提高電池監(jiān)測系統(tǒng)中的溫度測量精度

作者：TI（德州儀器）時(shí)間：2020-05-25 來源：電子產(chǎn)品世界

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正如《下一代電池監(jiān)控器：如何在提高精度和延長運(yùn)行時(shí)間的同時(shí)提高電池的安全性》這篇文章所提到的，精確監(jiān)控電池電壓、電流和溫度有助于確保適用于包括真空吸塵器、電動(dòng)工具和電動(dòng)自行車等大眾消費(fèi)品的系統(tǒng)安全運(yùn)行。在本文中，我們將更深入地研究鋰電池的溫度監(jiān)控，包括系統(tǒng)安全運(yùn)行的正確配置。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/202005/413472.htm

當(dāng)鋰電池在超出電池制造商規(guī)定的溫度范圍工作時(shí)，有發(fā)生熱失控的風(fēng)險(xiǎn)，最終可能導(dǎo)致起火或爆炸。因此，為確保系統(tǒng)安全并符合各種標(biāo)準(zhǔn)要求，每當(dāng)電池溫度超出指定溫度范圍時(shí)，必須禁用電池。但是，了解何時(shí)禁用電池取決于電池監(jiān)控器和保護(hù)器溫度測量子系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，這對(duì)于確保系統(tǒng)安全運(yùn)行至關(guān)重要。

德州儀器電池監(jiān)控器和保護(hù)器系列的最新產(chǎn)品 BQ76942 （3個(gè)電池串聯(lián)[3S]，高達(dá)10S）和 BQ76952 （高達(dá)3S至16S），集成了16位/ 24位Δ-Σ模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），在各種電壓測量之間進(jìn)行多路復(fù)用，包括測量內(nèi)部芯片溫度和外部熱敏電阻。

BQ76942 (10S)和 BQ76952 (16S) 包含一個(gè)基于 ADC 使用其內(nèi)部基準(zhǔn)測量ΔVBE 電壓的內(nèi)部芯片溫度測量。該電壓被轉(zhuǎn)換為溫度讀數(shù)，可通過串行通信接口讀取。

兩款電池監(jiān)控器均支持使用多達(dá)9個(gè)器件引腳上的外部熱敏電阻進(jìn)行溫度測量，這可以讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員更靈活地選擇在電池組中何處測量溫度?？芍付▎为?dú)的熱敏電阻測量值和內(nèi)部芯片溫度讀數(shù)，以用作電池溫度、場效應(yīng)晶體管（FET）溫度或兩者均不使用。

保護(hù)子系統(tǒng)使用指定為電池溫度的測量值來識(shí)別充電中的電池溫度過高/過低或放電中溫度過高/過低的情況，以及確定是否允許電池平衡。指定FET溫度的熱敏電阻用于識(shí)別FET過熱。任何啟用但未指定用于電池或FET溫度的熱敏電阻都將用于溫度報(bào)告，但不會(huì)被保護(hù)子系統(tǒng)使用。

內(nèi)部芯片溫度還決定是否允許電池平衡，以及是否應(yīng)將器件置于關(guān)閉狀態(tài)，以避免在超出其指定工作溫度范圍時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤運(yùn)行。

熱敏電阻是在連接到與REG18（~1.8V）低壓差穩(wěn)壓器相連的內(nèi)部上拉電阻時(shí)進(jìn)行測量，如圖1所示。

在運(yùn)行期間，該器件使用可編程為18kΩ或180kΩ的內(nèi)部上拉電阻，一次自動(dòng)偏置一個(gè)熱敏電阻。上拉電阻器在出廠調(diào)試期間進(jìn)行測量，其值以數(shù)字方式存儲(chǔ)在器件中，用于溫度計(jì)算。

電壓ADC以REG18電壓為基準(zhǔn)，按比例測量熱敏電阻引腳電壓。每個(gè)熱敏電阻上的電壓每隔一到三個(gè)測量循環(huán)測量一次。原始ADC計(jì)數(shù)值可通過DASTATUS6()子命令獲得。在正常模式下，器件每隔250ms將這些測量值轉(zhuǎn)換為溫度；在睡眠模式下，器件每隔一次測量將這些測量值轉(zhuǎn)換為溫度。

BQ76942 和 BQ76952 采用基于ADC測量的五階多項(xiàng)式來計(jì)算溫度。這些器件包括用于以下各項(xiàng)的默認(rèn)多項(xiàng)式系數(shù)：

● 使用18kΩ上拉電阻的Semitec 103-AT熱敏電阻（25°C時(shí)10kΩ，B25/85 = 3,435 k）。

● 使用180kΩ上拉電阻的Semitec 204AP-2熱敏電阻（25°C時(shí)200kΩ，B25/85 = 4,470 k）。

為與其他熱敏電阻配合使用而優(yōu)化的自定義系數(shù)也可寫入寄存器或一次性可編程存儲(chǔ)器中。

每個(gè)啟用的熱敏電阻計(jì)算的溫度以0.1°K為單位，可通過使用串行通信接口進(jìn)行讀取。

結(jié)論

BQ76942 和 BQ76952 電池監(jiān)控器和保護(hù)器包含一個(gè)高性能的測量子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)集成了一個(gè)內(nèi)部芯片溫度測量，并支持多達(dá)9個(gè)用于電池或FET溫度測量的外部熱敏電阻。這些器件可用于諸如電動(dòng)工具和電動(dòng)自行車等各類應(yīng)用，以通過監(jiān)控電池溫度并在情況變得危險(xiǎn)時(shí)禁用電池組來確保系統(tǒng)安全。