CN113432743B - 一种提高温度传感器采集精度的采集电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高温度传感器采集精度的采集电路及方法，包括依次串联设于接地端GND和电源电压端VDD之间的热敏电阻Rntc、温感采集线的阻抗Rx、上拉电阻R1；VAD端,用于采集CPU端AD电压值Vad，端部连接于温感采集线的阻抗Rx和上拉电阻R1之间；电阻R2，并联于热敏电阻Rntc的两端；开关S1，用于控制电阻R2所在支路的通断；先获取温感采集线阻抗RX的阻抗值，然后再根据温感采集线阻抗RX可以计算得出精准的热敏电阻Rntc的阻值。
Description
技术领域
本发明属于新能源汽车电池管理系统领域，尤其是提高温度传感器采集精度的电路及方法领域。
背景技术
电池管理系统(Battery Management System，BMS)作为电动汽车的核心部件之一，一直是电动汽车研发的重点；在BMS系统中温感一般用于采集充电插座温度或热管理的冷却液进出水口温度，但是连接温感的连接器与线束在长期使用过程中，如震动、老化、凝露等因素大概率会出现：造成温感连接线松动故障：当发生连接线松动故障时，相当于温感采集线上的阻抗变大，这多出来的阻抗则会叠加在NTC的温感阻值计算结果上，从而导致查表后的温度值误差偏大，根据温感的RT表规律，阻值越大查表的温度值越小，这样会一直导致实际温度已经很大的时候，而计算出来的温度值却很小，这会让BMS系统诊断充电插座或进出水口温度的功能失效，实际上充电插座温度已经很高,需要断开充电操作而没有断开，进而出现着火等极端危险，或者实际电池还很热需要继续冷却时而没有继续导致电池过热发生热失控等极端危险情况。
发明内容
为了解决上述温感连接线松动故障带来的温度采集不准的问题，本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种提高温度传感器采集精度的采集电路,包括，
接地端GND和电源电压端VDD，
热敏电阻Rntc、温感采集线的阻抗Rx、上拉电阻R1，依次串联设于接地端GND和电源电压端VDD之间；
VAD端,用于采集CPU端AD电压值Vad，端部连接于温感采集线的阻抗Rx和上拉电阻R1之间；
电阻R2，并联于热敏电阻Rntc的两端；
开关S1，用于控制热敏电阻Rntc所在支路的通断。
一种提高温度传感器采集精度的采集方法,包括以下步骤，
S1、将热敏电阻Rntc处于断路状态，获取温感采集线阻抗RX的阻抗值；
S2、将热敏电阻Rntc处于通路状态，获取关于热敏电阻Rntc的方程式；
S3、将S1中获得的温感采集线阻抗RX带入到热敏电阻Rntc的方程式中，进而得出热敏电阻Rntc的阻值。
作为本发明的进一步优化方案，所述S1中还包括采集上拉电压Vdd和CPU端AD电压值Vad，根据电压和电阻之间的第一比值关系式推导计算出温感采集线阻抗RX的阻抗值。
作为本发明的进一步优化方案，所述S1中的电压和电阻之间的第一比值关系式为：
(R2+Rx))/(R2+Rx+R1)＝Vad/Vdd；
推导得出的温感采集线的阻抗RX＝(((R1+R2)*Vad)-R2*Vdd)/(Vdd-Vad)，其中，R1为上拉电阻，R2为并联于热敏电阻Rntc两端的电阻。
作为本发明的进一步优化方案，所述S2中还包括采集上拉电压Vdd和CPU端AD电压值Vad，根据电压和电阻之间的第二比值关系式推导得出关于热敏电阻Rntc的方程式。
作为本发明的进一步优化方案，所述S2中的电压和电阻之间的第二比值关系式为：
(Vad/Vdd)＝(Rx+(R2//Rntc))/(Rx+(R2//Rntc)+R1)；
推导得出的热敏电阻Rntc＝(((Rx+R1)*R2*Vad)-(Rx*R2*Vdd))/((Rx+R2)*(Vdd-Vad)-(R1*Vad))，其中，R1为上拉电阻，R2为并联于热敏电阻Rntc两端的电阻，Rx为温感采集线的阻抗RX。
本发明的有益效果在于：
1)本发明通过并联电阻R2的方法，可以消除现有技术中存在的温感采集线的阻抗因素，便可精准计算出温度传感器连接线回路上的阻抗值，大幅度提高温度采集精度，确保不会误算出误差较大的温度；从而能正确反应整车的工作状态，安全可靠，避免了由于温度传感器连接线故障引起的整车动力电池的充电着火或热失控等严重问题。
附图说明
图1是现有技术中NTC测量温度的采集电路示意图；
图2是本发明的NTC测量温度的采集电路示意图；
图3是本发明中NTC测量温度的采集方法的步骤示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
如图1至图3所示的一种提高温度传感器采集精度的采集电路及方法，
BMS作为新能源汽车动力电池管理系统一个非常重要的功能就是采集温度，现有技术中温度普遍使用热敏电阻NTC去采集，如图1所示的现有采集回路框图，此时对应的Rntc的计算公式为：Rntc＝(VDD*R1)/(VDD-Vad)测得Rntc数值后再通过查询NTC的RT表(热敏电阻阻值与温度的对应表)既可得出对应Rntc数值的实时温度值；但是考虑到连接温感的连接器与线束在长期使用过程中，无可避免的遇到震动、老化、凝露等因素，从而导致温感连接线松动故障：当发生连接线松动故障时，相当于温感采集线上的阻抗变大；此时如果还通过现有技术中的Rntc的公式Rntc＝(Vdd*R1)/(Vdd-Vad)测得Rntc的数值，通过查询RT表得到的温度值一定会低于实际真实的温度值；若是阻抗越大则得到的温度与实际温度之间的温差就越大，这严重影响BMS系统管理温度的控制能力；
