一种双探测器锂电池表面温度检测装置及方法与流程

本发明涉及锂电池领域，特别涉及一种双探测器锂电池表面温度检测装置。

背景技术：

由于锂电池自身化学性质的需求，为了使其正常平稳地使用，需要保证电池运行在适当温度范围之内，否则将会对锂电池寿命与性能命造成不利影响。锂电池的工作电压、容量、充放电倍率都将随着温度的变化而发生显著的变化，长时间的高温或低温使用，将会加速电池寿命的衰减。

在现有技术中，通常对电池温度进行实时监测，设定正常工作范围，一旦电池温度超出预设范围之内，将会启动保护功能(一般断开充/放电回路)。

当前对电池温度测量主要采用热电阻检测方式，将热敏电阻作为温度传感器，通过分压法由adc采样获取热敏电阻端电压，从而计算出电压值，再通过热敏电阻的阻值-温度特性计算出温度值。

热敏电阻温度检测可以获取较高的温度检测精度，但其温度检测需要电池与热电阻达到热平衡状态，其次温度变化再导致热电阻阻值变化，因此热电阻测温响应时间慢，有一定的滞后性。因此当电池发生异常情况导致电池温度发生跳变或剧烈变化时，热电阻温度检测并不能快速响应。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术不足点，本发明的目的在于提供一种锂电池快速准确温度测量装置及方法，以解决现有锂电池温度检测时，当电池温度突变情况下，热电阻温度检测不能及时响应的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种双探测器锂电池表面温度检测装置与方法，以快速准确获得电池温度，

一种双探测器锂电池表面温度检测装置，其特征在于，包括：

铂热电阻pt1000温度传感器：用于检测锂电池表面温度。

红外温度传感器mlx90614：用于检测锂电池表面温度。

热敏电阻转换模块：与铂热电阻pt1000温度传感器连接，用于获取pt1000当前阻值。

smbus缓冲模块：与红外温度传感器mlx90614连接，用于延长smbus通信距离与可靠性。

mcu主控模块：同时与热敏电阻转换模块和smbus缓冲模块连接，用于实时获取热电阻与红外检测温度；并整合热电阻与红外检测温度得到最优锂电池表面温度，最后改变mlx90614内部发射率数值从而对mlx90614测量温度进行校准。

在上述的一种双探测器锂电池表面温度检测装置，热敏电阻转换模块采用温度监测器max31865搭建热敏电阻转换电路，用于测量pt1000电阻值，并将pt1000电阻值转化为数字量。

在上述的一种双探测器锂电池表面温度检测装置，smbus缓冲模块采用总线缓冲器pca9617搭建smbus缓冲模块，用于电平转换、增强mcu主控模块的i/o口驱动能力。

一种双探测器锂电池表面温度检测方法，其特征在于，

步骤1：检测装置初始化，配置各模块。

步骤2：pt1000温度采集，获取pt1000传感器检测温度值，通过方程

r(t)＝r(0)[1+at+bt²+c(t-100)t³]

t为温度值(℃)

r(t)为t温度下的阻值

r0为t为0℃时的阻值

a＝3.90830*10^-3

b＝-5.77500*10^-7

当-200℃≤t≤0℃时，c＝-4.18301*10^-12；

当0℃≤t≤+850℃时，c＝0。

其中，

计算pt1000铂热电阻当前温度t。

步骤3：mlx90614温度采集，获取mlx90614传感器检测温度值。

步骤4：判断pt1000测量值是否平稳，根据当前pt1000温度测量值与先前采样值进行对比判断。

步骤5：mlx90614发射率校准，根据pt1000温度测量值与mlx90614温度测量值对mlx90164中待测物体发射率进行校准。

步骤6：输出pt1000检测温度值，将pt1000测量温度视为锂电池表面温度。

步骤7：判断mlx90614测量值是否发生突变，根据当前mlx90614温度测量值与先前采样值进行对比判断。

步骤8：输出mlx90614检测温度值，将mlx90614测量温度值视为锂电池表面温度。

步骤9：输出pt1000检测温度值，将pt1000测量温度值视为锂电池表面温度。

在上述的一种双探测器锂电池表面温度检测方法，

步骤4具体操作为：将当前pt1000测量温度与先前6次pt1000测量温度进行对比，并根据对比结果进行执行：

执行一：若pt1000测量温度保持平稳，则认为锂电池与pt1000传感器处于热平衡状态，将pt1000测量温度值作为锂电池表面温度，同时将pt1000测量温度值作为标准，调整红外温度传感器mlx90614发射率，使得mlx90614检测温度值与pt1000检测温度值保持一致，达到红外校准的目的。

执行二：若pt1000测量温度处于递增或递减状态，则进一步判断，近6次mlx90614温度测量值是否发生突变。

执行三：若近6次mlx90614温度测量值发生了剧烈波动，则认为锂电池处于温度突变情况下，则将mlx90614测量温度值作为锂电池表面温度。

执行四：若近6次mlx90614温度测量值也处于递增或递减的渐变状态，则认为锂电池处于升温或降温过程，则仍将pt1000测量温度值作为锂电池表面温度。

本发明克服了单一红外温度检测低精度与铂热电阻温度检测热响应慢的缺点，结合红外温度检测的快速响应与铂热电阻高精度检测的优点，使得锂电池温度测量更为快速精确，以确保锂电池在使用过程中更为安全可靠。

附图说明：

图1是双探测器锂电池表面温度检测示意图.

