Βελτιώστε την ακρίβεια μέτρησης θερμοκρασίας στο σύστημα παρακολούθησης μπαταρίας
Όπως αναφέρεται στο άρθρο"Επόμενης γενιάς Παρακολούθηση μπαταρίας: Πώς να βελτιώσετε την ασφάλεια της μπαταρίας βελτιώνοντας την ακρίβεια και την παράταση του χρόνου λειτουργίας", η ακριβής παρακολούθηση της τάσης, του ρεύματος και της θερμοκρασίας της μπαταρίας διασφαλίζει ότι είναι κατάλληλη για χρήση σε ηλεκτρικές σκούπες, ηλεκτρικές σκούπες, Η ασφαλής λειτουργία συστημάτων για μαζικά καταναλωτικά αγαθά όπως ηλεκτρικά εργαλεία και ηλεκτρικά ποδήλατα. Σε αυτό το άρθρο, θα μελετήσουμε την παρακολούθηση θερμοκρασίας των μπαταριών λιθίου σε μεγαλύτερο βάθος, συμπεριλαμβανομένης της σωστής διαμόρφωσης του συστήματος για ασφαλή λειτουργία.
Όταν η μπαταρία λιθίου λειτουργεί εκτός του εύρους θερμοκρασίας που καθορίζεται από τον κατασκευαστή της μπαταρίας, υπάρχει κίνδυνος θερμικής διαρροής, η οποία μπορεί τελικά να προκαλέσει πυρκαγιά ή έκρηξη. Επομένως, προκειμένου να διασφαλιστεί η ασφάλεια του συστήματος και να πληρούνται οι απαιτήσεις διαφόρων προτύπων, η μπαταρία πρέπει να απενεργοποιείται κάθε φορά που η θερμοκρασία της μπαταρίας υπερβαίνει το καθορισμένο εύρος θερμοκρασίας. Ωστόσο, το να γνωρίζετε πότε πρέπει να απενεργοποιήσετε την μπαταρία εξαρτάται από την ακρίβεια του υποσυστήματος μέτρησης θερμοκρασίας της οθόνης μπαταρίας και του προστατευτικού, κάτι που είναι απαραίτητο για τη διασφάλιση της ασφαλούς λειτουργίας του συστήματος.
Τα τελευταία προϊόντα της σειράς οθόνης και προστατευτικών μπαταριών Texas Instruments, BQ76942 (3 μπαταρίες σε σειρά [3S], έως 10S) και BQ76952 (έως 3S έως 16S), ενσωματώνουν ένα αναλογικό δέλτα-σίγμα 16-bit/24-bit -μετατροπέας σε ψηφιακό (ADC) ), πολυπλεξία μεταξύ διαφόρων μετρήσεων τάσης, συμπεριλαμβανομένης της μέτρησης της εσωτερικής θερμοκρασίας του τσιπ και του εξωτερικού θερμίστορ.
Το BQ76942 (10S) και το BQ76952 (16S) περιλαμβάνουν μια εσωτερική μέτρηση θερμοκρασίας τσιπ βασισμένη στο ADC χρησιμοποιώντας την εσωτερική του αναφορά για τη μέτρηση της τάσης ΔVBE. Αυτή η τάση μετατρέπεται σε ένδειξη θερμοκρασίας, η οποία μπορεί να διαβαστεί μέσω της σειριακής διεπαφής επικοινωνίας.
Και οι δύο οθόνες μπαταρίας υποστηρίζουν μέτρηση θερμοκρασίας χρησιμοποιώντας εξωτερικά θερμίστορ σε έως και 9 ακροδέκτες συσκευής, γεγονός που δίνει στους σχεδιαστές του συστήματος μεγαλύτερη ευελιξία στην επιλογή του σημείου μέτρησης της θερμοκρασίας στη μπαταρία. Ξεχωριστές τιμές μέτρησης θερμίστορ και μετρήσεις εσωτερικής θερμοκρασίας τσιπ μπορούν να καθοριστούν για χρήση ως θερμοκρασία μπαταρίας, θερμοκρασία τρανζίστορ εφέ πεδίου (FET) ή κανένα από τα δύο.
