CN105738848A - 一种自校准电路和自校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于电池包电芯电压采样系统的自校准电路和自校准方法，自校准电路安装在电池包电芯电压采样系统的多通道信号选择器和输出缓冲器之间，包括：可编程增益放大器和可编程校准码寄存器。可编程校准码寄存器预存多个经过预校准后的校准码，其根据电池包电芯电压采样系统的译码器输出的通路选通信号选择对应通道的校准码选通信号输出至可编程增益放大器；可编程增益放大器根据可编程校准码寄存器输出的校准码选通信号校准电池包电压采样系统。本发明不仅对电池包电芯电压采样系统，还对自校准电路自身进行了校准，大大提高了采样系统的精度；并且只需一次校准，就可长期使用，降低了校准的成本。

Description

一种自校准电路和自校准方法

技术领域

本发明涉及电子电路领域，特别是涉及一种适用于电池包电芯电压采样系统的自校准电路和自校准方法。

背景技术

电池包电芯电压采样系统需要对电池包中各个电芯电压进行采样，但是由于采样系统内各器件存在失调电压与误差，并且信号在传输过程中会有损耗，实际的采样结果与真实的电芯电压有很大的区别。

如图1所示，传统的电池包电芯电压采样系统100包括多个采样单元110、多通道信号选择器120、输出缓冲器130以及译码器140。其中，一个采样单元110与电池包200的一个电芯210的正负端对应连接；多个采样单元110的输出端与多通道信号选择器120的输入端连接；译码器140与多通道信号选择器120的输入端连接，根据译码器140的信号，多通道信号选择器120控制选通电路，即采样系统采集电池包200中的对应电芯电压；多通道信号选择器120的输出端与输出缓冲器130连接，用于输出选通的电芯电压。在实际的采样系统中，在采样单元110、多通道信号选择器120和输出缓冲器130之间都存在着失调电压V_OS114(采样单元110的失调电压)和V_OS116(输出缓冲器130的失调电压)和传输损失V_OS115(多通道信号选择器120的传输损耗)，这势必会造成通过输出缓冲器130输出的采样电芯电压与实际的电芯电压存在差别。以选通电池包中最上面一节电芯为例，最上面一节电芯电压为V_BAT，采样单元110的增益为A，输出缓冲器130的增益为B，那么实际输出的采样电芯电压V_OUT为：

V_OUT＝((A_×(V_BAT+V_OS114)+V_OS115)+V_OS116)×B；(1)

对式(1)经过整理，得到：

V_OUT＝AB×V_BAT+(AB×V_OS114+BV_OS115+BV_OS116)。(2)

从式(2)不难看出，其括号内的即为电池包电芯电压采样系统100的误差，当电池包系统的精度要求很高时，这部分误差会对电池包系统精度有很大的影响。

目前，对于电池包电芯电压采样系统的误差，并没有有效的方法，主要是依靠电池包电芯电压采样系统100的外部进行补偿来消除误差，如图2所示，在电池包电芯电压采样系统100的输出端连接补偿系统300，包括模数转换器310和数字补偿电路320。电池包系统200由多个电芯210串并联连接构成，电芯采用串并联连接可以提高电池包输出的电压及容量。电池包电芯电压采样系统100采用传统的如图1所示的传统电池包电芯电压采样系统，用于对电池包系统200的各节电芯210的电芯电压进行采样转换。并且，由于电池包电芯电压采样系统100本身存在这误差，采样电芯电压需要先经过模数转换器310转换为数字信号，再通过数字补偿电路320采用数字补偿技术对误差进行修正。但是单独采用数字补偿技术来实现误差的补偿，存在很大的缺陷：首先，数字补偿方案比较复杂，要实现数字补偿需要使用模数转换器310先将模拟信号转换为数字信号，再通过数字补偿电路320进行数字补偿，这样虽然提高了采样系统精度，但增加了整个系统的复杂度，而且提高了系统的成本；其次，采用数字补偿技术，其补偿精度完全取决于模数转换器310的精度，如果选择的模数转换器精度不够，电池包电芯电压采样系统100的误差就会被模数转换器的LSB掩盖；但如果选用高精度的模数转换器，同样会导致成本增加；最后，采用数字补偿技术，其本身也会引入误差，并且输出结果也是数字信号，如果最后需要输出的是电芯电压的模拟信号，那就还需要增加一个数模转换器，在增加成本的同时又引入了新的失调电压，对整个系统的精度造成影响。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自校准电路和自校准方法，用于解决现有技术中电池包电芯电压采样系统的精度较低，成本过高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种自校准电路，适用于电池包电芯电压采样系统，所述电池包电芯电压采样系统包括多通道信号选择器、输出缓冲器、译码器和多个采样单元，所述自校准电路包括：可编程增益放大器和可编程校准码寄存器；其中，所述可编程校准码寄存器用于保存多个校准码，其输入端与所述译码器相连，根据所述译码器输出的通路选通信号选择对应通道的校准码选通信号输出至所述可编程增益放大器；所述可编程增益放大器的输入端分别与所述多通道信号选择器的输出端和所述可编程校准码寄存器的输出端相连，用于根据所述可编程校准码寄存器输出的所述校准码选通信号校准所述电池包电压采样系统；所述可编程增益放大器的输出端与所述输出缓冲器的输入端连接。

