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电池监测芯片DS2438及其在电动车能量管理系统中的应用




要:介绍了一种电池能量监测芯片 DS2438 的功能特点,给出了其在电动车电池组能量监测 关键词:电动车电池组 关键词 监测

系统中的实际应用电路及系统设计中应注意的问题。

0 引



随着汽车工业的迅速发展,在给人们生活带来便利的同时,也给人类的生存环境带来了严重 的危害。城市环境污染的 70%来源于汽车尾气,汽车尾气污染已成为城市的一大隐形杀手。而 解决问题的根本出路在于发展无污染的交通工具。 以可充电电池组作为动力源的电动汽车, 它能 真正实现“零排放”,彻底解决能源与污染的问题,而且无论从技术上还是经济上都是可行的。 为了满足电动汽车在各种运行情况下的使用要求,需要对电池的工况进行在线分析测试。 1 DS2438 的功能特点 美国 DALLAS 公司生产的电池监测芯片 DS2438,其所具有的丰富功能,可以方便的实现对电 动车电池组运行状态的监测。 DS2438 可以提供以下参数信息: (1)电池温度值:DS2438 可以通过片内集成的温度传感器测量温度值,测量的温度范围为 -55℃ ~+125℃,分辨率为 0.03125℃。电池的表面温升是电池充放电过程中的一个重要参数。 (2)电池电压:DS2438 片内集成有 10 位 A/D 转换器,可以检测当前电池的电压值。测量 范围是 0~10V,分辨率为 10mV。 (3)电池电流:DS2438 通过测量外接电阻上的电压来达到测量流经电池上的电流,将参考 电阻 RSE NS 上的电压值采样至电流寄存器中, 电池电流等于电流寄存器中的值/ (4096×RSENS) 。 而且专门设置了补偿寄存器以消除转换误差。 (4)剩余电量的跟踪:DS2438 能利用集成电流累加器(ICA)对电池的剩余电量进行跟踪。 ICA 中 保存着流经电池的总电流,可以反应出电池的电量。 DS2438 是单总线工作方式,数据的输入/输出是依靠一根数据线来完成的,而且每一片 DS2438 都 拥有唯一的 64 位序列号。可以通过查询序列号的方式进行通讯,以便实现一条总线上连接多个 DS2438。 2 应 用 DS2438 可以应用于手机、便携式电脑以及各种手持设备的电池监测。电动汽车所用动力是 由多节电池串、并联构成的电池组。每一节电池性能的好坏直接影响整个电池组的特性,因而在 实际应用中,应对每节电池进行在线实时检测。那么每节电池都应配置一片 DS2438,且它们的 数据端可挂接到一条总线上。 DS2438 的供电电源可以来源于被测电池本身,由于电池间是串联 的,后一节电池地比前一级的要。而 DS2438 信号端 DQ 的电位是针对本片 DS2438 的地而言的, 由于各片 DS2438 的参考地电位的不一致, 势必造成对同一参考点各 DS2438 信号端 DQ 电位不同, 因而无法挂接到同一条总线上, 所以, 在用于测量电池组时, 需做适当的改进。 本设计是以 DS2438 为核心构成一个监测模块,通过增加隔离措施,将数据线由单线制改为收、发两线制,并使所有 模块的数据线分别挂接在 REC、TRA 两根线上,见图 1。

在系统设计时应注意以下几个方面: (1)DS2438 通讯协议改为信号取非,“0”、“1”互换。主机发信号时,主机接收线 REC 应为高;主机接收信号时,主机发信号线 TRA 必须保持为低。且收发不可同时进行。 (2)通讯时,主机向总线上所挂接的所有模块发出信号,每个模块都需要一定的驱动电流, 所以主机发出的信号要经过放大。 (3)模块中 DS2438 的信号地 GND1 要比被测电池的地 GND 抬高。因为 DQ 有效低电平的最大 值为 0.5 V,适当抬高 DS2438 的地,可以保证在各种运行条件下,特别是长距离传输的情况下 数据传输的可靠性。


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