تحسين دقة قياس درجة الحرارة في نظام مراقبة البطارية

تحسين دقة قياس درجة الحرارة في نظام مراقبة البطارية

كما هو مذكور في مقالة&مثل ؛ جهاز مراقبة البطارية من الجيل التالي: كيفية تحسين أمان البطارية مع تحسين الدقة وإطالة وقت التشغيل&مثل ؛ تساعد المراقبة الدقيقة لجهد البطارية والتيار ودرجة الحرارة على ضمان ملاءمتها تستخدم في المكانس الكهربائية والمكانس الكهربائية والتشغيل الآمن لأنظمة السلع الاستهلاكية الجماعية مثل الأدوات الكهربائية والدراجات الكهربائية. في هذه المقالة ، سوف ندرس مراقبة درجة حرارة بطاريات الليثيوم بمزيد من العمق ، بما في ذلك التكوين الصحيح للنظام للتشغيل الآمن.

عندما يتم تشغيل بطارية الليثيوم خارج نطاق درجة الحرارة المحدد من قبل الشركة المصنعة للبطارية ، فهناك خطر الانفلات الحراري ، مما قد يؤدي في النهاية إلى نشوب حريق أو انفجار. لذلك ، من أجل ضمان سلامة النظام وتلبية متطلبات المعايير المختلفة ، يجب تعطيل البطارية كلما تجاوزت درجة حرارة البطارية نطاق درجة الحرارة المحدد. ومع ذلك ، فإن معرفة وقت تعطيل البطارية يعتمد على دقة شاشة مراقبة البطارية والنظام الفرعي لقياس درجة حرارة الواقي ، وهو أمر ضروري لضمان التشغيل الآمن للنظام.

أحدث المنتجات في سلسلة أدوات حماية ومراقبة البطارية من شركة Texas Instruments ، BQ76942 (3 بطاريات متسلسلة [3S] ، حتى 10S) و BQ76952 (حتى 3S إلى 16S) ، تدمج التناظرية 16 بت / 24 بت دلتا سيغما محول رقمي (ADC)) ، مضاعفة بين قياسات الجهد المختلفة ، بما في ذلك قياس درجة حرارة الرقاقة الداخلية والثرمستور الخارجي.

تتضمن BQ76942 (10S) و BQ76952 (16S) قياسًا لدرجة حرارة الرقاقة الداخلية بناءً على ADC باستخدام مرجعها الداخلي لقياس الجهد ΔVBE. يتم تحويل هذا الجهد إلى قراءة درجة الحرارة ، والتي يمكن قراءتها من خلال واجهة الاتصال التسلسلي.

تدعم كلتا شاشتَي البطارية قياس درجة الحرارة باستخدام مقاومات حرارية خارجية على ما يصل إلى 9 دبابيس للأجهزة ، مما يمنح مصممي النظام مزيدًا من المرونة في اختيار مكان قياس درجة الحرارة في حزمة البطارية. يمكن تحديد قيم قياس الثرمستور المنفصلة وقراءات درجة حرارة الرقاقة الداخلية لاستخدامها كدرجة حرارة للبطارية أو درجة حرارة ترانزستور تأثير المجال (FET) أو لا شيء.

يستخدم النظام الفرعي للحماية القيمة المقاسة المعينة كدرجة حرارة البطارية لتحديد درجة حرارة البطارية مرتفعة / منخفضة جدًا أثناء الشحن أو أن درجة الحرارة مرتفعة / منخفضة جدًا أثناء التفريغ ، ولتحديد ما إذا كان سيتم السماح بموازنة البطارية. يستخدم الثرمستور الذي يحدد درجة حرارة FET لتحديد ارتفاع درجة حرارة FET. سيتم استخدام أي ترمستور تم تمكينه ولكن غير مخصص للبطارية أو درجة حرارة FET للإبلاغ عن درجة الحرارة ، ولكن لن يتم استخدامه بواسطة نظام الحماية الفرعي.

تحدد درجة حرارة الرقاقة الداخلية أيضًا ما إذا كان موازنة البطارية مسموحًا بها ، وما إذا كان يجب وضع الجهاز في حالة إيقاف التشغيل لتجنب التشغيل الخاطئ عندما يتجاوز نطاق درجة حرارة التشغيل المحدد.

يتم قياس الثرمستور عند توصيله بمقاوم السحب الداخلي المتصل بمنظم الجهد المنخفض REG18 (~ 1.8V) ، كما هو موضح في الشكل 1.

أثناء التشغيل ، يستخدم الجهاز مقاومة سحب داخلية قابلة للبرمجة إلى 18kΩ أو 180kΩ ، مما يؤدي تلقائيًا إلى تحيز الثرمستور واحدًا في كل مرة. يتم قياس مقاومة السحب أثناء تصحيح أخطاء المصنع ، ويتم تخزين قيمته رقميًا في الجهاز لحساب درجة الحرارة.

يستخدم الجهد ADC الجهد REG18 كمرجع لقياس جهد دبوس الثرمستور بالتناسب. يتم قياس الجهد على كل ثرمستور كل دورة قياس واحدة إلى ثلاث. يمكن الحصول على القيمة الأصلية لحساب ADC من خلال الأمر الفرعي DASTATUS6 (). في الوضع العادي ، يحول الجهاز هذه القياسات إلى درجة حرارة كل 250 مللي ثانية ؛ في وضع السكون ، يحول الجهاز هذه القياسات إلى درجة حرارة كل قياس آخر.

يستخدم BQ76942 و BQ76952 كثيرات الحدود من الدرجة الخامسة بناءً على قياسات ADC لحساب درجة الحرارة. تشتمل هذه الأجهزة على معاملات افتراضية متعددة الحدود من أجل:

● الثرمستور Semitec 103-AT بمقاوم سحب 18kΩ (10kΩ عند 25 درجة مئوية ، B25 / 85=3435 كلفن).

● الثرمستور Semitec 204AP-2 بمقاوم سحب 180kΩ (200kΩ عند 25 درجة مئوية ، B25 / 85=4،470 كلفن).

يمكن أيضًا كتابة المعاملات المخصصة المحسّنة للاستخدام مع الثرمستورات الأخرى في سجلات أو ذكريات قابلة للبرمجة لمرة واحدة.

درجة الحرارة المحسوبة بواسطة كل ثرمستور ممكن تكون بوحدات 0.1 درجة كلفن ويمكن قراءتها باستخدام واجهة الاتصال التسلسلي.

ختاما

تشتمل شاشات وحماة BQ76942 و BQ76952 على نظام فرعي للقياس عالي الأداء. يدمج هذا النظام الفرعي قياس درجة حرارة الرقاقة الداخلية ويدعم ما يصل إلى 9 مقاييس حرارة خارجية للبطارية أو قياس درجة حرارة FET. يمكن استخدام هذه الأجهزة في تطبيقات مختلفة مثل الأدوات الكهربائية والدراجات الكهربائية لضمان سلامة النظام من خلال مراقبة درجة حرارة البطارية وتعطيل حزمة البطارية عندما يصبح الموقف خطيرًا.