CN104515967A - 汽车电池传感器的电压通道自补正装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车电池传感器的电压通道自补正装置及其方法，其特征在于，本发明的汽车电池传感器的电压通道自补正装置可以防止在补正过程中发生补正遗漏或误差。本发明对汽车电池传感器的电压通道进行自补正，可以维持车电池传感器的准确度，尤其，汽车电池传感器可以进行自补正，省去工序中的电压补正工序，可以简化工序。

Description

汽车电池传感器的电压通道自补正装置及其方法

技术领域

 本发明涉及一种汽车电池传感器的电压通道自补正装置及其方法，具体而言，汽车电池传感器对电压通道进行自补正(Self Calibration)的装置和方法。

背景技术

汽车电池传感器是将电压ADC(Analog to Digital Converter，模数转换器)通道输入的模拟数据，通过内部定义的ADC映射函数(通常为一次函数)转换为数字数据。

即，将通过电压ADC通道输入的模拟数据定义为'x'，将转换的数字数据定义为'y'时，两个数据之间的一次函数关系如图1所示。调整一次函数的倾斜度'a'和偏差'b'，就可以补正汽车电池传感器的输入相比输出。

通常来讲，采用两点校准(2 Point Calibration)方法补正汽车电池传感器。

两点校准方法是利用2个模拟数据和两个数字数据的方法，将从2个输入值计算的一次函数为基础，调整倾斜度和偏差。

即，将一次函数y=ax+b定义为补正前的函数时，执行补正前的函数y=ax+b的倾斜度乘以1/a的乘法运算，减去b(偏差)的减法运算，进行将补正前的函数y=ax+b变形为y=x的补正，对汽车电池传感器的输入相比输出进行补正。这种过程称之为增益校正(gain calibration)和偏位校正(offset calibration)。

在生产汽车电池传感器时，对各个汽车电池传感器进行如上所述的补正，通过这样的补正过程，各汽车电池传感器执行准确的ADC。

但是，对汽车电池传感器的补正过程发生异常或遗漏时，会导致ADC不良，这些不良不是批量生产后在使用现场可以补正的。因此，汽车搭载的汽车电池传感器发生不良事，除了更换汽车电池传感器，没有其他解决对策。

整理上述内容，汽车电池传感器利用分流电阻和内部温度传感器，测量和计算汽车电池的余量、温度、启动性等，向汽车ECU发送信息。

这些汽车电池传感器在批量生产时，对传感器进行电压、温度以及电流通道进行补正，补正的数据保存到内存，在输入各个模拟值时用于补正。

如上所述，各汽车电池传感器在批量生产时需要经过补正这一额外的工序，自然会增加所需的人力和时间，补正过程中发生遗漏或错误时，可能会批量出现不良品。

发明内容

技术问题

本发明旨在于提供，可有效防止补正过程中的补正遗漏或错误的汽车电池传感器的电压通道自补正装置及其方法。

技术方案

为了实现上述的技术目的，本发明一个实施方式的汽车电池传感器的电压通道自补正装置包括，作为所输入模拟电压数据的结果，输出数字电压数据的ADC；将利用汽车电池传感器的偏位自补正功能获取的第一模拟电压数据，输入到ADC，作为输入的结果，从ADC获取第一数字电压数据，将利用群集化技法获取的第二模拟电压数据，输入到ADC，作为输入的结果，从ADC获取第二数字电压数据，以获取的第一和第二数字电压数据为基础，对ADC的输入电压相比输出电压进行补正的控制部。

本发明另一个实施方式的汽车电池传感器的电压通道自补正方法包括，将利用汽车电池传感器的偏位自补正功能获取的第一模拟电压数据输入到ADC的阶段；将利用群集化技法获取的第二模拟电压数据输入到ADC的阶段；作为各输入的结果，从ADC分别获取第一数字电压数据以及第二数字电压数据的阶段；以及获取的第一和第二数字电压数据为基础，对ADC的输入电压相比输出电压进行补正的阶段。

