技术分享-如何提高电池管理系统中的温度测量精度。

2020-08-22 10:21 ryder

锂电池在超出电池制造商规则的温度规模工作时,有发生热失控的风险,最终可能导致起火或爆破。因而,为保证体系安全并契合各种标准要求,每当电池温度超出指定温度规模时,有必要禁用电池。可是,了解何时禁用电池取决于电池监控器和维护器温度丈量子体系的准确性,这对于保证体系安全运转至关重要。
 
正如《下一代电池监控器:如何在进步精度和延伸运转时刻的同时进步电池的安全性》这篇文章所提到的,准确监控电池电压、电流和温度有助于保证适用于包括真空吸尘器、电动工具和电动自行车等群众消费品的体系安全运转。在本文中,咱们将更深化地研究锂电池的温度监控,包括体系安全运转的正确装备。
 
德州仪器电池监控器和维护器系列的最新产品BQ76942(3个电池串联[3S],高达10S)和BQ76952(高达3S至16S),集成了16位/ 24位Δ-Σ模数转换器(ADC),在各种电压丈量之间进行多路复用,包括丈量内部芯片温度和外部热敏电阻。
 
两款电池监控器均支撑运用多达9个器材引脚上的外部热敏电阻进行温度丈量,这能够让体系规划人员更灵敏地选择在电池组中何处丈量温度。可指定单独的热敏电阻丈量值和内部芯片温度读数,以用作电池温度、场效应晶体管(FET)温度或两者均不运用。
 
BQ76942 (10S)和BQ76952 (16S) 包括一个根据 ADC 运用其内部基准丈量ΔVBE 电压的内部芯片温度丈量。该电压被转换为温度读数,可通过串行通讯接口读取。
 
 
 
维护子体系运用指定为电池温度的丈量值来辨认充电中的电池温度过高/过低或放电中温度过高/过低的情况,以及确认是否允许电池平衡。指定FET温度的热敏电阻用于辨认FET过热。任何启用但未指定用于电池或FET温度的热敏电阻都将用于温度报告,但不会被维护子体系运用。
 
热敏电阻是在连接到与REG18(~1.8V)低压差稳压器相连的内部上拉电阻时进行丈量,如图1所示。
图1:运用外部热敏电阻进行温度丈量
 
内部芯片温度还决议是否允许电池平衡,以及是否应将器材置于封闭状况,以防止在超出其指定工作温度规模时出现错误运转。
 
在运转期间,该器材运用可编程为18kΩ或180kΩ的内部上拉电阻,一次自动偏置一个热敏电阻。上拉电阻器在出厂调试期间进行丈量,其值以数字方法存储在器材中,用于温度核算。
 
电压ADC以REG18电压为基准,按比例丈量热敏电阻引脚电压。每个热敏电阻上的电压每隔一到三个丈量循环丈量一次。原始ADC计数值可通过DASTATUS6()子指令获得。在正常模式下,器材每隔250ms将这些丈量值转换为温度;在睡眠模式下,器材每隔一次丈量将这些丈量值转换为温度。
 
BQ76942 和 BQ76952采用根据ADC丈量的五阶多项式来核算温度。这些器材包括用于以下各项的默认多项式系数:
 
每个启用的热敏电阻核算的温度以0.1°K为单位,可通过运用串行通讯接口进行读取。
 
运用180kΩ上拉电阻的Semitec 204AP-2热敏电阻(25°C时200kΩ,B25/85 = 4,470 k)。
 
运用18kΩ上拉电阻的Semitec 103-AT热敏电阻(25°C时10kΩ,B25/85 = 3,435 k)。
 
为与其他热敏电阻合作运用而优化的自定义系数也可写入寄存器或一次性可编程存储器中。
 
结论
 
BQ76942 和BQ76952电池监控器和维护器包括一个高性能的丈量子体系。该子体系集成了一个内部芯片温度丈量,并支撑多达9个用于电池或FET温度丈量的外部热敏电阻。这些器材可用于比如电动工具和电动自行车等各类应用,以通过监控电池温度并在情况变得风险时禁用电池组来保证体系安全。

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