CN112793473A - 温度采集电路及方法、电池管理系统和电动车辆 - Google Patents

温度采集电路及方法、电池管理系统和电动车辆 Download PDF

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CN112793473A CN201911114828.9A CN201911114828A CN112793473A CN 112793473 A CN112793473 A CN 112793473A CN 201911114828 A CN201911114828 A CN 201911114828A CN 112793473 A CN112793473 A CN 112793473A
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曾志平
雷晶晶
刘宝强
刘家明
王明旺
王华文
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Abstract

本公开涉及一种温度采集电路及方法、电池管理系统和电动车辆。该温度采集电路包括依次串联的第一开关K1、分压电阻、温度传感器和第二开关K2，还包括模数转换器ADC，所述模数转换器ADC的一端连接在所述分压电阻与所述温度传感器之间，另一端连接在所述温度传感器与所述第二开关K2之间；所述第一开关K1及所述第二开关K2均为单刀双掷开关，且所述第一开关K1及所述第二开关K2的动端均可在电源Vcc与地端GND之间切换。本公开的温度采集电路无需使用高精度电源，可忽略模数转换器的参考源、温度传感器和分压电阻精度影响，得到精准的测量数据。

Description

温度采集电路及方法、电池管理系统和电动车辆
技术领域
本公开涉及一种电动汽车领域，具体地，涉及一种温度采集电路及方法、电池管理系统和电动车辆。
背景技术
电动汽车和大型储能系统中，电池的温度是保证系统安全必须要测量的数据，温度的采集精度事关电动汽车和储能系统的安全，所以温度传感器(NTC)要具备较高精度，能实时真实的反应出电池的温度情况。而测量温度传感器的温度数据必须要使用到模数转换器(ADC)，除了温度传感器和电阻本身的精度外，模数转换器的参考源(Vref)精度也影响了温度传感器温度测量精度，依赖精参考源的采集方式无法获取精准的采集数据。
发明内容
本公开的目的是提供一种温度采集电路及方法、电池管理系统和电动车辆，解决了模数转换器的参考源精度影响温度传感器温度测量精度的问题，同时减低成本。
为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种温度采集电路，包括依次串联的第一开关K1、分压电阻、温度传感器和第二开关K2，还包括模数转换器ADC，所述模数转换器ADC的一端连接在所述分压电阻与所述温度传感器之间，另一端连接在所述温度传感器与所述第二开关K2之间；所述第一开关K1及所述第二开关K2均为单刀双掷开关，且所述第一开关K1及所述第二开关K2的动端均可在电源Vcc与地端GND之间切换。
可选地，所述第一开关K1和所述第二开关K2的动端不同时与所述电源Vcc连接。
可选地，所述模数转换器ADC为MCU SPC5744内置集成的12bit ADC。
可选地，所述模数转换器ADC的参考电压输入端与所述第一开关的不动端连接。
本公开第二方面：提供一种电池管理系统，包括以上所述的温度采集电路。
本公开第三方面：提供一种电动车辆，包括以上所述的电池管理系统。
为了实现上述目的，本公开还提供一种温度采集的方法，采用以上所述的温度采集电路，包括以下步骤：
将所述第一开关K1切换到电源Vcc，并将所述第二开关K2切换到地端GND，由所述模数转换器ADC采集得到第一结果D1；
将所述第一开关K1切换到地端GND，并将所述第二开关K2切换到电源Vcc，由所述模数转换器ADC采集得到第二结果D2；
按照以下公式计算所述温度传感器的电阻RNTC：
Figure BDA0002273764460000021
其中，R1代表所述分压电阻的阻值；
根据所述电阻RNTC得出所述温度传感器的采集温度。
可选地，当所述模数转换器ADC的参考电压输入端与所述第一开关的不动端连接时，按照以下公式计算所述温度传感器的电阻RNTC：
Figure BDA0002273764460000022
其中，R1代表所述分压电阻的阻值。
本公开的有益效果为：(1)电路结构简单，无需使用高精度电源，降低成本；(2)测量精度高，可忽略模数转换器的参考源、温度传感器和分压电阻精度影响。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是一种实施方式的温度采集电路示意图；
图2是另一种实施方式的温度采集电路示意图。
附图标记说明
电源Vcc、地端GND、分压电阻R1、模数转换器ADC、第一开关K1、第二开关K2、参考电压Vref、温度传感器电阻RNTC。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
如图1所示，本公开提供一种温度采集电路，包括依次串联的第一开关K1、分压电阻R1、温度传感器NTC和第二开关K2，还包括模数转换器ADC，模数转换器ADC的一端连接在分压电阻R1与温度传感器NTC之间，另一端连接在温度传感器NTC与第二开关K2之间；第一开关K1及第二开关K2均为单刀双掷开关，且第一开关K1及第二开关K2的动端均可在电源Vcc与地端GND之间切换，第一开关K1的不动端与分压电阻R1相连，第二开关K2的不动端与温度传感器NTC相连。
进一步地，第一开关K1和第二开关K2的动端不同时与电源Vcc连接；当第一开关K1与电源Vcc连接，则第二开关K2与地端GND连接；当第一开关K1与地端GND连接，则第二开关K2与Vcc连接，使流入温度传感器NTC和分压电阻R1的电流方向相反，进而使模数转换器ADC得到不同的测量数据。
进一步地，本实施例中模数转换器ADC选择MCU SPC5744内置集成的12bit ADC。
在一种实施方式中，如图1，模数转换器ADC的参考电压Vref只连接模数转换器ADC，在另一种实施方式中，如图2，模数转换器ADC的参考电压Vref输入端与第一开关K1的不动端连接，另输出端与模数转换器ADC连接。
本公开还提供一种电池管理系统，包括上述的温度采集电路。
本公开提供一种电动车辆，包括以上所述的电池管理系统。
本公开还提供一种温度采集的方法，采用以上所述的温度采集电路，其中一种实施方法中，包括以下步骤：
S01：将所述第一开关K1切换到电源Vcc，并将所述第二开关K2切换到地端GND，则模数转换器ADC采集的电压公式为：
Figure BDA0002273764460000041
其中V1为分压电阻R1和温度传感器NTC的分压电压，D1为模数转换器ADC将V1转化为数字量结果，n为ADC的位数，参考电压Vref为模数转换器ADC的参考电源，电源Vcc为分压电阻R1和温度传感器NTC的分压电源；
S02：将所述第一开关K1切换到地端GND，并将所述第二开关K2切换到电源Vcc，则模数转换器ADC采集的电压公式为：
Figure BDA0002273764460000042
其中V2为分压电阻R1和温度传感器NTC的分压电压，D2为模数转换器ADC将V2转化为数字量结果，n为ADC的位数，参考电压Vref为模数转换器ADC的参考电源，电源Vcc为分压电阻R1和温度传感器NTC的分压电源；
S03：联立公式(1)和(2)，由V1/V2得到：
Figure BDA0002273764460000043
化简得：
Figure BDA0002273764460000044
S04：由于分压电阻R1为电路中已知的量，D1和D2为模数转换器ADC采集的数字量结果，根据RNTC查找NTC温度表，即可得出温度传感器NTC对应的温度。由公式(4)得知：温度传感器NTC的阻值RNTC与分压电阻R1的精度有关，与模组转换器ADC的参考电压Vref、温度传感器NTC的分压电源Vcc的精度都无关，这大大提高了温度传感器NTC温度的采样精度，同时在此电路中不需要使用到高精度的电源，大大降低系统成本。
在另一种实施方式中，包括以下步骤:
S11：将所述第一开关K1切换到电源Vcc，并将所述第二开关K2切换到地端GND，同时，模数转换器ADC的参考电压Vref输入端与第一开关K1的不动端连接，此时，模数转换器ADC和分压电阻R1、温度传感器NTC的电源共用一个Vcc，则Vcc＝Vref。分压电阻R1和温度传感器NTC的电阻RNTC的分压公式为：
Figure BDA0002273764460000051
S12：将模数转换器ADC转化为数字量结果，此时分压公式为：
Figure BDA0002273764460000052
其中D为模数转换器ADC由模拟量转化为数字量的结果，2n代表模数转换器ADC的位数为n位。
联立公式(5)和(6)，得出：
Figure BDA0002273764460000053
由于Vcc＝Vref，化简公式(7)得到：
Figure BDA0002273764460000054
S13：由于分压电阻R1为电路中已知的量，D1为模数转换器ADC采集的数字量结果，根据RNTC查找NTC温度表，即可得出温度传感器NTC对应的温度。由公式(8)得知：温度传感器NTC的阻值RNTC与分压电阻R1的精度有关，与模组转换器ADC的参考电压Vref、温度传感器NTC的分压电源Vcc的精度都无关，这大大提高了温度传感器NTC温度的采样精度，同时在此电路中不需要使用到高精度的电源，大大降低系统成本。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (8)

