Cải thiện độ chính xác của phép đo nhiệt độ trong hệ thống giám sát pin
Như đã đề cập trong bài viết" Theo dõi pin thế hệ tiếp theo: Cách cải thiện độ an toàn của pin trong khi cải thiện độ chính xác và kéo dài thời gian chạy" ;, việc giám sát chính xác điện áp, dòng điện và nhiệt độ của pin giúp đảm bảo rằng pin phù hợp với sử dụng trong máy hút bụi, máy hút bụi, Hoạt động an toàn của các hệ thống cho hàng tiêu dùng hàng loạt như dụng cụ điện và xe đạp điện. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ nghiên cứu sâu hơn về giám sát nhiệt độ của pin lithium, bao gồm cả cấu hình chính xác của hệ thống để vận hành an toàn.
Khi pin lithium được vận hành ngoài phạm vi nhiệt độ do nhà sản xuất pin quy định, sẽ có nguy cơ thoát nhiệt, cuối cùng có thể gây cháy hoặc nổ. Do đó, để đảm bảo an toàn của hệ thống và đáp ứng các yêu cầu của các tiêu chuẩn khác nhau, pin phải được vô hiệu hóa bất cứ khi nào nhiệt độ của pin vượt quá phạm vi nhiệt độ quy định. Tuy nhiên, biết khi nào nên tắt pin phụ thuộc vào độ chính xác của hệ thống con đo nhiệt độ bộ bảo vệ và màn hình pin, điều này rất cần thiết để đảm bảo hoạt động an toàn của hệ thống.
Các sản phẩm mới nhất trong loạt thiết bị bảo vệ và giám sát pin của Texas Instruments, BQ76942 (3 pin trong loạt [3S], lên đến 10S) và BQ76952 (lên đến 3S đến 16S), tích hợp một tín hiệu tương tự delta-sigma 16 bit / 24 bit - bộ chuyển đổi kỹ thuật số (ADC)), ghép kênh giữa các phép đo điện áp khác nhau, bao gồm đo nhiệt độ chip bên trong và nhiệt điện trở bên ngoài.
BQ76942 (10S) và BQ76952 (16S) bao gồm phép đo nhiệt độ chip bên trong dựa trên ADC sử dụng tham chiếu bên trong của nó để đo điện áp ΔVBE. Điện áp này được chuyển đổi thành số đọc nhiệt độ, có thể đọc được thông qua giao diện truyền thông nối tiếp.
Cả hai màn hình pin đều hỗ trợ đo nhiệt độ bằng cách sử dụng nhiệt điện trở bên ngoài trên tối đa 9 chân thiết bị, giúp các nhà thiết kế hệ thống linh hoạt hơn trong việc chọn vị trí đo nhiệt độ trong bộ pin. Các giá trị đo nhiệt điện trở riêng biệt và đọc nhiệt độ chip bên trong có thể được chỉ định để sử dụng làm nhiệt độ pin, nhiệt độ bóng bán dẫn hiệu ứng trường (FET) hoặc không.
Hệ thống phụ bảo vệ sử dụng giá trị đo được chỉ định là nhiệt độ pin để xác định nhiệt độ pin quá cao / thấp trong khi sạc hoặc nhiệt độ quá cao / thấp trong quá trình xả và để xác định xem có cho phép cân bằng pin hay không. Nhiệt điện trở chỉ định nhiệt độ FET được sử dụng để xác định FET quá nhiệt. Bất kỳ điện trở nhiệt nào được kích hoạt nhưng không được chỉ định cho pin hoặc nhiệt độ FET sẽ được sử dụng để báo cáo nhiệt độ, nhưng sẽ không được hệ thống con bảo vệ sử dụng.
Nhiệt độ bên trong chip cũng xác định xem có cho phép cân bằng pin hay không và liệu thiết bị có nên được đặt ở trạng thái tắt để tránh hoạt động sai khi vượt quá phạm vi nhiệt độ hoạt động được chỉ định hay không.
Nhiệt điện trở được đo khi kết nối với điện trở kéo lên bên trong được kết nối với bộ điều chỉnh điện áp thả thấp REG18 (~ 1.8V), như thể hiện trong Hình 1.
Trong quá trình hoạt động, thiết bị sử dụng một điện trở kéo lên bên trong có thể lập trình đến 18kΩ hoặc 180kΩ, tự động phân cực một nhiệt điện trở tại một thời điểm. Điện trở kéo lên được đo trong quá trình gỡ lỗi tại nhà máy và giá trị của nó được lưu trữ kỹ thuật số trong thiết bị để tính toán nhiệt độ.
Điện áp ADC sử dụng điện áp REG18 làm tham chiếu để đo điện áp chân nhiệt điện trở theo tỷ lệ. Điện áp trên mỗi nhiệt điện trở được đo sau mỗi một đến ba chu kỳ đo. Giá trị đếm ADC ban đầu có thể được lấy thông qua lệnh con DASTATUS6 (). Ở chế độ bình thường, thiết bị chuyển các phép đo này thành nhiệt độ sau mỗi 250ms; ở chế độ ngủ, thiết bị chuyển đổi các phép đo này thành nhiệt độ cho mọi phép đo khác.
BQ76942 và BQ76952 sử dụng đa thức bậc năm dựa trên các phép đo ADC để tính toán nhiệt độ. Các thiết bị này bao gồm các hệ số đa thức mặc định cho:
● Nhiệt điện trở Semitec 103-AT với điện trở kéo lên 18kΩ (10kΩ ở 25 ° C, B25 / 85=3,435 k).
● Nhiệt điện trở Semitec 204AP-2 với điện trở kéo lên 180kΩ (200kΩ ở 25 ° C, B25 / 85=4.470 k).
Hệ số tùy chỉnh được tối ưu hóa để sử dụng với các nhiệt điện trở khác cũng có thể được ghi vào thanh ghi hoặc bộ nhớ có thể lập trình một lần.
Nhiệt độ được tính toán bởi mỗi nhiệt điện trở được kích hoạt bằng đơn vị 0,1 ° K và có thể được đọc bằng cách sử dụng giao diện truyền thông nối tiếp.
Tóm lại là
Màn hình và bảo vệ pin BQ76942 và BQ76952 bao gồm một hệ thống con đo lường hiệu suất cao. Hệ thống con này tích hợp phép đo nhiệt độ chip bên trong và hỗ trợ tới 9 nhiệt điện trở bên ngoài để đo nhiệt độ pin hoặc FET. Các thiết bị này có thể được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau như công cụ điện và xe đạp điện để đảm bảo an toàn cho hệ thống bằng cách theo dõi nhiệt độ của pin và vô hiệu hóa bộ pin khi tình huống trở nên nguy hiểm.
