測(cè)量電池管理系統(tǒng)中的多個(gè)溫度，并節(jié)省電力

至關(guān)重要的是，鋰離子電池組必須具有良好的電池管理系統(tǒng)，用于監(jiān)測(cè)許多電池電壓和電池溫度。如果沒有這種監(jiān)控，熱失控會(huì)導(dǎo)致電池爆炸。該設(shè)計(jì)理念提出了一種低功率電路，可測(cè)量多達(dá)12個(gè)熱敏電阻的溫度。它為多路復(fù)用器供電和配置，并將多路復(fù)用器置于關(guān)斷狀態(tài)，以便在不測(cè)量溫度時(shí)節(jié)省功耗。

高壓、多節(jié)、串聯(lián)電池可用于電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車、電動(dòng)工具和許多其他設(shè)備。由于其高能量密度，鋰離子電池在這些應(yīng)用中很受歡迎。至關(guān)重要的是，這些高能電池組具有良好的電池管理系統(tǒng)，用于監(jiān)控許多電池電壓和電池溫度。如果沒有這種監(jiān)控，熱失控會(huì)導(dǎo)致電池爆炸。

目前用于電池組的數(shù)據(jù)采集IC測(cè)量多個(gè)電池電壓（通常為12個(gè)），但它們最多只能掃描和測(cè)量?jī)蓚€(gè)溫度。該設(shè)計(jì)理念提出了一種低功率電路，可測(cè)量多達(dá)12個(gè)熱敏電阻的溫度。它為多路復(fù)用器供電，并將多路復(fù)用器置于關(guān)斷狀態(tài)，以便在不測(cè)量溫度時(shí)節(jié)省功耗。

圖1所示的低功耗電路掃描并測(cè)量電池中所有電池的溫度。兩個(gè)MAX382多路復(fù)用器將12個(gè)熱敏電阻切換到數(shù)據(jù)采集IC（如MAX11068或MAX17830）的兩個(gè)輔助輸入端，一次兩個(gè)熱敏電阻，分為六對(duì)。數(shù)據(jù)采集IC為熱敏電阻提供偏置，同時(shí)為多路復(fù)用器供電并控制其開關(guān)和使能/禁用功能。

圖1.兩個(gè)MAX382多路復(fù)用器使該數(shù)據(jù)采集IC能夠監(jiān)測(cè)更多的溫度。這里，一個(gè)與熱敏電阻并聯(lián)的100pF電容用于濾除噪聲。

熱敏電阻偏置于數(shù)據(jù)采集IC的熱電源輸出（THRM）。此配置可節(jié)省功耗，因?yàn)楫?dāng)禁用輔助輸入進(jìn)行掃描時(shí)，內(nèi)部開關(guān)會(huì)禁用 THRM。請(qǐng)注意，當(dāng)不需要測(cè)量外部溫度檢測(cè)設(shè)備時(shí)，應(yīng)禁用（不掃描）這些輔助輸入。將 THRM 連接到多路復(fù)用器使能輸入可在不需要溫度測(cè)量時(shí)將多路復(fù)用器置于關(guān)斷模式，從而節(jié)省額外功耗。當(dāng)輔助輸入未被掃描時(shí)，兩個(gè)多路復(fù)用器僅從V吸收0.56μA機(jī) 管 局.THRM 僅在掃描輔助輸入時(shí)的短暫間隔內(nèi)（即需要溫度測(cè)量時(shí)）啟用多路復(fù)用器。數(shù)據(jù)采集IC的GPIO端口在12個(gè)熱敏電阻之間切換輔助輸入。

THRM、AUXIN1 和 AUXIN2 波形的示波器（圖 2）顯示，THRM 僅在最大采集時(shí)間 （~700μs） 下啟用。此最長(zhǎng)時(shí)間在此處僅用于說明。采集的實(shí)際建立時(shí)間可通過軟件編程，應(yīng)確定，以便AUXIN_電容有足夠的時(shí)間建立。

圖2.此示波器照片顯示，僅當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)輸入通道掃描時(shí)，才會(huì)啟用 THRM、AUXIN1 和 AUXIN2。

使用圖1所示電路和偽代碼（表2），在不同溫度下讀取ADC的輸出。表1比較了帶和不帶多路復(fù)用器的數(shù)據(jù)采集IC的輸出，并以百分比表示誤差。誤差 （%） = [（帶多路復(fù)用器的 ADC 輸出）-（不帶多路復(fù)用器的 ADC 輸出）]/4096 × 100（其中 4096 是以十進(jìn)制表示的滿量程 ADC 值）。多路復(fù)用器的導(dǎo)通電阻會(huì)導(dǎo)致誤差。為了最小化導(dǎo)通電阻，使用了電阻相對(duì)較高（在較高溫度下）的熱敏電阻（村田熱敏電阻100kΩ、NXFT15WF104FA2B050）。