電池管理系統(tǒng)的溫度測量

高壓、多節(jié)電池串聯(lián)組成的電池包主要用于電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力車、電動(dòng)自行車、電動(dòng)工具等設(shè)備。由于它們的高能量密度，鋰離子電池得到了廣泛應(yīng)用。這些高能量電池組需要一個(gè)良好的電池管理系統(tǒng)，用于檢測多節(jié)電池的電壓以及電池溫度。如果沒有這個(gè)監(jiān)控功能，系統(tǒng)可能發(fā)生溫度失控，導(dǎo)致電池爆炸。

電池包的數(shù)據(jù)采集IC用于測量多節(jié)電池的電壓（通常為12節(jié)），但它們最多掃描、測量兩個(gè)溫度點(diǎn)。本文介紹了一種低功耗電路，可測量最多達(dá)12個(gè)熱敏電阻的溫度。它對(duì)復(fù)用器供電并進(jìn)行配置，沒有溫度測量的情況下，復(fù)用器進(jìn)入關(guān)斷模式以節(jié)省功耗。

圖1所示低功耗電路對(duì)電池包內(nèi)部的每節(jié)電池進(jìn)行掃描和測量，兩片MAX382復(fù)用器將12個(gè)熱敏電阻切換到數(shù)據(jù)采集芯片的輸入端（如MAX11068或MAX17830），每次采集2個(gè)熱敏電阻的數(shù)值，共6組。數(shù)據(jù)采集IC提供熱敏電阻偏壓，并對(duì)復(fù)用器供電且控制它們的開關(guān)和使能/禁止。

圖1.利用兩片MAX382復(fù)用器，數(shù)據(jù)采集IC可監(jiān)測多點(diǎn)溫度。圖中，100pF電容與熱敏電阻并聯(lián)，濾除噪聲。

熱敏電阻的偏壓由數(shù)據(jù)采集IC的‘熱電源’輸出（THRM）提供，這種配置有助于節(jié)省功耗，因?yàn)榻馆o助輸入終止掃描時(shí)，內(nèi)部開關(guān)禁止THRM。注意，無需測量外部溫度傳感器時(shí)，應(yīng)該禁用/關(guān)斷（不掃描）外部輸入。將THRM連接到復(fù)用器的使能輸入，無需溫度測量時(shí)，將復(fù)用器置于關(guān)斷模式以節(jié)省功耗。不對(duì)輔助輸入掃描時(shí)，兩個(gè)復(fù)用器僅從VAA消耗0.56μA電流。THRM僅在輔助輸入掃描時(shí)在非常短的時(shí)間內(nèi)使能復(fù)用器（即當(dāng)需要溫度測量時(shí)）。數(shù)據(jù)采集芯片的GpIO（通用輸入/輸出）口在12個(gè)熱敏電阻間切換輔助輸入。

THRM、AUXIN1和AUXIN2波形圖（圖2）給出了只有THRM使能條件下的最大采集時(shí)間（大約700μs），最大時(shí)間僅用于說明。實(shí)際采集的建立時(shí)間由軟件編程設(shè)定，應(yīng)使AUXIN_端的電容有足夠的建立時(shí)間。

圖2.圖中波形顯示只有當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)一次輸入通道掃描時(shí)，THRM、AUXIN1和AUXIN2才使能。

利用圖1電路和偽碼（表2），讀取不同溫度下的ADC輸出。表1給出了數(shù)據(jù)采集IC在帶有/不帶復(fù)用器時(shí)的輸出對(duì)比，并列示了百分比誤差。

誤差（%）=［（帶有復(fù)用器時(shí)的ADC輸出）-（不帶復(fù)用器時(shí)的ADC輸出）］/4096×100（其中4096是十進(jìn)制滿量程ADC值）。復(fù)用器導(dǎo)通電阻引入誤差，為保持最小的導(dǎo)通電阻，一般使用阻值相對(duì)較高（高溫下）的熱敏電阻（村田熱敏電阻100KΩ，NXFT15WF104FA2B050）。