可选地，所述可编程增益放大器包括运算放大器、MOS管、第一分压电阻群、第二分压电阻和多路数据选择器；所述运算放大器的正相输入端与所述多通道信号选择器的输出端连接，所述运算放大器的输出端与所述MOS管的栅极连接；所述MOS管的源极与所述第一分压电阻群相连，漏极连接所述可编程增益放大器的电源端；所述第一分压电阻群与所述第二分压电阻串联，且在所述第一分压电阻群与所述第二分压电阻的连接处反馈至所述运算放大器的反相输入端；所述第一分压电阻群包括多个相串联的第一分压电阻，且相邻的两个所述第一分压电阻的连接处都设置有一个抽头；所述多路数据选择器的输入端分别与所述可编程校准码寄存器的输出端和多个所述抽头连接，用于根据所述可编程校准码寄存器输出的所述校准码选通信号从所述第一分压电阻群中的多个所述抽头中选择一个抽头进行连通；所述多路数据选择器的输出端与所述输出缓冲器的输入端连接。

可选地，所述可编程校准码寄存器包括由多个可编程寄存器组成的可编程寄存器阵列、与所述可编程寄存器阵列对应的三态门阵列、以及第二译码器；多个所述可编程寄存器用于预存多个所述校准码，其输出端与其对应的所述三态门的输入端连接；所述三态门的另一输入端与所述译码器的输出端连接；所述多个三态门的输出端与所述第二译码器的输入端相连，所述第二译码器将接收到的所述校准码译码为所述校准码选通信号，并输出至所述多路数据选择器。

可选地，所述可编程寄存器阵列和所述三态门阵列由所述采样单元的数量和所述自校准电路的所述校准码的位数N决定。

可选地，所述可编程寄存器阵列的每一个所述可编程寄存器中预存一位所述校准码。

可选地，所述第一分压电阻的数量为2^N个。

可选地，多个所述校准码是所述电池包电芯电压采样系统对标准电芯使用所述自校准电路进行预校准而获得的。

可选地，所述预校准包括：针对每一个所述采样单元，将所述标准电芯与所述电池包电芯电压采样系统的所述采样单元连接；比较所述输出缓冲器的输出电压与所述标准电芯的电压：如果所述输出电压等于所述标准电芯的电压或者在所述标准电芯的电压允许的误差范围内，则将此刻所述多路数据选择器与所述第一分压电阻群的抽头的连接位置作为所述校准码储存至所述可编程校验码寄存器；如果所述输出电压不等于所述标准电芯的电压，则调整所述多路数据选择器与所述第一分压电阻群的抽头的连接位置，直至找出所述输出电压与所述标准电芯的电压相等或者在所述标准电芯的电压允许的误差范围内时的所述连接位置，并将所述连接位置作为所述校准码储存至所述可编程校验码寄存器。

