CN109557402A - 一种二线制温度传感器模拟方法及电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种二线制温度传感器模拟方法及电路，应用于电路技术领域，包括：连接数字化模拟电阻到电池管理系统；确定所要模拟的二线制温度传感器的分压；调节所述数字化模拟电阻以使其分压与所要模拟的二线制温度传感器的分压相同。本发明公开的方法能够解决二线制温度传感器难以准确模拟的问题。

Description

一种二线制温度传感器模拟方法及电路

技术领域

本发明一般涉及电路技术领域，具体涉及一种二线制温度传感器模拟方法及电路。

背景技术

近年来，随着电动汽车的普及和应用，电动汽车和电池包的产量也在不断上升。在电池包和整车设计、生产和维修中，因BMS（Battery Management System，电池管理系统）涉及安全性，对BMS性能评估和测试十分重要。如何准确、快速的评估和测试BMS性能，是行业十分关注的问题。目前的动力电池主要以锂离子电池为主，包括磷酸铁锂电池、钴酸锂电池和三元锂电池等。由于锂电池本身在内部化学反应时产生热量，会导致电池包内部的温度升高，容易形成“热点”。BMS的一个重要功能就是进行热管理，保证电池包内热平衡，不出现热失控。因此，在电池包厂家和电动汽车整车厂，都要对BMS进行验证和测试，模拟电池包的温度变化，来评估BMS的性能。安装在电池包不同部位的温度传感器，采用二线制温度传感器，如负温度系数热敏电阻器、PT100温度传感器、PT1000温度传感器等，在温度发生变化时，电阻也会随之变化。根据二线制温度传感器的温度-电阻值对应关系，BMS可根据采集到的二线制温度传感器的电压值，计算出温度值。

现在的BMS测试中，模拟二线制温度传感器的方法为：选几个在BMS热管理中重要的温度值，查出对应的电阻值，再采用电阻匹配办法，进行模拟测试。其中，匹配的一种办法是采用标称电阻串并联匹配；另一种办法要用电位器来调整匹配。测试时通过切换开关位置来模拟温度传感器不同温度点阻值，来实现模拟有限温度点。这种方法的缺陷是，必须要知道BMS中电压值和内阻。同时，由于标称电阻的阻值不连续，模拟温度点所对应阻值时采用标称电阻很难完全匹配。虽然使用电位器容易匹配，但又较难克服其阻值漂移的问题，使得模拟温度点时的精度很难保证。而且不同BMS厂家所选用二线制温度传感器不同，在测试不同厂家的BMS时，需要更换匹配的电阻板，增加了测试时的工作量。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种二线制温度传感器模拟方法及电路，能够解决二线制温度传感器难以准确模拟的问题。