图2是基于max31865热敏电阻转换模块示意图。

图3是基于pca9617smbus双向缓冲模块示意图。

图4是本发明提供的双探测器锂电池表面温度检测方法流程图。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种锂电池快速准确温度测量方法，确保锂电池温度发生突变或剧烈变化情况下，其温度测量能够及时响应，同时兼顾温度检测精度，防止在极端条件下电池持续使用对其造成损害。以下结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细说明。此处所描述得具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例提供一种双探测器锂电池表面温度检测装置，参考图1，图1为本发明实施例检测装置框架示意图。如图1所示，检测装置包括：

pt1000铂热电阻温度传感器130，用于检测锂电池表面温度。

mlx90614红外温度传感器140，用于检测锂电池表面温度。

热敏电阻转换模块110，用于获取pt1000铂热电阻温度传感器当前阻值。

smbus缓冲模块120，用于保障与扩展主控器与mlx90614之间smbus通信能力。

mcu主控模块100，用于采集、处理、校准锂电池表面测量温度。

本实施例还提供一种双探测器锂电池表面温度检测方法，参考图4，图4为本发明实施例双探测器锂电池表面温度检测流程示意图。如图4所示，该方法包括：

s100：检测装置初始化，配置各模块。

s110：pt1000温度采集，获取pt1000传感器检测温度值。

s120：mlx90614温度采集，获取mlx90614传感器检测温度值。

s130：判断pt1000测量值是否平稳，根据当前pt1000温度测量值与先前采样值进行对比判断。

s140：mlx90614发射率校准，根据pt1000温度测量值与mlx90614温度测量值对mlx90164中待测物体发射率进行校准。

s150：输出pt1000检测温度值，将pt1000测量温度视为锂电池表面温度。

s160：判断mlx90614测量值是否发生突变，根据当前mlx90614温度测量值与先前采样值进行对比判断。

s170：输出mlx90614检测温度值，将mlx90614测量温度值视为锂电池表面温度。

s180：输出pt1000检测温度值，将pt1000测量温度值视为锂电池表面温度。

具体的，采用max31865搭建热敏电阻转换电路，如图2所示，max31865热电阻转换电路111用于测量pt1000电阻值，并将其转化为数字量。

为确保温度检测精度，减小连接导线带来的测量误差，热电阻测量采用四线制测量，其中两线用以通过检测电流，另外两线用以电压检测。

mcu主控模块100通过spi通信方式获取转换后的pt1000阻值。

采用pca9617搭建smbus缓冲模块，如图3所示，起到电平转换、增强mcu主控模块100的i/o口驱动能力的作用。

具体的，首先对检测装置进行初始化配置，设置温度采样间隔、通信速率以及各芯片工作模式。

mcu主控模块100通过max31865热电阻转换电路111获取当前pt1000阻值r(t)

通过方程

r(t)＝r(0)[1+at+bt²+c(t-100)t³]

t为温度值(℃)

r(t)为t温度下的阻值

r0为t为0℃时的阻值

a＝3.90830*10^-3

b＝-5.77500*10^-7

当-200℃≤t≤0℃时，c＝-4.18301*10^-12；

当0℃≤t≤+850℃时，c＝0。

计算pt1000铂热电阻当前温度t。

mcu主控模块100通过smbus通信方式获取红外温度传感器140温度测量值。

将当前pt1000测量温度与先前6次pt1000测量温度进行对比。

1、若pt1000测量温度保持平稳，则认为锂电池与pt1000传感器处于热平衡状态，将pt1000测量温度值作为锂电池表面温度，同时将pt1000测量温度值作为标准，调整红外温度传感器mlx90614发射率，使得mlx90614检测温度值与pt1000检测温度值保持一致，达到红外校准的目的。

2、若pt1000测量温度处于递增或递减状态，则进一步判断，近6次mlx90614温度测量值是否发生突变。

3、若近6次mlx90614温度测量值发生了剧烈波动，则认为锂电池处于温度突变情况下，则将mlx90614测量温度值作为锂电池表面温度。

4、若近6次mlx90614温度测量值也处于递增或递减的渐变状态，则认为锂电池处于升温或降温过程，则仍将pt1000测量温度值作为锂电池表面温度。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。