一种使用自校准电路的自校准方法，适用于所述电池包电芯电压采样系统，所述自校准方法包括：将电池包与所述电池包电芯电压采样系统的所述采样单元连接；所述译码器根据所述电池包与所述采样单元的连接情况进行译码，获得所述通路选通信号，并将所述通路选通信号输出至所述多通道信号选择器和所述可编程校验码寄存器；所述多通道信号选择器根据所述通路选通信号选择对应的所述采样单元采集到的所述电池包的电芯电压输出至所述可编程增益放大器；所述可编程校验码寄存器根据所述通路选通信号选择对应的所述校验码选通信号输出至所述可编程增益放大器；所述可编程增益放大器根据所述校验码选通信号对所述电池包的电芯电压进行修调校准，并输出至所述输出缓冲器；通过所述输出缓冲器输出经过所述自校准电路调校过的所述电池包的电芯电压。

如上所述，本发明的自校准电路和自校准方法，适用于电池包电芯电压采样系统，具有以下有益效果：

首先，本发明的自校准电路对电池包电芯电压采样系统中的采样单元、多通道信号选择器、输出缓冲器以及自校准电路本身的失调电压进行调整，保证了输出电压的高精度；

其次，本发明的自校准电路通过可编程校准码寄存器对电池包电芯电压采样系统的每一个通道(即采样单元)的校准码予以保存，这样，电池包电芯电压采样系统只需一次校准就可长期使用；

最后，本发明的自校准电路和自校准方法直接采用的是模拟信号调校方法对失调电压及误差进行修正，减少了数字补偿系统的模数转换器及数字补偿算法，大大降低了电池包电芯电压采样系统的自校准成本。

附图说明

图1显示为现有的电池包电芯电压采样系统的结构示意图。

图2显示为现有的数字校准电池包电芯电压采样系统的结构示意图。

图3显示为本发明实施例公开的一种适用于电池包电芯电压采样系统的结构示意图。

图4显示为本发明实施例公开的一种可编程增益放大器的电路结构示意图。

图5显示为本发明实施例公开的一种可编程校准码寄存器的电路结构示意图。

图6显示为本发明实施例公开的一种针对一个通路的预校准方法的流程示意图。

图7显示为使用本发明实施例公开的自校准电路的自校准方法的流程示意图。

元件标号说明

100电池包电芯电压采样系统

110采样单元

120多通道信号选择器

130输出缓冲器

140译码器

200电池包

210电芯

300数字补偿系统

310模数转换器

320数字补偿电路

400自校准电路

410可编程增益放大器

411运算放大器

N412NMOS管

413第一分压电阻群

4131第一分压电阻

414第二分压电阻

415多路数据选择器

420可编程校准码寄存器

42111～421NM可编程寄存器

42211～422NM三态门

423第二译码器

S61～S62步骤

S71～S75步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图3至图7，需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示的电池包电压采样系统100，由于电池包电压采样系统100通过多个采样单元110、多通道信号选择器120和输出缓冲器130将电池包中的电芯电压转换为对地电压V_out输出。由于电子元器件本身的失调电压以及传输当中的误差，使得输出电压V_OUT与电池包中电芯真实电压存在误差。为了减小这部分误差，在电池包电压采样系统100的多通道信号选择器120和输出缓冲器130之间增加本发明的自校准电路，通过本发明的自校准电路，不仅修正电池包电压采样系统100中各电子元器件的失调电压和传输误差，而且还同时修正本发明自校准电路自身的电子元器件的失调电压以及传输当中的误差。

实施例

如图3所示，本实施例的自校准电路400包括可编程增益放大器410和可编程校准码寄存器420。其中，可编程校准码寄存器420用于存储多个校准码，且校准码是对应电池包电芯电压采样系统100的每一个采样单元110的，其输入端与电池包电芯电压采样系统100的译码器140的输出端连接，根据译码器140输出的通路选通信号，选择对应通道的校准码，并对校准码进行译码获得校准码选通信号输出至可编程增益放大器410。可编程增益放大器410的输入端与电池包电芯电压采样系统的多通道信号选择器120的输出端连接，其选通信号输入端与可编程校准码寄存器420的输出端连接，输出端与输出缓冲器130的输入端连接。可编程增益放大器410用于根据校准码选通信号对电池包电芯电压采样系统100的采样的电芯电压进行校准。

