CN101833077B

CN101833077B - 无线式电池采样参数校准方法及系统

Info

Publication number: CN101833077B
Application number: CN 201010186476
Authority: CN
Inventors: 董爱荣; 邹绍琨; 陈原; 王旭; 舒震寰
Original assignee: Delta Greentech China Co Ltd
Current assignee: Delta Greentech China Co Ltd
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2030-05-27
Also published as: CN101833077A

Abstract

本发明的无线式电池采样参数校准方法及系统，先由电池电压采样电路、电池电流传感器、电池温度传感器和环境温度传感器分别采集待校准的电池两端的电池电压、充放电时的电流、电池自身的实际温度和电池所在环境的实际温度，然后由带模数转换的单片机将采集的各数据分别进行模数转换后予以暂存，接着第一无线收发单元以无线方式向一第二无线收发单元发送待校准的电池的标准电压、标准充放电电流、电池自身的标准温度、和标准环境温度，第二无线收发单元接收后送入单片机计算出待校准的电池的电压、电池充放电电流、电池温度、和环境温度的校准参数，并根据所述各校准参数对各实际数据进行修正后回送至第一无线收发单元，由此提高采样数据的精度。

Description

无线式电池采样参数校准方法及系统

技术领域

本发明涉及一种电池采样参数校准方法及系统，特别涉及一种无线式电池采样参数校准方法及系统。

背景技术

在各种使用电池的设备中，常常需要对电池的性能进行监控，因此会采用各种方式收集电池端电压、电池温度、电池组电流、环境温度等数据，如申请号为：200520045176.5的中国专利中，提出了一种无线式电池监控系统用于收集电池的各项数据。由于收集的数据是直接用于评估电池的性能，因此其准确性备受关注。

因此，如何确保采集的数据的准确性实已成为本领域技术人员亟待解决的技术课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无线式电池采样参数校准方法及系统，以提高采样数据的精度。

为了达到上述目的及其他目的，本发明提供的无线式电池采样参数校准方法，包括步骤：1)电池电压采样电路采样待校准的电池两端的电池电压，电池电流传感器感测电池充放电时的电流，电池温度传感器感测所述待校准的电池自身的实际温度，环境温度传感器感测所述待校准的电池的环境实际温度；2)一带模数转换的单片机将所述电池电压、充放电时的电流、电池自身的实际温度、和环境实际温度分别进行模数转换后予以暂存；3)一第一无线收发单元以无线方式向一第二无线收发单元发送电池的标准电压、标准充放电电流、电池自身的标准温度、和标准环境温度；4)所述第二无线收发单元接收所述第一无线收发单元所发送的数据，并送入单片机暂存；5)所述单片机根据所述第二无线收发单元送入的数据、以及所暂存的所述电池电压、充放电时的电流、电池自身的实际温度、和环境实际温度数据计算出待校准的电池的电压、电池充放电电流、电池温度、和环境温度的校准参数并将校准参数存储在单片机内部；以及6)所述单片机根据所计算出的待校准的电池的各校准参数对所述电池电压、充放电时的电流、电池自身的实际温度、和环境实际温度进行修正后，转换成高精度的采样数据，通过所述第二无线收发单元发送回所述第一无线收发单元。

此外，无线式电池采样参数校准方法还可包括将转换成高精度的采样数据上传给监控单元的步骤。

本发明的无线式电池采样参数校准系统，包括：连接在待校准的电池两端且用于采样待校准的电池两端实际电压的电池电压采样电路；与待校准的电池相连接且用于感测电池充放电时的电流的电池电流传感器；贴设在所述待校准的电池附近且用于感测所述待校准的电池的实际温度的电池温度传感器；放置在所述待校准的电池所处的环境中且用于感测所述待校准的电池所处的环境的实际温度的环境温度传感器；用于发送所述待校准的电池的标准电压、标准充放电电流、标准电池温度、和标准环境温度和接收第二无线收发单元回送来的数据的第一无线收发单元；用于接收所述第一无线收发单元发送至的数据和回送数据给第一无线收发单元的第二无线收发单元；与所述电池电压采样电路、电池电流传感器、电池温度传感器、环境温度传感器、及第二无线收发单元相连接且将所述电池电压采样电路、电池电流传感器、电池温度传感器、及环境温度传感器所采样或感测的数据进行模数转换，并根据所述第二无线收发单元接收的数据和模数转换后的数据计算出待校准的电池的电压、电池充放电电流、电池温度、和环境温度的校准参数，并将各校准参数予以存储，再对所述电池电压采样电路、电池电流传感器、电池温度传感器、及环境温度传感器所采样或感测的数据进行修正后送至所述第二无线收发单元，以便回传给所述第一无线收发单元。