有益效果

根据本发明，对汽车电池传感器的电压通道进行自补正，可以维持汽车电池传感器的准确度。

尤其，汽车电池传感器可自行完成自补正，省去工序中的电压补正工序，有利于简化工序。

附图说明

图1为传统技术的说明图；

图2为说明本发明一个实施方式的汽车电池传感器的电压通道自补正装置的块状图；

图3为本发明一个实施方式的集群形成的说明图；

图4为说明本发明一个实施方式的汽车电池传感器的电压通道自补正方法的流程图。

附图标记说明

210 : 控制部;                     220 : ADC;

230 : 储存部。

具体实施方式

参照附图和详细的具体实施方式，将清楚地了解本发明的优特点以及实现方法。但是，本发明并不限定于下面的具体实施方式，还可以有各种不同的形态。本实施方式的目的在于更完整地揭示本发明，使本发明所述的技术领域掌握一般知识的从业人员，更容易理解本发明的范畴，本发明以权利要求的记载为准进行定义。一方面，本说明书中使用的术语只是用来说明实施方式，并不是用于限制本发明。本说明书中，除非有特殊说明，单数型包括复数型。说明书中使用的"包括(comprises)"或"包括的(comprising)"不排除所涉及构成要素、阶段、动作以及/或元件之外的一个以上的其他构成要素、阶段、动作以及/或元件的存在或增加。

本发明一个实施方式的汽车电池传感器的电压通道自补正装置包括，作为所输入模拟电压数据的结果，输出数字电压数据的ADC；将利用汽车电池传感器的偏位自补正功能获取的第一模拟电压数据输入到ADC，作为输入的结果，从ADC获取第一数字电压数据，将利用群集化技法获取的第二模拟电压数据输入到ADC，作为输入的结果，从ADC获取第二数字电压数据，基于获取的第一和第二数字电压数据补正ADC的输入电压相比输出电压的控制部。

上述控制部的特征是，K平均群集化算法的基础上获取第二模拟电压数据。

上述控制部的特征是，根据温度将从外部输入的电压区域划分为特定数量的群集，给各个划分的群集分配中心值，以特定群集的输入数据和特定群集的中心值为基础，计算特定群集的新中心值，将计算的新中心值设定为第二模拟电压数据。

上述控制部的特征是，利用下面的数学式计算特定群集的新中心值(坐标)。

(X1, Y1): 分配的群集中心值, (x1, y1): 输入电压数据。

上述控制部的特征是，从ADC获取的第一和第二数字电压数据为基础，调整两点校准后的倾斜度和偏差，补正ADC的输入电压相比输出电压。

上述控制部的特征是，使用汽车电池传感器的ASIC本身提供的偏位自补正功能，体现将要输入到ADC的第一模拟电压数据。

上述控制部的特征是，利用ASIC在内部短路电压传感器打造零电压的偏位自补正功能打造零电压，将零电压作为第一模拟电压数据输入到ADC，作为输入结果从ADC获取第一数字电压数据。

本发明一个实施方式的汽车电池传感器的电压通道自补正方法包括，将利用汽车电池传感器的偏位自补正功能获取的第一模拟电压数据输入到ADC的阶段；将利用群集化技法获取的第二模拟电压数据输入到ADC的阶段；作为各输入的结果，分别从ADC获取第一数字电压数据和第二数字电压数据的阶段；获取的第一和第二数字电压数据为基础，补正ADC的输入电压相比输出电压的阶段。

将第二模拟电压数据输入到ADC的阶段包括，以K平均群集化算法为基础获取第二模拟电压数据的阶段。

将第二模拟电压数据输入到ADC的阶段包括，根据温度将从外部输入的电压区域划分为特定数量的群集，给划分的各个群集分配中心值的阶段；以特定群集的输入数据和特定群集的中心值为基础，计算特定群集的新中心值的阶段；将计算的新中心值设定为第二模拟电压数据的阶段。