Το υποσύστημα προστασίας χρησιμοποιεί τη μετρούμενη τιμή που ορίζεται ως θερμοκρασία μπαταρίας για να προσδιορίσει ότι η θερμοκρασία της μπαταρίας είναι πολύ υψηλή/χαμηλή κατά τη φόρτιση ή η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή/χαμηλή κατά την εκφόρτιση και για να καθορίσει εάν θα επιτρέπεται η εξισορρόπηση της μπαταρίας. Το θερμίστορ που καθορίζει τη θερμοκρασία FET χρησιμοποιείται για την αναγνώριση της υπερθέρμανσης FET. Κάθε θερμίστορ που είναι ενεργοποιημένο αλλά δεν έχει καθοριστεί για θερμοκρασία μπαταρίας ή FET θα χρησιμοποιηθεί για την αναφορά θερμοκρασίας, αλλά δεν θα χρησιμοποιηθεί από το υποσύστημα προστασίας.
Η εσωτερική θερμοκρασία του τσιπ καθορίζει επίσης εάν επιτρέπεται η εξισορρόπηση της μπαταρίας και εάν η συσκευή πρέπει να τεθεί σε κατάσταση απενεργοποίησης για να αποφευχθεί η εσφαλμένη λειτουργία όταν υπερβαίνει το καθορισμένο εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας.
Το θερμίστορ μετριέται όταν συνδέεται με την εσωτερική αντίσταση έλξης που είναι συνδεδεμένη με τον ρυθμιστή χαμηλής τάσης πτώσης REG18 (~1,8V), όπως φαίνεται στο Σχήμα 1.
Κατά τη λειτουργία, η συσκευή χρησιμοποιεί μια εσωτερική αντίσταση έλξης προγραμματιζόμενη στα 18kΩ ή 180kΩ, ωθώντας αυτόματα ένα θερμίστορ τη φορά. Η αντίσταση έλξης μετριέται κατά τον εργοστασιακό εντοπισμό σφαλμάτων και η τιμή της αποθηκεύεται ψηφιακά στη συσκευή για τον υπολογισμό της θερμοκρασίας.
Το ADC τάσης χρησιμοποιεί την τάση REG18 ως αναφορά για τη μέτρηση της τάσης της ακίδας του θερμίστορ αναλογικά. Η τάση σε κάθε θερμίστορ μετράται κάθε έναν έως τρεις κύκλους μέτρησης. Η αρχική τιμή μέτρησης ADC μπορεί να ληφθεί μέσω της υποεντολής DASTATUS6(). Σε κανονική λειτουργία, η συσκευή μετατρέπει αυτές τις μετρήσεις σε θερμοκρασία κάθε 250 ms. σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας, η συσκευή μετατρέπει αυτές τις μετρήσεις σε θερμοκρασία κάθε άλλη μέτρηση.
Τα BQ76942 και BQ76952 χρησιμοποιούν πολυώνυμα πέμπτης τάξης που βασίζονται σε μετρήσεις ADC για τον υπολογισμό της θερμοκρασίας. Αυτές οι συσκευές περιλαμβάνουν προεπιλεγμένους πολυωνυμικούς συντελεστές για:
● Θερμίστορ Semitec 103-AT με αντίσταση έλξης 18kΩ (10kΩ στους 25°C, B25/85=3.435 k).
● Θερμίστορ Semitec 204AP-2 με αντίσταση έλξης 180kΩ (200kΩ στους 25°C, B25/85=4.470 k).
Οι προσαρμοσμένοι συντελεστές που έχουν βελτιστοποιηθεί για χρήση με άλλα θερμίστορ μπορούν επίσης να εγγραφούν σε καταχωρητές ή εφάπαξ προγραμματιζόμενες μνήμες.
Η θερμοκρασία που υπολογίζεται από κάθε ενεργοποιημένο θερμίστορ είναι σε μονάδες 0,1°K και μπορεί να διαβαστεί χρησιμοποιώντας τη σειριακή διεπαφή επικοινωνίας.
Συμπερασματικά
Οι οθόνες και τα προστατευτικά μπαταριών BQ76942 και BQ76952 περιλαμβάνουν ένα υποσύστημα μέτρησης υψηλής απόδοσης. Αυτό το υποσύστημα ενσωματώνει μια εσωτερική μέτρηση θερμοκρασίας τσιπ και υποστηρίζει έως και 9 εξωτερικά θερμίστορ για μέτρηση θερμοκρασίας μπαταρίας ή FET. Αυτές οι συσκευές μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορες εφαρμογές όπως ηλεκτρικά εργαλεία και ηλεκτρικά ποδήλατα για να διασφαλιστεί η ασφάλεια του συστήματος παρακολουθώντας τη θερμοκρασία της μπαταρίας και απενεργοποιώντας τη μπαταρία όταν η κατάσταση γίνεται επικίνδυνη.