较佳的，所述电池电压采样电路采用分压电阻网络。

较佳的，所述单片机采用斜率和零点的两点校准法来计算电池充放电流校准系数，采用校准斜率的一点校准方法来计算电池电压校准参数，采用校准零点的一点校准方法来计算电池温度和环境温度的校准参数。

综上所述，本发明的无线式电池采样参数校准方法及系统通过无线方式发送待校准电池的各项标准数据，以便与各实际的数据进行相应的计算，由此可计算出各校准参数，从而可对后续采样数据进行校准，提高采样数据的精度。

附图说明

图1为本发明的无线式电池采样参数校准系统的结构示意图。

图2为本发明的无线式电池采样参数校准方法的流程示意图。

图3为本发明的无线式电池采样参数校准方法的计算电池电压校准参数的流程示意图。

图4为本发明的无线式电池采样参数校准方法的计算电池温度校准参数的流程示意图。

图5为本发明的无线式电池采样参数校准方法的计算电池充放电电流校准参数的流程示意图。

图6为本发明的无线式电池采样参数校准方法的计算环境温度校准参数的流程示意图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明的无线式电池采样参数校准系统至少包括：电池电压采样电路、电池电流传感器、电池温度传感器、环境温度传感器、第一无线收发单元、第二无线收发单元、带模数转换的单片机等。

所述电池电压采样电路连接在待校准的电池两端用于采样待校准的电池两端实际电压，在本实施例中，采用分压电阻网络来采样电池电压，电池组电压可通过累加的方法计算得出。

所述电池电流传感器与待校准的电池相连接，用于感测电池充放电时的电流。

所述电池温度传感器贴设在所述待校准的电池附近，用于感测所述待校准的电池的实际温度。在本实施例中，所述电池温度传感器贴设在所述待校准的电池的负极性端。

所述环境温度传感器放置在所述待校准的电池所处的环境中，用于感测所述待校准的电池所处的环境的实际温度。

所述第一无线收发单元用于发送所述待校准的电池的标准电压、标准充放电电流、标准电池温度、和标准环境温度，以及接收第二无线收发单元回送至的校准后的数据，并把数据收集存储和显示。例如，可采用射频方式、红外方式等来收发数据。

所述第二无线收发单元用于接收所述第一无线收发单元发送至的数据，即接收所述待校准的电池的标准电压、标准充放电电流、标准电池温度、和标准环境温度等，以及把校准后的数据信息回送给第一无线收发单元。

所述带模数转换的单片机与所述电池电压采样电路、电池电流传感器、电池温度传感器、环境温度传感器及第二无线收发单元相连接，用于将所述电池电压采样电路、电池电流传感器、电池温度传感器、及环境温度传感器所采样或感测的数据进行模数转换，并根据所述第二无线收发单元接收的数据和模数转换后的数据计算出待校准的电池的电压、电池充放电电流、电池温度、和环境温度的校准参数，进而对所述电池电压采样电路、电池电流传感器、电池温度传感器、及环境温度传感器所采样或感测的数据进行修正后送至所述第二无线收发单元，以便回传给所述第一无线收发单元。在本实施例中，所述单片机的模数转换的精度为10bit。其中，所述单片机采用校准斜率的一点校准方法来计算电池电压校准系数，即若待校准电池的实际电压经过模数变换后为V1，而第二无线收发单元接收到的标准电压为V2，所述单片机计算出的电池电压的校准系数为Kv＝V2/V1。所述单片机采用斜率和零点的两点校准法来计算电池充放电流校准系数，即先使待校准的电池以一较小的标准放电电流I1(例如：0.01C，C＝100Ah，I1＝1A)进行放电，此时，电流传感器感测的实际电流经过模数转换后为I1’，接着再使待校准的电池以一较大的标准放电电流I2(例如：1C，C＝100Ah，I2＝100A)，进行放电，此时，电流传感器感测的实际电流经过模数转换后为I2’，第一无线收发单元将标准放电电流I1和I2发送至第二无线收发单元，由此，所述单片机由已知两点法(I1’，I1)，(I2’，I2)列二元方程组，设放电方向的系数为Ki，零点为Bi，则I1＝Ki*I1’+Bi，I2＝Ki*I2’+Bi，由此，所述单片机计算出的放电方向的校准参数为：