可编程增益放大器410的输入端与电池包电芯电压采样系统100的多通道信号选择器120的输出端连接，用于接收电池包电芯电压采样系统100的采样的电芯电压；并且，可编程增益放大器410的选通信号输入端与可编程校准码寄存器420的输出端相连。可编程增益放大器410根据可编程校准码寄存器420传送过来的校准码选通信号对电池包电芯电压采样系统100采样的电芯电压进行调校。并且，可编程增益放大器410的输出端与输出缓冲器120的输入端连接，用于将经过可编程增益放大器410调校过的采样的电芯电压传输至输出缓冲器120中。

如图4所示，可编程增益放大器410包括运算放大器411、NMOS管N412、第一分压电阻群413、第二分压电阻414和多路数据选择器415。其中，运算放大器411的正相输入端与多通道信号选择器120的输出端相连；输出端与NMOS管N412的栅极连接。NMOS管N412的漏极与可编程增益放大器410的电源端相连；源极与第一分压电阻群413相连。第一分压电阻群413与第二分压电阻414串联，且在第一分压电阻群413和第二分压电阻414的连接处反馈至运算放大器411的反相输入端。并且，第一分压电阻群413包括多个第一分压电阻4131，多个第一分压电阻4131串联组成第一分压电阻群413。彼此相邻的第一分压电阻4131的连接处都设置有一个抽头；多个抽头都连接至多路数据选择器415的输入端。多路数据选择器415的选通信号SEL输入端与可编程校准码寄存器420的输出端相连；多路数据选择器415根据可编程校准码寄存器420输出的校准码作为选通信号来选择其与第一分压电阻群413中的哪一个抽头连接，这样，多路数据选择器415输出的电压即为经过调校的采样电芯电压。在本实施例中，可编程增益放大器410选用的是NMOS管N412，但是其实本发明并不限于此，只要该部件能够实现闭环反馈即可。比如说，可以使用PMOS管替代本实施例的NMOS管，达到的效果是一样的。

进一步地，第一分压电阻群413中第一分压电阻4131的数量与校准码的位数N相关，在本实施例中，第一分压电阻4131的数量为2^N个，即2的N次方个。并且，第一分压电阻4131的阻值大小还会影响到整个电池包电芯电压采样系统的精度：在校准码的位数一定和第二分压电阻414阻值一定的情况下，本实施例自校准电路能够校准的范围随着第一分压电阻4131的减小而减小，因此带有本实施例的电池包电芯电压采样系统在实际使用时，需要整体考量系统精度和误差允许范围的要求，才能选择合适的校准码的位数和第一分压电阻的阻值。

本实施例的可编程增益放大器410不但可以对电池包电芯电压采样系统100内的电子元器件的失调电压和传输误差进行调校，还可以对本实施例的自校准电路400中的电子元器件的失调电压进行调校。

以电池包中最上面电芯采样为例，假定其电压为V_BAT，电池包电芯电压采样系统100的采样单元110的增益为A，采样单元110的失调电压为V_OS114，多通道信号选择器120的传输损耗为V_OS115，输出缓冲器130的失调电压为V_OS116。本实施例的自校准电路的增益为C，失调电压为V_OS117。那么，经过如图3所示的电路结构后，实际输出的电压(未经调校过的)为：

V_OUT3＝(((A(V_BAT+V_OS114)+V_OS115)+V_OS117)×C+V_OS116)×B；(3)

整理式(3)，得到最后经过自校准电路后输出的电压(未经调校过的)为：

V_OUT3＝ABC×V_BAT+(ABC×V_OS114+BC×(V_OS115+V_OS117)+B×V_OS116)。(4)

式(4)的后半部分括号内的部分即为电池包电芯电压采样系统100和自校准电路400所引起的整个系统的误差。在不经调校时，多路数据选择器415与在第一分压电阻群413的抽头连接位置处于第一分压电阻群413的1/2分压处。本实施例的自校准电路400对误差是如此进行调校的：

如图4所示，运算放大器411的正相输入端的电压为V_IN4。由于运算放大器411与NMOS管N412，第一分压电阻群413和第二分压电阻414构成闭环系统，那么运算放大器411的正相电压和反相电压相等，即：V₄₁₁₊＝V_411-＝V_IN4。