1.一种温度采集电路，其特征在于，包括依次串联的第一开关K1、分压电阻、温度传感器和第二开关K2，还包括模数转换器ADC，所述模数转换器ADC的一端连接在所述分压电阻与所述温度传感器之间，另一端连接在所述温度传感器与所述第二开关K2之间；所述第一开关K1及所述第二开关K2均为单刀双掷开关，且所述第一开关K1及所述第二开关K2的动端均可在电源Vcc与地端GND之间切换。
2.根据权利要求1所述的温度采集电路，其特征在于，所述第一开关K1和所述第二开关K2的动端不同时与所述电源Vcc连接。
3.根据权利要求1所述的温度采集电路，其特征在于，所述模数转换器ADC为MCUSPC5744内置集成的12bit ADC。
4.根据权利要求1所述温度采集电路，其特征在于，所述模数转换器ADC的参考电压输入端与所述第一开关K1的不动端连接。
5.一种电池管理系统，其特征在于，包括权利要求1～4中任意一项所述的温度采集电路。
6.一种电动车辆，其特征在于，包括权利要求5所述的电池管理系统。
7.一种采用权利要求1～4中任意一项所述的温度采集电路进行温度采集的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述第一开关K1切换到电源Vcc，并将所述第二开关K2切换到地端GND，由所述模数转换器ADC采集得到第一结果D1；
将所述第一K1开关切换到地端GND，并将所述第二开关K2切换到电源Vcc，由所述模数转换器ADC采集得到第二结果D2；
按照以下公式计算所述温度传感器的电阻RNTC：
Figure FDA0002273764450000011
其中，R1代表所述分压电阻的阻值；
根据所述电阻RNTC得出所述温度传感器的采集温度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述模数转换器ADC的参考电压输入端与所述第一开关的不动端连接时，按照以下公式计算所述温度传感器的电阻RNTC：
Figure FDA0002273764450000021
其中，R1代表所述分压电阻的阻值。
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