BQ769x2温度采样配置及其温度模型系数计算

{本文由家电维修技术小编收集整理资料}BQx2是TI新一代的多串数模拟前端(AnalogFrontEnd,AFE)芯片。因为其具有采样精度高，集成高边驱动，功耗小，保护功能丰富，支持乱序上电，最高支持S电池，均衡能力强等诸多优点而被广泛应用在电动两轮车，电动工具，储能等多种应用的BMS方案中。温度对于锂电池的容量，寿命，电量(StateOfCharge,SOC)计算以及安全等都有着重要影响，因此对AFE的温度采样通道数的需求越来越高，BQx2提供了9路温度采样以及1路内部温度采样，丰富的温度采样资源极大满足了用户对于温度监控的需求。因BQx2内置不同温度模型，支持应用不同类型的热敏电阻，为方便用户理解和使用，本文将简要介绍BQx2的温度采样功能及其使用配置，以及针对不同型号热敏电阻，使用TI提供的热敏电阻温度优化器计算热敏电阻系数的使用说明。1.BQx2温度采样配置1.1BQx2温度采样简介温度在锂电池的容量，寿命，电量(StateOfCharge,SOC)计算以及安全等方面都扮演着极其重要的角色，因此电池管理*(BatteryManagementSystem,BMS)需要对锂电池组的温度进行实时的检测与监控，根据采集到的温度采取对应的动作，如当充电过程中，温度过高超过设定阈值时，BMS需要关断充电FET。而对于中大型的锂电池组，因为电芯数量较多，单个温度采样点很难采集到电池包的最恶劣温度情况，因此需要更多温度采样通道分布在电池包不同位置以更精确采集到电池包内部不同位置电芯的温度。BQx2作为TI新一代的模拟前端(AnalogFrontEnd,AFE)，拥有非常丰富的温度采样资源，包括1路内部温度采样，以及最多可支持9路外部温度采样。1.1.1内置温度采样BQx2集成了1路内部温度采样。通过配置，该内部温度采样的结果既可以作为电池温度，也可以作为FET温度。1.1.2外部温度采样BQx2通过配置多功能引脚(TS1,TS2,TS3,CFETOFF,DFETOFF,ALERT,HDQ,DCHG,andDDSG)为温度采样功能，最多可以支持9路外部温度采样。如Figure1所示。

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Figure1.外部温度采样示意图为匹配不同类型的热敏电阻，最大化利用ADC的范围，提高温度采样精度，BQx2的温度采样提供了两个不同的上拉电阻，通过控制Figure1内所示的S1和S2，可分别实现kΩ和kΩ的上拉电阻。例如，对于kΩ@C的热敏电阻，推荐选择K上拉电阻，对于kΩ@C的热敏电阻推荐选择K上拉电阻。1.2温度采样配置1.2.1引脚功能配置如上文所说，TS1,TS2,TS3,CFETOFF,DFETOFF,ALERT,HDQ,DCHG,andDDSG均为多功能引脚，因此为实现温度采样，需首先将对应引脚配置成温度采样功能。本文以TS1脚为例介绍温度采样的配置。通过配置Settings:Configuration:TS1PinConfig[PIN_FXN1:0]可进行引脚功能选择，如下表所示，通过将Settings:Configuration:TS1PinConfig[PIN_FXN1:0]配置为[1,1]则可以将TS1Pin配置为温度采样功能。Table1.多功能引脚功能选择

1.2.2温度模型的选择通过设置Settings:Configuration:TS1PinConfig[OPT5:4]可选择Figure1所示的上拉电阻。若配置为[0,0]，则S2导通，上拉电阻为kΩ。若配置为[0,1]，则S1导通，上拉电阻为kΩ。若配置为[1,0]，则S1，S2均关断，没有上拉电阻，作为外部电压的ADC采样用。如果内部模型不能准确适配所用热敏电阻(比如PTC)，则可以使用ADC模式并配合MCU进行温度计算。Table2.上拉电阻选择

通过设置Settings:Configuration:TS1PinConfig[OPT3:2]可选择K温度模型，K温度模型等。Table3.温度模型选择

补充说明：需要注意的是，这里的三种温度模型其实本质是一样的，只是名字上的区别。只是一般习惯上，我们会选择使用kΩ上拉电阻的通道的温度系数填写入K温度模型，选择使用kΩ上拉电阻的通道的温度系数填写入K温度模型，方便区分。但实际上可以不受名称的约束，例如用户在使用中选择了三种不同型号的NTC，并且都选择了kΩ的上拉电阻，经过计算，可以得到三组对应不同的多项式系数，则可以分别填入以上三个温度模型，实现应用三种不同型号热敏电阻在同一*中。1.2.3温度采样位置选择在一个电池*中，由于电芯和FETs的发热程度不一致，对温度的耐受程度也不一致，例如锂电池的温度范围通常在-~C，FET的温度范围则可以达到-~C，因此BMS需要对电芯和充放电FETs分别进行温度监控和保护。通过设置Settings:Configuration:TS1PinConfig[OPT1:0]可选择TS1温度采样位置以适配不同的保护阈值，如Table4所示。其他Pin脚配置方式一致。Table4.温度采样用途选择

2.温度模型及其系数计算至此，关于温度采样的所有配置已经基本完成，只剩下关于温度模型的系数计算。关于该系数的计算，TI提供了专门的GPC工具，用于优化计算热敏电阻系数，用户只需将上传一些基本信息即可，本节将具体介绍温度系数计算工具的使用步骤。2.1温度模型BQ内部是使用多项式拟合的方式实现将ADC得到的电压信息转化为温度信息的。该模型可以用如下等式抽象表示：

其中，A1-A5分别对应Calibration:(0)KTemperatureModel:Coeffa1-a5B1-B4分别对应Calibration:(0)KTemperatureModel:Coeffb1-b4Adc0对应Calibration:(0)KTemperatureModel:Adc0R对应所选择的上拉电阻阻值:K或者K2.2系数计算BQ对于K温度模型提供了与Semitec-AT匹配的多项式系数，因此若使用Semitec-AT或温度曲线与之一致的热敏电阻做温度采样时，按照上级所属选择K温度模型即可，无需重新配置多项式系数。同样，对于K温度模型提供了与SemitecAP-2匹配的多项式系数，因此若使用SemitecAP-2或温度曲线与之一致的热敏电阻做温度采样时，按照上级所属选择K温度模型即可，无需重新配置多项式系数。而对于选择其他温度-电阻特性曲线不一致的热敏电阻，TI则提供了专用的计算工具用于多项式系数的计算。该工具通过上传两个符合规范的txt文档至该工具的网页即可得到计算后的温度系数。文档一：config.txt

Figure2.txt示例如Figure2所示为config.txt文档中所包含的内容示例。其中，第一行表示所选工具类型，因为该GPC系列含有若干种工具，如用于TI电量计的GPCRA，GPCRB工具等，均共用该*，因此为方便*识别该数据是用于BQx2温度系数计算，规定该处理类型为7。第二行为上拉电阻的选择，若使用的是室温k的热敏电阻，则输入Rpullup=k，而若使用的是室温k的热敏电阻，则输入Rpullup=k。文档二：thermistor.txt以下为示例。#Resistances(Ohms)#Temperatures(degreesC)--------thermistor.txt包含了所选热敏电阻的阻值和温度信息，并且一一对应。用户在使用时须注意格式顺序与上述示例保持一致。将config.txt和thermistor.txt两个文档压缩为.zip文件，上传至以下链接：