第一分压电阻群413和第二分压电阻414连接处电压V₃₄即为采样输入电压V_IN4，这样在未经调校的情况下，自校准电路400输出为：所以本实施例的自校准电路的输出增益C为：

由此不难看出，调整多路数据选择器415与第一分压电阻群413的抽头的连接位置就可改变自校准电路400的增益C。以向上调整n个第一分压电阻4131为例，那么经过自校准电路400调校后的输出V′_OUT4为：

$V_{\mathrm{OUT}4}^{\′}=V_{\mathrm{IN}4}\×\frac{R_{14}+(R_{413}/2)+n\×R_{4131}}{R_{14}};$

那么，调整多路数据选择器415与第一分压电阻群413的抽头的连接位置，对输出电压V_OUT影响为：

$\mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{OUT}4}=V_{\mathrm{OUT}4}-V_{\mathrm{OUT}4}^{\′}=V_{\mathrm{IN}4}\×\frac{n\×R_{4131}}{R_{414}};$

对自校准电路的增益的影响为：

$\mathrm{\ΔC}=\frac{{\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{OUT}4}}{V_{\mathrm{IN}4}}=\frac{n\×R_{4131}}{R_{414}}.$

通过调整多路数据选择器415与第一分压电阻群413的抽头的连接位置，可以人为干预校准整个系统的增益，对电池包电芯电压采样系统和自校准电路的误差进行修正，经过自校准电路进行调校后输出的电压为V′_OUT3：

V′_OUT3＝(((A(V_BAT+V_OS114)₊V_OS115)+V_OS117)×(C+ΔC)+V_OS116)×B；

经过整理可以得出：

V′_OUT3＝ABC×V_BAT+(AB(C+ΔC)_×V_OS114+B(C+ΔC)_×(V_OS115+V_OS117)+B_×V_OS116)

+ABΔC×V_BAT

＝ABC×V_BAT+[ABC×V_OS114+BC×(V_OS115+V_OS117)+B×V_OS116]；

+ΔC×[AB×(V_OS114+V_BAT)+B×(V_OS115+V_OS117)]

通过上式不难看出，调整采样单元110的增益A，输出缓冲器130的增益B以及自校准电路400的增益C就可以实现电芯电压按比例输出，即上式中的第一部分，即ABC×V_BAT；上式中的第二部分和第三部分，即

[ABC×V_OS114+BC×(V_OS115+V_OS117)+B×V_OS116]+ΔC×[AB×(V_OS114+V_BAT)+B×(V_OS115+V_OS117)]是整个系统的各种失调和传输误差。在给定电子器件的情况下，各部分失调电压和传输损失V_OS114、V_OS115、V_OS116以及自校准电路失调电压V_OS117都是固定的，这样在给定电芯电压V_BAT的情况下，上式中的第二部分的计算数值是固定的，只要调整自校准电路400的增益变化ΔC，即调整多路数据选择器415与第一分压电阻群413的抽头的连接位置，就可抵消部分系统中各种失调及传输带来的误差。若需完全消除误差，则需要保证第一分压电阻R4131足够小，这样自校准电路400的增益变化ΔC足够小，就可完全消除误差。但是实际应用中，一般只需要让整个系统的输出符合一定的精度要求即可。

可编程校准码寄存器420是用于保存多个校准码，该校准码经过译码后就是可编程增益放大器410的多路数据选择器415与第一分压电阻群413的抽头的连接位置。如图5所示，可编程校准码寄存器420包括一个由多个可编程寄存器42111～421NM构成的可编程寄存器阵列、一个与可编程寄存器阵列对应的由多个三态门42211～422NM构成的三态门阵列、和一个第二译码器423。其中，M表示电池包电芯电压采样系统选定的通路(从多个采样单元中选择一个采样单元)，N表示每一个通路的校准码的位数。可编程寄存器与其对应的三态门的输入端相连；三态门的另一输入端也是与电池包电芯电压采样系统的译码器的输出端(CHN_1，CHN_2，…，CHN_N)连接；三态门的输出端与第二译码器423相连，第二译码器423将选定通路的可编程寄存器中存储的校准码进行译码，获得校准码选通信号输出至可编程增益放大器的多路数据选择器的选通信号输入端。