而对于充电校准系数的计算方法与放电校准系数的方法相同，即使待校准的电池以不同的标准充电电流(I3和I4)进行充电，电流传感器感测的充电电流进模数转换后为：I3’和I4’由此单片机可计算得出充电电流的斜率Ki’和零点Bi’，

所述单片机采用校准零点的一点校准方法来计算电池温度和环境温度的校准参数，即当电池温度传感器感测的待校准的电池的实际温度经过模数转换后为T1，而第二无线收发单元接收到的电池标准温度为T2，则所述单片机计算出的电池温度的校准参数为：Tb＝T2-T1。同样，当环境温度传感器感测的环境实际温度经过模数转换后为T3，而第二无线收发单元接收的标准环境温度为T4，则所述单片机计算出的环境温度校准参数为：Tz＝T4-T3。

所述单片机可将所计算出的各校准参数存储在单片机片上或片外的掉电不丢失数据的存储单元内。

请参见图2-图6，本发明的无线式电池采样参数校准方法，主要包括以下步骤：

首先，电池电压采样电路采样待校准的电池两端的电池电压，电池电流传感器感测电池充放电时的电流，电池温度传感器感测所述待校准的电池自身的实际温度，环境温度传感器感测所述待校准的电池的环境实际温度。需注意的是，在本实施例中，电流传感器感测电池充电时的电流过程为：先以较小的电流对所述待校准的电池充电，所述电流传感器感测出所述较小的充电电流，然后再以较大的电流对所述待校准的电池充电，所述电流传感器感测出所述较大的充电电流，当然，也可以先以较大电流对所述待校准的电池充电，再以较小电流对所述待校准的电池充电。同样电池电流传感器感测电池放电时的电流过程为：先使所述待校准的电池以较小放电电流向负载供电，所述电流传感器感测出所述较小的放电电流，然后再以较大放电电流对负载供电，所述电流传感器感测出所述较大的放电电流，当然，也可以使所述待校准的电池以较大放电电流工作，再以较小放电电流工作。

接着，带模数转换单片机将所述电池电压、充放电时的电流、电池自身的实际温度、和环境实际温度分别进行模数转换后予以暂存。例如经过带模数转换的单片机处理后其所存储的电池电压为V1、放电电流为I1’(对应所述电流传感器感测出的较小的放电电流)和I2’(对应所述电流传感器感测出的较大的放电电流)、充电电流为I3’(对应所述电流传感器感测出的较小的充电电流)和I4’(对应所述电流传感器感测出的较大的充电电流)、电池自身的实际温度为T1、环境实际温度为T3。需注意的是，可由单片机来判断所述待校准的电池是否处于充电还是放电状态，如图4所示，如果判断是放电状态，则模数转换后的电流数据I1’和I2’是放电电流；如果是否，则模数转换后的电流数据I3’和I4’是充电电流。

接着，第一无线收发单元以无线方式向第二无线收发单元发送所述待校准的电池的标准电压(例如为V2)、标准放电电流(例如为较小电流I1和较大电流I2)、标准充电电流(例如为较小电流I3和较大电流I4)、电池自身的标准温度T2、和标准环境温度T4。

接着，所述第二无线收发单元接收所述第一无线收发单元所发送的数据，并送入单片机。

接着，所述单片机根据所述第二无线收发单元送入的数据、以及所暂存的各数据计算出待校准的电池的电压、电池充放电电流、电池温度、和环境温度的校准参数，并将各校准参数存储于片上或片外的存储单元中。所述单片机采用斜率和零点的两点校准法来计算电池充放电流校准参数、采用校准斜率的一点校准方法来计算电池电压校准参数、采用校准零点的一点校准方法来计算电池温度和环境温度的校准参数。

最后，所述单片机根据所计算出的待校准的电池的各校准参数对所述电池电压、充放电时的电流、电池自身的实际温度、和环境实际温度进行修正后，转换成高精度的采样数据，通过所述第二无线收发单元发送回所述第一无线收发单元。

