배터리 모니터링 시스템의 온도 측정 정확도 향상
& quot;차세대 배터리 모니터: 정확도를 개선하고 작동 시간을 연장하면서 배터리 안전을 개선하는 방법& ” 기사에서 언급했듯이 배터리 전압, 전류 및 온도를 정확하게 모니터링하면 진공 청소기, 진공 청소기에 사용, 전동 공구 및 전기 자전거와 같은 대량 소비재 시스템의 안전한 작동. 이 기사에서는 안전한 작동을 위한 시스템의 올바른 구성을 포함하여 리튬 배터리의 온도 모니터링을 더 깊이 연구할 것입니다.
리튬 배터리는 배터리 제조사가 지정한 온도 범위를 벗어나서 작동할 경우 열폭주가 발생하여 화재나 폭발의 위험이 있습니다. 따라서 시스템의 안전을 보장하고 다양한 표준의 요구 사항을 충족하려면 배터리 온도가 지정된 온도 범위를 초과할 때마다 배터리를 비활성화해야 합니다. 그러나 배터리를 비활성화할 시기를 아는 것은 시스템의 안전한 작동을 보장하는 데 필수적인 배터리 모니터 및 보호기 온도 측정 하위 시스템의 정확도에 달려 있습니다.
Texas Instruments 배터리 모니터 및 보호기 시리즈의 최신 제품인 BQ76942(3개의 배터리 직렬[3S], 최대 10S) 및 BQ76952(최대 3S ~ 16S)는 16비트/24비트 델타-시그마 아날로그를 통합합니다. -to-디지털 변환기(ADC)), 내부 칩 온도 및 외부 서미스터 측정을 포함하여 다양한 전압 측정 간의 다중화.
BQ76942(10S) 및 BQ76952(16S)에는 ΔVBE 전압을 측정하기 위해 내부 기준을 사용하는 ADC를 기반으로 하는 내부 칩 온도 측정이 포함되어 있습니다. 이 전압은 직렬 통신 인터페이스를 통해 읽을 수 있는 온도 판독값으로 변환됩니다.
두 배터리 모니터 모두 최대 9개의 장치 핀에서 외부 서미스터를 사용하여 온도 측정을 지원하므로 시스템 설계자가 배터리 팩의 온도를 측정할 위치를 보다 유연하게 선택할 수 있습니다. 별도의 서미스터 측정값과 내부 칩 온도 판독값을 배터리 온도, 전계 효과 트랜지스터(FET) 온도 또는 둘 다로 사용하도록 지정할 수 있습니다.
보호 서브시스템은 배터리 온도로 지정된 측정값을 사용하여 충전 중 배터리 온도가 너무 높거나 낮거나 방전 중에 온도가 너무 높거나 낮음을 식별하고 배터리 밸런싱 허용 여부를 결정합니다. FET 온도를 지정하는 서미스터는 FET 과열을 식별하는 데 사용됩니다. 활성화되었지만 배터리 또는 FET 온도용으로 지정되지 않은 서미스터는 온도 보고에 사용되지만 보호 하위 시스템에서는 사용되지 않습니다.
또한 내부 칩 온도는 배터리 밸런싱이 허용되는지 여부와 장치가 지정된 작동 온도 범위를 초과할 때 오작동을 피하기 위해 장치를 꺼진 상태로 놓아야 하는지 여부를 결정합니다.
서미스터는 그림 1과 같이 REG18(~1.8V) 저드롭아웃 전압 조정기에 연결된 내부 풀업 저항에 연결될 때 측정됩니다.
작동 중에 장치는 18kΩ 또는 180kΩ으로 프로그래밍 가능한 내부 풀업 저항을 사용하여 한 번에 하나의 서미스터를 자동으로 바이어싱합니다. 풀업 저항은 공장 디버깅 중에 측정되며 그 값은 온도 계산을 위해 장치에 디지털로 저장됩니다.
전압 ADC는 REG18 전압을 기준으로 사용하여 비례적으로 서미스터 핀 전압을 측정합니다. 각 서미스터의 전압은 1~3회 측정 주기마다 측정됩니다. 원래 ADC 카운트 값은 DASTATUS6() 하위 명령을 통해 얻을 수 있습니다. 정상 모드에서 장치는 이러한 측정값을 250ms마다 온도로 변환합니다. 절전 모드에서 장치는 이러한 측정값을 다른 측정값마다 온도로 변환합니다.
BQ76942 및 BQ76952는 ADC 측정을 기반으로 하는 5차 다항식을 사용하여 온도를 계산합니다. 이러한 장치에는 다음에 대한 기본 다항식 계수가 포함됩니다.
● 18kΩ 풀업 저항이 있는 Semitec 103-AT 서미스터(25°C에서 10kΩ, B25/85=3,435k).
● 180kΩ 풀업 저항이 있는 Semitec 204AP-2 서미스터(25°C에서 200kΩ, B25/85=4,470k).
다른 서미스터와 함께 사용하도록 최적화된 맞춤형 계수는 레지스터나 일회성 프로그래밍 가능 메모리에도 기록할 수 있습니다.
활성화된 각 서미스터에 의해 계산된 온도는 0.1°K 단위이며 직렬 통신 인터페이스를 사용하여 읽을 수 있습니다.
결론적으로
BQ76942 및 BQ76952 배터리 모니터 및 보호 장치에는 고성능 측정 하위 시스템이 포함되어 있습니다. 이 하위 시스템은 내부 칩 온도 측정을 통합하고 배터리 또는 FET 온도 측정을 위해 최대 9개의 외부 서미스터를 지원합니다. 이 장치는 배터리 온도를 모니터링하고 상황이 위험할 때 배터리 팩을 비활성화하여 시스템 안전을 보장하기 위해 전동 공구 및 전기 자전거와 같은 다양한 애플리케이션에 사용할 수 있습니다.
