电池管理系统（BMS）系列（四）—数据采集之温度

hudaren43

对动力电池系统而言，需要采集其电压、电流及温度三个物理量。在前两期的文章电池管理系统（BMS）系列（二）—数据采集之电压 和 电池管理系统（BMS）系列（三）—数据采集之电流中，我们已经对电压及电流信号的采集做了基本介绍，忘记的小伙伴记得回头看看哦~
本文将为大家介绍数据采集功能的最后一部分——温度信号。
在之前的文章中提到，为实现温度采集，一般需先将其转换成电压输出。首先让我们看看一种实现这种转换的实际电路。


在上面的电路中，包含一个关键元件——NTC（Negative Temperature Coefficient，负温度系数），其通常指一种具有负温度特性的热敏电阻元件，当温度升高时，阻值会降低。此外还有一个10k的定值电阻。

该电路由VREF2供电（假设为3V），当NTC在不同温度下呈现不同阻值时，会输出不同的VTEMP值。比如当NTC阻值与定值电阻相等为10k，此时VTEMP值为1.5V，根据该电压值既可反推出温度。一般温度采样功能会与单体电压采样功能借助相同的专用IC芯片实现，使用不同的引脚。


那么现在我们已经知道需要使用热敏电阻NTC作为温度采样的部件，但其实还有两个问题需要回答：一是把NTC装在哪？关系到采样值能否真实反映电池系统温度。二是应该选用什么样的NTC？这关系到采样值准不准。下面依次介绍。NTC的安装布置
单个动力锂电池模组由多个电芯组成，正常工作下电芯的温度是均匀的，而当出现异常情况时，不同电芯温度则会出现较大温差，所以每个模组布置的温度采集点通常不低于2个。

原则上，为真实反映电芯的温度变化，需把热敏电阻NTC布置在模组电芯的表面。但在实际应用中，也可以结合热仿真等来确定电池包内部温度场分布，将温度采集点布置在其它区域。典型的有如下几种：

1.    将温度采集点布置在模组的两个端板处，这样能准确地感知到头尾两片动力锂电池电芯的温度，推算出整个动力锂电池模组电芯的温度。

2.    将温度采集点布置在动力锂电池模组汇流排附近，该位置导热性能好且能直接接触电芯。

    3. 将NTC热敏电阻直接粘贴在动力锂电池模组盖板上。除了位置选择，在安装NTC时还应尽量贴合安装部位，减小由于热阻较大引起的采样不准，并根据NTC外形的不同考虑不同的连接方式。NTC的选型
BMS的温度采样精度包括两部分，一是电路本身的采样精度，二是NTC的精度。热敏电阻NTC的精度对整体温度采样精度影响很大，有两个关键特性参数需要格外注意，分别是R25和B值。

简单来说，R25就是热敏电阻在环境温度为25℃时的直流电阻值。常见的阻值有10k、47k、100k几种。R25的精度表示在此环境温度下的阻值变化范围。举个例子：25℃时，对精度±1%，10k的R25热敏电阻，其实际阻值范围即为（9.9k-10.1k）。

B值则是用来表示NTC对温度变化敏感度的物理量，即阻值对温度的变化率。B值越大，对温度的变化也就越敏感。



在实际选型中，取哪一种R25值，主要取决于想要NTC处于多大的阻值范围，且一般B值越大，R25也越大，二者之间需要平衡匹配。通常根据RT表（如下图，给出了不同温度对应的热敏电阻阻值）来确定NTC型号，确保在阻值需求范围内两个温度点之间的阻值距离要大，以提高分辨准确度。



那么至此，关于BMS数据采集功能，我们就介绍完了。如果把BMS比作人体的话，数据采集功能就相当于人体通过感官接受各种外部信息，采集到的电压、电流和温度信息为其它功能提供了基础。