计算中心值的阶段包括，利用下面的数学式计算特定群集的新中心值(坐标)的阶段。

；

(X1, Y1): 分配的群集中心值, (x1, y1): 输入电压数据。

上述补正阶段从ADC获取的第一和第二数字电压数据为基础，调整两点校准后的倾斜度和偏差，补正ADC的输入电压相比输出电压。

上述补正阶段包括，第一模拟电压数据(X1)、第二模拟电压数据(X2)、第一模拟电压数据(X1)相应的第一数字电压数据(Y1)、第二模拟电压数据(X2)相应的第二数字电压数据(Y2)为基础，执行两点校准的阶段；根据执行的结果调整倾斜度和偏差，补正ADC的输入相比输出电压的阶段。

将第一模拟电压数据输入到ADC的阶段，使用汽车电池传感器的ASIC本身提供的偏位自补正功能，体现将要输入到ADC的第一模拟电压数据。

将第一模拟电压数据输入到ADC的阶段包括，利用ASIC在内部短路电压传感器打造零电压的偏位自补正功能，打造零电压的阶段；将打造的零电压作为第一模拟电压数据输入到ADC的阶段；作为输入的结果，从ADC获取第二数字电压数据的阶段。

下面结合附图2和附图3详细说明本发明一个实施方式的汽车电池传感器的电压通道自补正装置。图2为说明本发明一个实施方式的汽车电池传感器的电压通道自补正装置块状图；图3为本发明一个实施方式的集群为基础，获取输出电压的说明图。

本发明一个实施方式的汽车电池传感器的电压通道自补正装置为了执行汽车电池传感器对电压通道的自补正，使用两个模拟数据和两个数字数据。

即，本发明一个实施方式的汽车电池传感器的电压通道自补正装置以从外部接通的特定电压及其电压相关ADC结果值-数字数据为基础，使汽车电池传感器完成自补正。

如图2所示，本发明一个实施方式的汽车电池传感器的电压通道自补正装置包括，控制部210、ADC220以及储存部230。

控制部210利用汽车电池传感器的ASIC本身提供的偏位自补正(Self Offset Calibration)功能，体现第一个输入到ADC220的模拟电压。

这里的偏位自补正功能是ASIC内部短路电压传感器打造零电压的。控制部210通过偏位自补正功能打造零电压，将打造的零电压作为第一个模拟输入电压接通到ADC220，将其结果值作为第一个数字输出电压获取。

控制部210利用群集化技法求得，用于汽车电池传感器的电压自补正的其他电压值，即，第二个输入到ADC220的模拟电压。

本发明中采用的群集化技法是利用所输入数据的规律性，体现合适的数据过滤的。在类似属性的资料中分析不同的模式，准确判断数据的倾向性，比其他模式分析算法更快处理大容量数据，在这里作为群集化技法采用'K平均群集化算法'。

控制部210以K平均群集化算法为基础，将根据温度的外部输入电压区域划分为特定数量的群集，给各个划分的群集分配中心值，将各个群集中输入的数据和分配的中心值一起用于求得该群集新的中心值。

比如，如图3所示，控制部210在分配的群集中心值为(X1, Y1)的群集(Cluster)_2中输入到输入电压数据(data)_1(x1, y1)时，按下面的数学式计算新中心值的坐标。

【数学式 1】

控制部210将计算的Cluster_2的新中心值作为第二个模拟输入电压接通到ADC220，其结果值作为第二个数字输出电压获取。

控制部210以第一个模拟输入电压、第二个模拟输入电压、第一个数字输出电压以及第二个数字输出电压为基础，执行两点校准2 (Point Calibration)，调整倾斜度和偏差，补正汽车电池传感器的输入相比输出，将调整的数据保存到储存部230。 

如前所述，本发明将新计算的中心值作为该群集新的中心值，使用新的中心值求得之后输入的输入电压数据以及中心值。求得的中心值为反映该群集倾向性的平均值，所以与传统的单纯平均值相比更能反映输入数据的倾向性，有助于提高汽车电池传感器的自补正可信度。