此外，也可根据实际情况，将转换成高精度的采样数据上传给监控单元。

综上所述，本发明的无线式电池采样参数校准系统先采集待校准的电池的实际状态数据，例如，电池电压、充放电电流、电池温度、环境温度，然后通过无线方式将待校准的电池的各标准数据传送后，由单片机计算出各采样数据的校准参数，由此实现对各采样数据校准，从而提高后续采样数据的精度。由于采用无线方式发送电池的各标准数据，因此，校准人员无需亲赴电池现场，即可发送标准数据，操作极为方便，而且，对于分布在不同地域的不同类型的电池，本校准方法更具优势。

上述实施例仅列示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims

1.一种无线式电池采样参数校准方法，其特征在于包括步骤：

1）电池电压采样电路采用分压电阻网络来采样待校准的电池两端的电池电压，电池电流传感器感测电池充放电时的电流，电池温度传感器感测所述待校准的电池自身的实际温度，环境温度传感器感测所述待校准的电池的环境实际温度；

2）一带模数转换的单片机将所述电池电压、充放电时的电流、电池自身的实际温度、和环境实际温度分别进行模数转换后予以暂存；

3）一第一无线收发单元以无线方式向一第二无线收发单元发送所述待校准的电池的标准电压、标准充放电电流、电池自身的标准温度、和标准环境温度；

4）所述第二无线收发单元接收所述第一无线收发单元所发送的数据，并送入单片机暂存；

5）所述单片机根据所述第二无线收发单元送入的数据、以及所暂存的所述电池电压、充放电时的电流、电池自身的实际温度、和环境实际温度计算出待校准的电池的电压、电池充放电电流、电池温度、和环境温度的校准参数，并把各校准参数存储在单片机内部；

6）所述单片机根据所计算出的待校准的电池的各校准参数对所述电池电压、充放电时的电流、电池自身的实际温度、和环境实际温度进行修正后，转换成高精度的采样数据，通过所述第二无线收发单元发送回所述第一无线收发单元以提高采样数据的精度；

7）所述单片机采用校准斜率的一点校准方法来计算电池电压校准参数；

8）所述单片机采用校准零点的一点校准方法来计算电池温度和环境温度的校准参数。

2.如权利要求1所述无线式电池采样参数校准方法，其特征在于还包括将转换成高精度的采样数据上传给监控单元的步骤。

3.如权利要求1所述无线式电池采样参数校准方法，其特征在于：所述单片机采用斜率和零点的两点校准法来计算电池充、放电流校准参数。

4.一种无线式电池采样参数校准系统，其特征在于包括：

连接在待校准的电池两端的电池电压采样电路，用于通过采用分压电阻网络采样待校准的电池两端实际电压；

与待校准的电池相连接的电池电流传感器，用于感测电池充放电时的电流；

贴设在所述待校准的电池附近的电池温度传感器，用于感测所述待校准的电池自身的实际温度；

放置在所述待校准的电池所处的环境中的环境温度传感器，用于感测所述待校准的电池所处的环境的实际温度；

第一无线收发单元，用于发送所述待校准的电池的标准电压、标准充放电电流、电池自身的标准温度、和标准环境温度，及接收第二无线收发单元回送来的数据信息，第二无线收发单元，用于接收所述第一无线收发单元发送至的数据，及回送数据信息给第一无线收发单元；

带模数转换的单片机，与所述电池电压采样电路、电池电流传感器、电池温度传感器、环境温度传感器、及第二无线收发单元相连接，用于将所述电池电压采样电路、电池电流传感器、电池温度传感器、及环境温度传感器所采样的数据进行模数转换，并根据所述第二无线收发单元接收的数据和模数转换后的数据计算出待校准的电池的电压、电池充放电电流、电池温度、和环境温度的校准参数，并将各校准参数予以存储，再对所述电池电压采样电路、电池电流传感器、电池温度传感器、及环境温度传感器所采样的数据进行修正后送至所述第二无线收发单元，以便回传给所述第一无线收发单元；

所述单片机采用校准斜率的一点校准方法来计算电池电压校准参数。

5.如权利要求4所述的无线式电池采样参数校准系统，其特征在于：所述单片机采用校准零点的一点校准方法来计算电池温度和环境温度的校准参数。

6.如权利要求4所述的无线式电池采样参数校准系统，其特征在于：所述单片机采用斜率和零点的两点校准法分别来计算电池充、放电流校准参数。

7.如权利要求4所述无线式电池采样参数校准系统，其特征在于：第一无线收发单元和第二无线收发单元采用射频或红外方式收发数据。