本发明提供了一种二线制温度传感器模拟方法，包括如下步骤：

连接数字化模拟电阻到电池管理系统；

确定所要模拟的二线制温度传感器的分压；

调节所述数字化模拟电阻以使其分压与所要模拟的二线制温度传感器的分压相同。

优选的，所述确定所要模拟的二线制温度传感器的分压，包括步骤：

获取电池管理系统的电压和内阻；

根据所述电池管理系统的电压和内阻以及所要模拟的二线制温度传感器的阻值，确定所要模拟的二线制温度传感器的分压。

优选的，所述获取电池管理系统的电压和内阻，包括步骤：

通过微控制单元的模拟信号转数字信号采样获取电池管理系统的电压；

连接已知阻值的电阻到电池管理系统；

通过微控制单元的模拟信号转数字信号采样获取电池管理系统的分压；

根据所述电池管理系统的电压、连接已知阻值的电阻后电池管理系统的分压和所述已知阻值，得到电池管理系统的内阻。

优选的，所述数字化模拟电阻由所述微控制单元进行通过测量其分压进行调节，以使其分压与所要模拟的二线制温度传感器的分压相同。

本发明还提供了一种二线制温度传感器模拟电路，包括：

连接电池管理系统正极的切换开关；

连接电池管理系统负极的结点；

位于切换开关和结点之间的三条支路，所述三条支路分别设有已知阻值的电阻、微控制单元和数字化模拟电阻；

所述微控制单元包括模拟信号转数字信号采集模块，所述模拟信号转数字信号采集模块用于采集所述切换开关处的电压；

所述切换开关用于控制所述三条支路是否与电池管理系统连接；

所述微控制单元还用于调节所述数字化模拟电阻。

优选的，所述切换开关用于控制所述三条支路是否与电池管理系统连接，包括：

切换开关用于控制设有微控制单元的支路与电池管理系统连接，并断开其他支路；

切换开关用于控制设有微控制单元的支路与电池管理系统连接，以及设有已知阻值的电阻的支路与电池管理系统连接，并断开其他支路；

切换开关用于控制设有微控制单元的支路与电池管理系统连接，以及设有数字化模拟电阻的支路与电池管理系统连接，并断开其他支路。

本发明提供的二线制温度传感器模拟方法，通过使用数字化模拟电阻来模拟二线制温度传感器，不仅可以实现精细模拟，还能够解决阻值漂移的问题。本发明还对应提供了二线制温度传感器模拟电路。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的实施例中一种二线制温度传感器模拟方法的流程图；

图2为本发明的实施例中一种二线制温度传感器模拟电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了解决二线制温度传感器难以准确模拟的问题。在本发明的一个实施例中，公开了一种二线制温度传感器模拟方法，如图1所示，为本发明的实施例中一种二线制温度传感器模拟方法的流程图，包括步骤：

S101.连接数字化模拟电阻到电池管理系统；一般来说，可以之间将其接入电池管理系统，并由微控制单元等对数字化模拟电阻进行控制以达到设定的阻值或分压。

S102.确定所要模拟的二线制温度传感器的分压；相对于直接控制电阻值，对电压进行控制更容易做到且更稳定，因此可以先确定所要模拟的二线制温度传感器的分压。其中，所要模拟的二线制温度传感器的分压，为二线制温度传感器在正常使用的电池包中的分压，可通过选几个在BMS热管理中重要的温度值，然后获取对应的电阻值，再根据电池管理系统的电压和内阻获取二线制温度传感器在正常使用的电池包中的分压。该分压可由微控制单元通过对电池管理系统（以及附加了已知阻值的电阻的电路）进行测量后确定。

S103.调节所述数字化模拟电阻以使其分压与所要模拟的二线制温度传感器的分压相同。通过微控制单元等对调节所述数字化模拟电阻（同时测量其分压），使数字化模拟电阻的分压与所要模拟的二线制温度传感器的分压相同，从而实现对二线制温度传感器的模拟。

本发明实施例提供的方法，通过使用数字化模拟电阻来模拟二线制温度传感器，不仅可以实现精细模拟，还能够解决阻值漂移的问题。

为了能够更准确的确定所要模拟的二线制温度传感器的分压，在本发明的一个实施例中，所述确定所要模拟的二线制温度传感器的分压，包括步骤：

获取电池管理系统的电压和内阻；可通过微控制单元的模拟信号转数字信号（即A/D，analog to digital）采样获取电池管理系统的电压，这样获取的电压更为准确，同时，可以通过微控制单元结合测量电路测量电池管理系统的内阻。

根据所述电池管理系统的电压和内阻以及所要模拟的二线制温度传感器的阻值，确定所要模拟的二线制温度传感器的分压。在确定了电池管理系统的电压和内阻后，根据所要模拟的二线制温度传感器所采集的温度（在BMS热管理中重要的温度值）和二线制温度传感器的温度-电阻关系确定二线制温度传感器的电阻，再根据所确定的二线制温度传感器的电阻以及已经确定的电池管理系统的电压和内阻，（由于二线制温度传感器和电池管理系统是串联关系）因此可以确定二线制温度传感器的分压。