为此，为了避免温感连接线松动故障引起阻抗的变化因素，在传统采集回路的NTC温度传感器上并联一个电阻R2，从而形成新的热敏电阻NTC采集温度的电路，即包括
接地端GND和电源电压端VDD，
热敏电阻Rntc、温感采集线阻抗Rx、上拉电阻R1，依次串联设于接地端GND和电源电压端VDD之间；
VAD端,用于采集CPU端AD电压值Vad，端部连接于温感采集线的阻抗Rx和上拉电阻R1之间；
电阻R2，并联于热敏电阻Rntc的两端；
开关S，用于控制热敏电阻Rntc所在支路的通断；其中，开关S与热敏电阻Rntc的线路串联，电阻R2并联于热敏电阻Rntc和开关S的两端；
使用时，将开关S断开，此时热敏电阻Rntc处于断路状态，然后采集上拉电压Vdd和CPU端AD电压值Vad，进而可以测出此时温度传感器采集线的阻抗值Rx；随后将开关S闭合，此时相当于在热敏电阻Rntc的两侧并联了一个电阻R2，根据采集电路上电压和电阻之间的关系得出热敏电阻Rntc和温感采集线阻抗Rx之间的关系式，由于温感采集线阻抗Rx在上一步骤已经测得，而且两者之间的间隔非常短，视为同一条件下温感采集线阻抗Rx的数值是不变的，因此将温感采集线阻抗Rx带入到关系式中即可得到精准的热敏电阻Rntc的数值，此时的数值相当于已经剔除了温感采集线阻抗Rx影响因素的数值，消除了采集线阻抗误差，使用该数值查询RT表得到的温度值是真实实际的温度值，这样能够有效的提升BMS系统管理温度的控制能力和控制精度。
该采集温度电路的精准计算温度的方法具体如下：
步骤1：断开开关S时，将热敏电阻Rntc处于断路状态，采集上拉电压Vdd和CPU端AD电压值Vad，根据电压和电阻之间的第一比值关系式推导计算出温感采集线阻抗RX的阻抗值；
其中，电压和电阻之间的第一比值关系式为：
(R2+Rx))/(R2+Rx+R1)＝Vad/Vdd；
推导得出的温感采集线的阻抗RX＝(((R1+R2)*Vad)-R2*Vdd)/(Vdd-Vad)，其中，R1为上拉电阻，R2为并联于热敏电阻Rntc两端的电阻；
步骤2：闭合开关S时，相当于在NTC电阻上并联了一个R2电阻，此时采集上拉电压Vdd和CPU端AD电压值Vad，根据电压和电阻之间的第二比值关系式推导得出关于热敏电阻Rntc的方程式；
其中，电压和电阻之间的第二比值关系式为：
(Vad/Vdd)＝(Rx+(R2//Rntc))/(Rx+(R2//Rntc)+R1)；
推导得出的热敏电阻Rntc＝(((Rx+R1)*R2*Vad)-(Rx*R2*Vdd))/((Rx+R2)*(Vdd-Vad)-(R1*Vad))，其中，R1为上拉电阻，R2为并联于热敏电阻Rntc两端的电阻，Rx为温感采集线的阻抗RX；
第三步：将步骤1计算出来的RX值带入到步骤2中得到的热敏电阻Rntc的方程式中，此时计算得出的热敏电阻Rntc阻值是精准的NTC阻值；
本发明在现有热敏电阻NTC检测温度电路的基础上仅增加一个电阻和一个开关，便可精准计算出温度传感器连接线回路上的阻抗值，大幅度提高温度采集精度，确保不会误算出误差较大的温度；从而能正确反应整车的工作状态，安全可靠，避免了由于温度传感器连接线故障引起的整车动力电池的充电着火或热失控等严重问题。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种提高温度传感器采集精度的采集方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、建立采集电路，所述采集电路包括接地端GND和电源电压端VDD，还包括依次串联设于接地端GND和电源电压端VDD之间的热敏电阻Rntc、温感采集线阻抗Rx、上拉电阻R1，以及端部连接于温感采集线的阻抗Rx和上拉电阻R1之间且用于采集CPU端AD电压值Vad的VAD端、并联于热敏电阻Rntc两端电阻的R2和用于控制热敏电阻Rntc所在支路的通断的开关S；
S2、通过开关S将热敏电阻Rntc处于断路状态，采集上拉电压Vdd和CPU端AD电压值Vad，根据电压和电阻之间的第一比值关系式推导计算出温感采集线阻抗Rx的阻抗值，具体如下：
(R2+Rx)/(R2+Rx+R1)＝Vad/Vdd
推导得出的温感采集线的阻抗：
Rx＝(((R1+R2)×Vad)-R2×Vdd)/(Vdd-Vad)
其中，R1为上拉电阻，R2为并联于热敏电阻Rntc两端的电阻；
S3、通过开关S将热敏电阻Rntc处于通路状态，采集上拉电压Vdd和CPU端AD电压值Vad，根据电压和电阻之间的第二比值关系式推导得出关于热敏电阻Rntc的方程式，具体如下：
(Vad/Vdd)＝(Rx+(R2//Rntc))/(Rx+(R2//Rntc)+R1)
推导得出的热敏电阻：
Rntc＝(((Rx+R1)×R2×Vad)-(Rx×R2×Vdd))/((Rx+R2)×(Vdd-Vad)-(R1×Vad))
其中，R1为上拉电阻，R2为并联于热敏电阻Rntc两端的电阻，Rx为温感采集线的阻抗；
S4、将S2中获得的Rx代入S3中的Rntc公式，进而得出热敏电阻Rntc具体的阻值。
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