環(huán)境問題正在刺激清潔交通工具的發(fā)展。最流行的是全電動和混合電動汽車，它們使用多組鋰離子電池作為電源。為了確保有效的操作和長時間的電池壽命，電池連續(xù)監(jiān)測可用電量，稱為充電狀態(tài)(SOC)。電池的溫度是SOC計算的重要因素。

　　另外，汽車運行環(huán)境惡劣，可能出現(xiàn)許多故障情況。過度加載電池組(在最壞情況下出現(xiàn)短路情況)會造成危險的過熱情況，需要不斷的關(guān)注。出于安全原因，通常需要不太準確的故障條件溫度感測。

　　電池監(jiān)控片上系統(tǒng)是潛在的解決方案。凌特公司的LTC6802就是一個例子。該器件的主要功能是測量單個堆棧上最多12個單元的電壓，并向主控制器提供SOC計算所需的數(shù)據(jù)，以及基本的安全操作條件。

　　該器件的12位Δ-Σ模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)在其前面有一個15通道多路復(fù)用器。15個通道用于12個電池電壓和三個溫度測量。溫度通道有一個專用于測量芯片的芯片溫度，兩個用于外部溫度傳感器。使用LTC6802測量溫度的電路示例包括用于SOC計算的精確熱敏電阻傳感器(圖1)和一個簡單的基于二極管的“熱點”檢測器(圖2)。

　　在較低的溫度下，鋰離子電池會變得更加電阻，并且在完整(典型的4.2V的VCELL)和空的(僅2.5V的VCELL)狀態(tài)之間提供更少的電荷。在較高的工作溫度下，電池的自放電電流增加，并成為SOC計算的重要因素。在典型的系統(tǒng)中，電池的性能隨溫度而變化。這些信息存儲在查找表中。與電池電壓讀數(shù)一起，電池組溫度將從表格中檢索電池特性信息以用于SOC計算。將熱敏電阻連接到電池組是一種便宜而合理的溫度監(jiān)測方法。

　　在圖1中，一個負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻與一個固定電阻并聯(lián)，以使溫度變化趨于平緩。熱敏電阻是高度非線性的，在整個溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)指數(shù)變化的電阻：

　　其中RO是參考溫度T0(開爾文)下的標稱電阻，B參數(shù)是為特定熱敏電阻提供的。但是，在很多情況下，可以做一個簡單的近似。例如，在有限的溫度范圍內(nèi)，NTC熱敏電阻的電阻在每°C約-4%的范圍內(nèi)變化。

　　LT6001是一款雙通道13μA微功耗運算放大器，用于為熱敏電阻提供偏置電壓，并將施加于LTC6802溫度輸入端的電壓轉(zhuǎn)換為電平轉(zhuǎn)換至ADC。器件中包含參考電壓(3.072 V)和穩(wěn)壓器電壓(5 V)。

　　輸出范圍在-20°C至60°C(大多數(shù)鋰電池的典型工作范圍)的溫度范圍內(nèi)設(shè)置為大約0.2至4.2 V. 輸出電壓的平均斜率為50 mV /°C，每度溫度變化超過30個ADC計數(shù)。圖1中的圖表顯示了所示電路值的溫度精確確定。

　　一串二極管可以分布在整個電池系統(tǒng)中，作為創(chuàng)建熱點警告指示的簡單和廉價的方式(再次參見圖2)。此警告僅指示系統(tǒng)中某處可能出現(xiàn)過熱問題。問題的確切位置是未知的，但為了安全起見，系統(tǒng)可能被禁用，直到進一步診斷。

　　每個二極管，從相同的源偏置，將具有傳統(tǒng)的-2毫伏/°C的溫度系數(shù)。測量到的串聯(lián)電壓將由具有最低正向壓降的最熱二極管決定。任何數(shù)量的二極管都可以使用。

　　內(nèi)置ADC的分辨率為每次1.5 mV。在正常操作的ADC代碼測量中下降150個計數(shù)將表明溫度上升了75℃的熱點。圖2所示的數(shù)據(jù)是二極管串上的電壓，只有一個受到溫度變化的影響。其他三個二極管保持在20°C。