本发明实施例提供的方法，通过微控制单元等先确定电池管理系统的电压和内阻，能够更准确的确定所要模拟的二线制温度传感器的分压。

为了更准确的获取电池管理系统的电压和内阻，在本发明的一个实施例中，所述获取电池管理系统的电压和内阻，包括步骤：

通过微控制单元的A/D（analog to digital，模拟信号转数字信号）采样获取电池管理系统的电压；通过A/D采样可以更准确的获取电池管理系统的电压；

连接已知阻值的电阻到电池管理系统；该已知电阻一般选取标称电阻，且阻值与电池管理系统的内阻差异不太大的电阻（即尽量不要有较大的数量级差异），以免造成较大的测量误差。该已知电阻以串联的形式接入电池管理系统，以实现分压，方便进行测量。

通过微控制单元的A/D采样获取电池管理系统的分压；在连接已知阻值的电阻到电池管理系统后，通过微控制单元的A/D采样获取电池管理系统的分压，这样获取的分压数据更为准确。

根据所述电池管理系统的电压、连接已知阻值的电阻后电池管理系统的分压和所述已知阻值，得到电池管理系统的内阻。由于电池管理系统的电压、电池管理系统的分压和（标称电阻）的已知阻值均已知，则可以根据这些数据得到电池管理系统的内阻。

本发明实施例提供的方法，通过使用微控制单元的A/D采样功能获取电池管理系统的电压和连接已知阻值的电阻后电池管理系统的分压，可以得到更准确的电压数据，因此能够更准确的获取电池管理系统的电压和内阻。

为了更准确的调节数字化模拟电阻以达到准确模拟二线制温度传感器的目的，在本发明的一个实施例中，所述数字化模拟电阻由所述微控制单元进行通过测量其分压进行调节，以使其分压与所要模拟的二线制温度传感器的分压相同。通过调节数字化模拟电阻的分压，不仅能够使得调节精度更高，而且也更容易实现反馈控制，使得调节的调节数字化模拟电阻更能准确的模拟二线制温度传感器。

本发明实施例还提供了一种二线制温度传感器模拟电路，如图2所示，为本发明的实施例中一种二线制温度传感器模拟电路的电路图，包括：

连接电池管理系统BMS正极VCC的切换开关K1-K2；

连接电池管理系统BMS负极GND的结点N1；

位于切换开关K1-K2和结点N1之间的三条支路，所述三条支路分别设有已知阻值的电阻R2、微控制单元MCU和数字化模拟电阻R3；

所述微控制单元MCU包括A/D采集模块，所述A/D采集模块用于采集所述切换开关K1-K2处的电压；

所述切换开关K1-K2用于控制所述三条支路是否与电池管理系统BMS连接；

所述微控制单元MCU还用于调节所述数字化模拟电阻R3。

该模拟电路的具体使用方法如下：K1和K2闭合在2位置，MCU通过A/D采集模块对电池管理系统BMS正极VCC进行采样得到其电压Vc; K1和K2闭合在1位置，MCU通过A/D采集模块得到连接了已知阻值的电阻R2后电池管理系统BMS的分压，再根据R2的电阻即可由微控制单元MCU计算出电池管理系统的内阻R1的值。

微控制单元MCU再根据要模拟的二线制温度传感器对应各温度点的阻值和R1值及Vc,计算出二线制温度传感器正常测量时在各个温度点所分得的电压值，即与各温度点所对应的分压。

K1和K2闭合在3位置，由微控制单元MCU调节数字化电阻R3的值（同时测量其分压），使数字化模拟电阻的分压与所要模拟的二线制温度传感器的（与各温度点所对应的）分压相同，从而实现对二线制温度传感器的模拟。

通过这样使用本发明实施例提供的电路，能够实现自动测试电池管理系统BMS中Vc（电压）、R1（内阻）的值，同时可以通过调节数字化电阻R3来模拟二线制温度传感器全量程温度值。（即不需要改变电路而通过调节数字化模拟电阻的分压来实现对二线制温度传感器在不同温度下的电阻的模拟。）

