责任编辑：万翀Power Management电池管理系统的温度测量 Kishore Racherla Maxim公司Temperature Measurement for Battery Management System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。关键词：电池管理系统；锂离子；温度测量；多路复用器；数据采集DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2012.8.010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。本文表1 ADC输出随温度的变化（带/不带复用器）Temperature-30-2001025406080100125Data-Acquisition IC Data-Acquisition Output with Multiplexer IC Output Without Multiplexer （HEX）（HEX）F27F27EA1E9EC65C70AD0AD57F67F456055A2EB2E318C18D0D60D006A065Error （%）00.07-0.27-0.120.050.150.19-0.020.150.122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个热敏电阻图1 利用两片MAX382复用器，数据采集IC可监测多点温度图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，这种下转46www.eepw.com.cn2012.871435830电源管理责任编辑：万翀前文描述的计算方法，得到电池电压的平均值及电压与平均值偏差最大的电池，并判断此电池电压是高于平均值或者低于平均值的。如果是高于平均值，那么闭合连接于该节电池的开关，使得电流流过与该节电池连接的次级线圈。闭合一段时间后，断开该开关，同时闭合与初级线圈连接的开关，实现能量的转移。反之，如果此电池电压是低于平均值的，那么先闭合初级线圈，再闭合次级线圈。以上构成一个控制周期，不断地循环进行。 图5 程序流程图上接43结语本文是基于变压器通过实现能量转移的方式来实现电池之间的主动均衡的。通过主动均衡的方式可以避免过充电和过放电的现象产生，从而大大提高电池的寿命和使用效率。在今后的电动汽车的发展中，电池管理系统的研发将会是重中之重。参考文献：[1] 一种基于变压器的电动汽车电池主动均衡方案设计[EB/OL].http://www.345a.com/news/2/ev_7640.html[2] 谭晓军.电动汽车动力电池管理系统设计[M].广州:中山大学出版社,2011[3] Infineon Technologies AG. XC878CLM User Manual[Z].Infineon Technologies AG,2008[4] Infineon Technologies AG. XC2786X Data Sheet[Z].Infineon Technologies AG,2008[5] 吴志红,朱元,王光宇.英飞凌16位单片机XC164CS的原理与基础应用[M].上海:同济大学出版社,2006-05 配置有助于节省功耗，因为禁止辅助输入终将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WriteTHRM、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。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）。参考文献：[1] MAX382 Datasheet[Z].Maxim Integrated Products[2] MAX11068 Datasheet[Z].Maxim Integrated Products[3] MAX17830 Datasheet[Z].Maxim Integrated Products表2 伪代码CommandPurposeInitialization. This command sets the device address of the first part in the chain. All other parts in the chain are then assigned an automatically incremented address.Initialization. Used to determine the Read/WriteHELLOALL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number of devices in the stack.Initialization. This command tells each SETLASTADDRESSMAX11068 in an SMBUS ladder which device address is the last one.Set AIN1EN & AIN2EN Enables AIN1 and AIN2 channels for in ADCCFG registerscanning.Sets the acquisition settling time （from Set AINCFG_ bits in 5.3µs to 339.2µs） for the auxiliary ACQCFG registeranalog channels.Set GPIO as output, and The GPIO output values decide which set the GPIO output thermistor is selected for scanning, as values by writing to the GPIO is tied to the select pins of the GPIO registermultiplexer.Set the SCAN bit in the This command starts the conversion SCANCTRL register process of the inputs.（0x0D）Read AIN1 （0x40） Used to read conversion results from and AIN2 （0x41） the temperature-sensing device registersselected by GPIO.ROLLCALLReadWriteWriteWriteWriteWriteRead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。助输入。/输出）口在12个热敏电阻间切换辅74462012.8www.eepw.com.cn