (7000/10000)*2700*2000/4000 ≈ 1890s
#define TTE_CV_TIME_SEC          1500    // CV阶段约25分钟

快速充电配置

// 针对快充充电器 @ 4000mA
#define TTE_DEFAULT_CC_CURRENT   4000    // mA
#define TTE_CC_TIME_SEC          2700    // 典型值
#define TTE_CV_TIME_SEC          2000    // 典型值

版本信息

版本	日期	说明
v1.0	2025-12	初始版本，支持CC-CV分阶段预估
v1.1	2026-02	优化充放电阻抗曲线参数

文档生成日期: 2026-03-25

满充时间预估功能说明

目录

功能概述

特性

文件位置

原理说明

计算模式选择

Mode 1 算法原理

1. 充电阶段识别

2. CC阶段时间计算

3. CV阶段时间计算

接口定义

SBS寄存器

数据源寄存器

外部变量

数据流程

完整调用链

内部计算流程

fg_time_estimation() 分支逻辑

关键参数

时间估算常量 (lib_fg.c)

电流阈值 (lib_fg.c)

平滑参数

GPM调整参数 (flash/sbs.c Mode 0)

调试方法

1. 启用调试日志

2. 寄存器读取验证

3. 计算验证

4. 调试检查点

5. 常见波形观察

常见问题

Q1: ATTF返回值为0

Q2: 预估时间偏差大

Q3: 模式切换时预估重置

Q4: MODE 0和MODE 1结果不一致

配置示例

标准配置 (Mode 1)

快速充电配置

版本信息