该电路还通过A/D采集模块进行电压采集，可实现精细模拟，能够避免阻值漂移的问题。

需要说明的是，本发明的实施例中，切换开关、结点的位置可以互换（所采集的电压数据也需要做相应的处理，不再赘述），所述结点也可以取消而直接连接到电池管理系统的负极GND，此处结点仅为方便陈述所使用。同时，采集连接了已知阻值的电阻R2后电池管理系统BMS的分压也可以通过采集电阻R2的分压来作为一种替代方式（电阻R2的分压与连接了已知阻值的电阻R2后电池管理系统BMS的分压之和为Vc）。本发明并不限于以上具体的连接方式，还包括与其等效的其他电路。

在本发明的一个优选实施例中，所述切换开关用于控制所述三条支路是否与电池管理系统连接，包括：

切换开关用于控制设有微控制单元的支路与电池管理系统连接，并断开其他支路；

切换开关用于控制设有微控制单元的支路与电池管理系统连接，以及设有已知阻值的电阻的支路与电池管理系统连接，并断开其他支路；

切换开关用于控制设有微控制单元的支路与电池管理系统连接，以及设有数字化模拟电阻的支路与电池管理系统连接，并断开其他支路。

本发明的实施例及优选实施例所提供的一种二线制温度传感器模拟电路，可以执行上述方法的实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (6)

1.一种二线制温度传感器模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

连接数字化模拟电阻到电池管理系统；

确定所要模拟的二线制温度传感器的分压；

调节所述数字化模拟电阻以使其分压与所要模拟的二线制温度传感器的分压相同。

2.根据权利要求1所述二线制温度传感器模拟方法，其特征在于，所述确定所要模拟的二线制温度传感器的分压，包括步骤：

获取电池管理系统的电压和内阻；

根据所述电池管理系统的电压和内阻以及所要模拟的二线制温度传感器的阻值，确定所要模拟的二线制温度传感器的分压。

3.根据权利要求2所述二线制温度传感器模拟方法，其特征在于，所述获取电池管理系统的电压和内阻，包括步骤：

通过微控制单元的模拟信号转数字信号采样获取电池管理系统的电压；

连接已知阻值的电阻到电池管理系统；

通过微控制单元的模拟信号转数字信号采样获取电池管理系统的分压；

根据所述电池管理系统的电压、连接已知阻值的电阻后电池管理系统的分压和所述已知阻值，得到电池管理系统的内阻。

4.根据权利要求3所述二线制温度传感器模拟方法，其特征在于，

所述数字化模拟电阻由所述微控制单元进行通过测量其分压进行调节，以使其分压与所要模拟的二线制温度传感器的分压相同。

5.一种二线制温度传感器模拟电路，其特征在于，包括：

连接电池管理系统正极的切换开关；

连接电池管理系统负极的结点；

位于切换开关和结点之间的三条支路，所述三条支路分别设有已知阻值的电阻、微控制单元和数字化模拟电阻；

所述微控制单元包括模拟信号转数字信号采集模块，所述模拟信号转数字信号采集模块用于采集所述切换开关处的电压；

所述切换开关用于控制所述三条支路是否与电池管理系统连接；

所述微控制单元还用于调节所述数字化模拟电阻。

6.根据权利要求5所述二线制温度传感器模拟电路，其特征在于，所述切换开关用于控制所述三条支路是否与电池管理系统连接，包括：

切换开关用于控制设有微控制单元的支路与电池管理系统连接，并断开其他支路；

切换开关用于控制设有微控制单元的支路与电池管理系统连接，以及设有已知阻值的电阻的支路与电池管理系统连接，并断开其他支路；

切换开关用于控制设有微控制单元的支路与电池管理系统连接，以及设有数字化模拟电阻的支路与电池管理系统连接，并断开其他支路。