电池管理系统的低功耗、多路温度测量

锂离子电池包需要一个良好的电池管理系统，用于监测电池电压和电池温度。如果没有这个监控功能，系统可能发生温度失控，导致电池爆炸。本文介绍了一个低功耗电路，可以测量多达12个热敏电阻的温度。它对复用器供电并进行配置，没有温度测量的情况下，复用器进入关断模式以节省功耗。

高压、多节电池串联组成的电池包主要用于电动汽车、混合动力车、电动自行车、电动工具等设备。由于它们的高能量密度，锂离子电池得到了广泛应用。这些高能量电池组需要一个良好的电池管理系统，用于检测多节电池的电压以及电池温度。如果没有这个监控功能，系统可能发生温度失控，导致电池爆炸。

电池包的数据采集IC用于测量多节电池的电压(通常为12节)，但它们最多扫描、测量两个温度点。本文介绍了一种低功耗电路，可测量最多达12个热敏电阻的温度。它对复用器供电并进行配置，没有温度测量的情况下，复用器进入关断模式以节省功耗。

图1所示低功耗电路对电池包内部的每节电池进行扫描和测量，两片MAX382复用器将12个热敏电阻切换到数据采集芯片的输入端(如MAX11068或MAX17830)，每次采集2个热敏电阻的数值，共6组。数据采集IC提供热敏电阻偏压，并对复用器供电且控制它们的开关和使能/禁止。

图1. 利用两片MAX382复用器，数据采集IC可监测多点温度。图中，100pF电容与热敏电阻并联，滤除噪声。

热敏电阻的偏压由数据采集IC的‘热电源’输出(THRM)提供，这种配置有助于节省功耗，因为禁止辅助输入终止扫描时，内部开关禁止THRM。注意，无需测量外部温度传感器时，应该禁用/关断(不扫描)外部输入。将THRM连接到复用器的使能输入，无需温度测量时，将复用器置于关断模式以节省功耗。不对辅助输入扫描时，两个复用器仅从VAA消耗0.56µA电流。THRM仅在辅助输入扫描时在非常短的时间内使能复用器(即当需要温度测量时)。数据采集芯片的GPIO (通用输入/输出)口在12个热敏电阻间切换辅助输入。

THRM、AUXIN1和AUXIN2波形图(图2)给出了只有THRM使能条件下的最大采集时间(大约700µs)，最大时间仅用于说明。实际采集的建立时间由软件编程设定，应使AUXIN_端的电容有足够的建立时间。

图2. 图中波形显示只有当系统启动一次输入通道扫描时，THRM、AUXIN1和AUXIN2才使能。

利用图1电路和伪码(表2)，读取不同温度下的ADC输出。表1给出了数据采集IC在带有/不带复用器时的输出对比，并列示了百分比误差。

误差(%) = [(带有复用器时的ADC输出) - (不带复用器时的ADC输出)]/4096 × 100 (其中4096是十进制满量程ADC值)。复用器导通电阻引入误差，为保持最小的导通电阻，一般使用阻值相对较高(高温下)的热敏电阻(村田热敏电阻100kΩ，NXFT15WF104FA2B050)。

审核编辑：郭婷