即，本发明中形成新的群集时，自动执行电压自补正，提高ADC结果值的可信性，更灵活地应对外部输入电压的变化。

以上参照附图2和附图3说明了本发明一个实施方式的汽车电池传感器的电压通道自补正装置。下面将参照附图4，说明本发明一个实施方式的汽车电池传感器的电压通道自补正方法。图4为说明本发明一个实施方式的汽车电池传感器的电压通道自补正方法的流程图。

如图4所示，确认从外部输入的电压(S400)，以K平均群集化算法为基础，将根据温度的输入电压的区域划分为特定数量的群集，给各个划分的群集分配中心值，将群集中输入的数据与分配的中心值一起，用于求得该群集新的中心值。

判定新的群集，求得新群集的中心值后，为了执行电压自补正，将已经设置成有利于自补正的数据数量(A)为准，调整输入数据的数量(S401)。

用于自补正的数据数量(A)通过实验可以求得最佳值。因此，每当输入电压有浮动时，本发明的电池传感器自主执行自补正，维持电池传感器的准确度。

调节结果，输入数据大于设置的数据数量(A)时，执行偏位自补正功能(S402)打造零电压，将打造的零电压作为第一个模拟输入电压(X1)接通到ADC(220)，作为其结果值获取第一个数字输出电压(Y1)(S403)。

在这里，偏位自补正功能是由汽车电池传感器的ASIC本身提供的，ASIC在内部短路电压传感器打造零电压。

获取第一个模拟输入电压(X1)和相应的第一个数字输出电压(Y1)后，中断偏位自补正功能的执行(S404)。

用于电压自补正的其他电压值，即，利用群集化技法体现第二个输入到ADC220的模拟电压。

本发明中采用的群集化技法是利用所输入数据的规律性，体现合适的数据过滤的，从类似属性的数据中分析不同的模式，准确判断数据的倾向性，比其他模式分析算法更快处理大容量数据。

根据温度将从外部输入的电压区域以‘K平均群集化算法’为基础划分为特定数量的群集，给划分的各个群集分配中心值，划分的各个群集中输入的数据与分配的中心值一起，用于求得该群集的新中心值。

比如，分配的群集中心值为(X1, Y1)的Cluster_2输入到输入电压data_1(x1, y1)时，计算新中心值的坐标，将计算的Cluster_2的新中心值作为第二个模拟输入电压(X2)施加到ADC(220)，作为其结果值获取第二个数字输出电压(Y2)(S405)。

第一个模拟输入电压(X1)、第二个模拟输入电压(X2)、第一个数字输出电压(Y1)以及第二个数字输出电压(Y2)为基础执行两点校准，调整倾斜度和偏差，补正汽车电池传感器的输入相比输出(S406)，将调整的数据保存到储存部230(S407)。

在这里，补正的倾斜度为，补正的偏差为-{Y1-(倾斜度)×X1}。

以上参照具体实施方式和附图，具体说明了本发明的构成。但这是例示性的，在不超出本发明技术思想的范围内，可以有各种变形。因此，本发明的范围不应受限于说明的具体实施方式，以权利要求范围以及均等的内容为准。

Claims (15)

1.一种汽车电池传感器的电压通道自补正装置，其特征在于，包括，

作为所输入模拟电压数据的结果，输出数字电压数据的ADC；以及

利用汽车电池传感器的偏位自补正功能获取的第一模拟电压数据输入到ADC，作为输入的结果，从ADC获取第一数字电压数据，利用群集化技法获取的第二模拟电压数据输入到ADC，作为输入的结果，从ADC获取第二数字电压数据，基于获取的第一和第二数字电压数据对ADC的输入电压相比输出电压进行补正的控制部。

2.根据权利要求1所述的汽车电池传感器的电压通道自补正装置，其特征在于，

上述控制部基于K平均群集化算法获取第二模拟电压数据。

3.根据权利要求1所述的汽车电池传感器的电压通道自补正装置，其特征在于，

上述控制部根据温度将从外部输入的电压区域区分为特定数量的群集，给各个群集分配中心值，以特定群集上输入的数据和特定群集的中心值为基础计算特定群集的新中心值，将计算的新中心值设置为第二模拟电压数据。

