电池监测芯片DS2438及其在电动车能量管理

电池监测芯片DS2438
  及其在电动车能量管理系统中的应用
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　　李颖宏

     （北方工业大学自动化系　北京，100041）　　

　　摘　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系统中的实际应用电路及系统设计中应注意的问题。
    关键词：电动车电池组　监测

0　引　言
　　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。

　　参考文献

1　曾巍，唐海波．电动汽车用动力电池性能检测系统．电源技术，2001．2

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