电池管理系统的温度测量

摘要:锂离子电池包需要一个良好的电池管理系统,用于监测电池电压和电池温度。如果没有这个监控功能,系统可能发生温度失控,导致电池爆炸。本文介绍了一个低功耗电路,可以测量多达12个热敏电阻的温度。它对复用器供电并进行配置,没有温度测量的情况下,复用器进入关断模式以节省功耗。
高压、多节电池串联组成的电池包主要用于电动汽车、混合动力车、电动自行车、电动工具等设备。由于它们的高能量密度,锂离子电池得到了广泛应用。这些高能量电池组需要一个良好的电池管理系统,用于检测多节电池的电压以及电池温度。如果没有这个监控功能,系统可能发生温度失控,导致电池爆炸。
电池包的数据采集ic用于测量多节电池的电压(通常为12节),但它们最多扫描、测量两个温度点。本文介绍了一种低功耗电路,可测量最多达12个热敏电阻的温度。它对复用器供电并进行配置,没有温度测量的情况下,复用器进入关断模式以节省功耗。
图1所示低功耗电路对电池包内部的每节电池进行扫描和测量,两片max382复用器将12个热敏电阻切换到数据采集芯片的输入端(如max11068或max17830),每次采集2个热敏电阻的数值,共6组。数据采集ic提供热敏电阻偏压,并对复用器供电且控制它们的开关和使能/禁止。
图1. 利用两片max382复用器,数据采集ic可监测多点温度。图中,100pf电容与热敏电阻并联,滤除噪声。
热敏电阻的偏压由数据采集ic的‘热电源’输出(thrm)提供,这种配置有助于节省功耗,因为禁止辅助输入终止扫描时,内部开关禁止thrm。注意,无需测量外部温度传感器时,应该禁用/关断(不扫描)外部输入。将thrm连接到复用器的使能输入,无需温度测量时,将复用器置于关断模式以节省功耗。不对辅助输入扫描时,两个复用器仅从vaa消耗0.56µa电流。thrm仅在辅助输入扫描时在非常短的时间内使能复用器(即当需要温度测量时)。数据采集芯片的gpio(通用输入/输出)口在12个热敏电阻间切换辅助输入。
thrm、auxin1和auxin2波形图(图2)给出了只有thrm使能条件下的最大采集时间(大约700µs),最大时间仅用于说明。实际采集的建立时间由软件编程设定,应使auxin_端的电容有足够的建立时间。
图2. 图中波形显示只有当系统启动一次输入通道扫描时,thrm、auxin1和auxin2才使能。
利用图1电路和伪码(表2),读取不同温度下的adc输出。表1给出了数据采集ic在带有/不带复用器时的输出对比,并列示了百分比误差。
误差(%) = [(带有复用器时的adc输出) - (不带复用器时的adc输出)]/4096 × 100 (其中4096是十进制满量程adc值)。复用器导通电阻引入误差,为保持最小的导通电阻,一般使用阻值相对较高(高温下)的热敏电阻(村田热敏电阻100kω,nxft15wf104fa2b050)。

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