4.根据权利要求3所述的汽车电池传感器的电压通道自补正装置，其特征在于，

上述的控制部利用下面的数学式，计算特定群集的新中心值(坐标)；

，

(X1, Y1): 分配的群集中心值, (x1, y1): 输入电压数据。

5.根据权利要求1所述的汽车电池传感器的电压通道自补正装置，其特征在于，

上述的控制部基于从ADC获取的第一和第二数字电压数据，调整两点校准后的倾斜度和偏差，对ADC的输入电压相比输出电压进行补正。

6.根据权利要求1所述的汽车电池传感器的电压通道自补正装置，其特征在于，

上述控制部利用汽车电池传感器的ASIC本身提供的偏位自补正功能，体现要输入到ADC的第一模拟电压数据。

7.根据权利要求6所述的汽车电池传感器的电压通道自补正装置，其特征在于，

上述控制部利用ASIC在内部短路电压传感器打造零电压的偏位自补正功能打造零电压，将零电压作为第一模拟电压数据输入到ADC，作为输入的结果，从ADC获取第一数字电压数据。

8.一种汽车电池传感器的电压通道自补正方法，其特征在于，包括，

将利用汽车电池传感器的偏位自补正功能获取的第一模拟电压数据，输入到ADC的阶段；

将利用群集化技法获取的第二模拟电压数据，输入到ADC的阶段；

作为各输入的结果，分别获取第一数字电压数据以及第二数字电压数据的阶段；

以获取的第一和第二数字电压数据为基础，对ADC的输入电压相比输出电压进行补正的阶段。

9.根据权利要求8所述的汽车电池传感器的电压通道自补正方法，其特征在于，

将第二模拟电压数据输入到ADC的阶段，包括，以K平均群集化算法为基础获取第二模拟电压数据的阶段。

10.根据权利要求8所述的汽车电池传感器的电压通道自补正方法，其特征在于，

将第二模拟电压数据输入到ADC的阶段，包括，

根据温度将从外部输入的电压区域区分为特定数量的群集，给各个群集分配中心值的阶段；

以特定群集中输入的数据和特定群集的中心值为基础，计算特定群集的新中心值的阶段；

将计算的新中心值设置成第二模拟电压数据的阶段。

11.根据权利要求10所述的汽车电池传感器的电压通道自补正方法，其特征在于，

上述计算中心值的阶段，包括，利用下面的数学式计算特定群集的新中心值(坐标)的阶段；

，

(X1, Y1): 分配的群集的中心值, (x1, y1): 输入电压数据。

12.根据权利要求8所述的汽车电池传感器的电压通道自补正方法，其特征在于，

在补正的阶段，从ADC获取的第一和第二数字电压数据为基础，调整两点校准后的倾斜度和偏差，对ADC的输入电压相比输出电压进行补正。

13.根据权利要求12所述的汽车电池传感器的电压通道自补正方法，其特征在于，

补正的阶段，包括，上述第一模拟电压数据(X1)、第二模拟电压数据(X2)、第一模拟电压数据(X1)相应的第一数字电压数据(Y1)以及第二模拟电压数据(X2)相应的第二数字电压数据(Y2)为基础，执行两点校准的阶段；根据执行的结果，调整倾斜度和偏差，对ADC的输入相比输出电压进行补正的阶段。

14.根据权利要求8所述的汽车电池传感器的电压通道自补正方法，其特征在于，

将第一模拟电压数据输入到ADC的阶段使用汽车电池传感器的ASIC本身提供的偏位自补正功能，体现将输入到ADC的第一模拟电压数据。

15.根据权利要求14所述的汽车电池传感器的电压通道自补正方法，其特征在于，

将第一模拟电压数据输入到ADC的阶段，包括，

利用ASIC在内部短路电压传感器打造零电压的偏位自补正功能，打造零电压的阶段；

将打造的零电压作为第一模拟电压数据输入到ADC的阶段；以及

作为输入的结果，从ADC获取第二数字电压数据的阶段。