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電芯溫度采樣——NTC選型淺析

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:2672次  |  2019年09月09日  

電芯的溫度采樣電路,大家做的都差不多,通過(guò)ADC測(cè)量外置的NTC電阻,將電阻值換算成溫度值,這樣就獲得一個(gè)接近電芯真實(shí)溫度的模擬量。其實(shí),很多人認(rèn)為BMS硬件沒(méi)有啥技術(shù)含量,不過(guò)是把集成IC拿過(guò)來(lái)連連看,作為一個(gè)BMS硬件的從業(yè)者其實(shí)遇到這種情況也很無(wú)力,反駁的理由總是那么不怎么充分,甚至心理發(fā)虛,但又同時(shí)好想把說(shuō)這種話(huà)的人干掉;但現(xiàn)實(shí)是,大部分說(shuō)這種話(huà)的人,不是領(lǐng)導(dǎo)就是領(lǐng)導(dǎo),好吧,我忍了。


其實(shí)不用想那么多,想也沒(méi)有用,把BMS設(shè)計(jì)好了就行了。就拿溫度采樣這一塊,看起來(lái)簡(jiǎn)單,扎進(jìn)去是有一些事情要做的。


圖片1溫度采樣電路示意圖


以下淺談如何選擇合適的NTC。


BMS的溫度采樣精度包括兩部分,一是電路本身的采樣精度,二是NTC的精度。


在QCT-897中并沒(méi)沒(méi)有把NTC單獨(dú)拿出來(lái)講,但實(shí)際里面的采樣精度要求是包括NTC這一部分的,而且NTC的精度對(duì)整體溫度采樣精度影響很大;很多主機(jī)廠(chǎng)只提出了一個(gè)整體的溫度精度要求,但我們要知道里面的潛規(guī)則,要主動(dòng)找主機(jī)廠(chǎng)問(wèn)一下NTC是怎么選取的,因?yàn)檫@一塊極大可能是別人選型的。


電路本身的采樣精度,又包括了上拉電阻精度、ADC精度、參考電壓源精度、供電電源精度,這個(gè)才是我們電路設(shè)計(jì)需要關(guān)注的問(wèn)題。


那么,選擇什么樣子的NTC呢?下圖是石冢官網(wǎng)的選型表,我試著介紹里面的兩個(gè)關(guān)鍵特性參數(shù)。


圖片2石冢NTC選型表(來(lái)源其官網(wǎng))


R25阻值


熱敏電阻的阻值在日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISC5602中是這樣定義的:在規(guī)定的環(huán)境溫度下,阻體受到檢測(cè)電流自身發(fā)熱,而引起的電阻值變化相對(duì)于總的檢測(cè)誤差可以忽略不計(jì)的檢測(cè)電功率測(cè)得的熱敏電阻的直流電阻值。也叫零功率電阻值,R25就對(duì)應(yīng)25℃的環(huán)境溫度。


它的精度代表此環(huán)境溫度下的阻值變化范圍,從實(shí)際應(yīng)用來(lái)看,常用的精度也就是±1%,很少見(jiàn)到更高的精度。


R25阻值常見(jiàn)的有10K、47K、100K,基本上見(jiàn)到的大部分是10K的,其他的比較少,現(xiàn)實(shí)中都是這樣選取的;可是如果我們自己來(lái)選取的話(huà),我要選取哪一種阻值呢?


其實(shí)這就要看我們想要NTC處于多大的阻值范圍了。在-40℃~125℃里,不同阻值的R25,它對(duì)應(yīng)的阻值范圍也是不同的;簡(jiǎn)單說(shuō)就是,R25越大,它在其他溫度點(diǎn)的阻值也就越大(參照下圖)。


圖片3石冢KT系列RT表(來(lái)源其官網(wǎng))


R25不是越大越好,一種可能的影響參照下圖,如果ADC內(nèi)阻不大的話(huà),阻值在低溫時(shí)可能會(huì)與NTC的阻值接近,這樣就會(huì)影響溫度的采樣精度了。


圖片4內(nèi)阻偏小可能會(huì)造成采樣偏差


B值


B值是用來(lái)表示NTC對(duì)溫度變化敏感度的物理量,即阻值的變化率。


參照下圖,B值大,阻值的變化率也大,對(duì)溫度的變化也就越敏感。


圖片5B值大小的區(qū)別示意


B值的計(jì)算方法是拿兩個(gè)溫度點(diǎn)作為參考點(diǎn),一般廠(chǎng)家是25℃和85℃,也標(biāo)記為B25/85,它的計(jì)算公式如下。


在現(xiàn)實(shí)使用中,接觸到的很多NTC的B值是3435±1%,大家可以作為一個(gè)參考值去選型;另外B值越大,R25也越大,二者之間很難靈活匹配。


總結(jié)


大家在電路設(shè)計(jì)時(shí),會(huì)有一個(gè)期望的電阻范圍;在這個(gè)范圍內(nèi),溫度點(diǎn)盡量要分散,兩個(gè)溫度點(diǎn)之間的阻值距離要大,這樣我們可以用來(lái)分辨的準(zhǔn)確度就會(huì)提高。所以可以根據(jù)R25和B值(即RT表),來(lái)鎖定我們想要的NTC的型號(hào)。


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