由可编程寄存器42111～421NM构成的可编程寄存器阵列中，存储各个通路的校准码；一个可编程寄存器保存一位校准码。且通路的校准码的位数N越高，则整个系统的精度也越高。在本实施例中，可编程寄存器包括但不限于熔丝、一次性可编程器件、EEROM以及Flash。

由三态门42211～422NM构成的三态门阵列，三态门在使能的情况下将输入传输至输出，在未被选通状态下输出高阻态。

可编程校准码寄存器420的输入为经过电池包电芯电压采样系统的译码器译码后的通路选择信号，在同一时刻只有一个通路是被使能的，其余通路处于关闭状态。相对应的，可编程寄存器阵列只会将被选择的通路的一路校准码Code1～CodeM输出至可编程校准码寄存器420中的第二译码器423，第二译码器423对校准码Code1～CodeM进行译码，转换为校准码选通信号SEL，并输出至可编程增益放大器410，可编程增益放大器410根据校准码选通信号完成对采样的电池电芯电压的调校。其他未被选通的通路，由于三态门特性，输出为高阻态，避免了竞争冒险现象。

进一步地，本实施例中的校准码是预存在对应的可编程寄存器中的。针对不同的通路，其校准码也是不一样的。而且，校准码是电池包电芯电压采样系统通过连接标准电芯，使用自校准电路进行预校准而获得的。针对每一个通路，其预校准是按照如图6所示的步骤进行的：

步骤S61，将标准电芯连接在增加了自校准电路的电池包电芯电压采样系统所对应的通路的采样单元上，从而获得对应的采样电压；

步骤S62，比较输出缓冲器的输出电压与标准电芯的电压：

如果输出电压和标准电芯的电压相等或者在允许的误差范围内，则认为增加了自校准电路的电池包电芯电压采样系统准确，无需校准，将此时多路数据选择器与第一分压电阻群的抽头的连接位置作为校准码储存至可编程校验码寄存器；

如果输出电压与标准电芯的电压有偏差，则需要遍历自校准电路中的多路数据选择器与可编程增益放大器的第一分压电阻群的抽头的连接位置，找到输出电压与标准电芯的电压相等或者在允许的误差范围内时，多路数据选择器与可编程增益放大器的第一分压电阻群的抽头的连接位置，并将多路数据选择器与可编程增益放大器的第一分压电阻群的抽头的连接位置作为校准码存储至通路所对应的可编程寄存器内。

对多路数据选择器与可编程增益放大器的第一分压电阻群的抽头的连接位置的遍历，可以有很多种方式，在本实施例中，由于自校准电路在不进行调校时，其多路数据选择器与在第一分压电阻群的抽头连接位置处于第一分压电阻群的1/2分压处，所以，当输出电压低于标准电芯的电压时，选择上半部分的第一分压电阻群的抽头，提高输出以达到校准的目的；当输出电压高于标准电芯的电压时，选择下半部分的第一分压电阻群的抽头，降低输出以达到校准的目的。遍历时按照上述原则，通过逐次逼近直至输出电压与标准电芯的电压相等或者到允许的误差范围内。并且，由于电池包电芯电压采样系统有多个采样单元，所以需要重复多次预校准过程，将针对不同采样单元的不同通路的校准码存储至对应的可编程寄存器中。此外，还可以通过大量预校准获得的校准码数据得出修调对照表，后续预校准时可以不经逐次逼近直接从修调对照表得出对应的校准码。这样，在对经过预校准的增加了自校准电路的电池包电芯电压采样系统进行后续使用时，则不需要再次校准就可直接使用电池包电芯电压采样系统进行电池包的电芯电压采样。

对于经过预校准后的使用本实施例的自校准电路对电池包电芯电压采样系统的自校准方法，如图7所示，包括：

步骤701，将电池包与电池包电芯电压采样系统的采样单元连接；

步骤702，译码器根据电池包与采样单元的连接情况进行译码，获得通路选通信号，并将通路选通信号输出至多通道信号选择器和可编程校验码寄存器；

步骤703，多通道信号选择器根据通路选通信号选择对应的采样单元采集到的电芯电压输出至可编程增益放大器；可编程校验码寄存器根据通路选通信号选择对应的校验码选通信号输出至可编程增益放大器；

步骤704，可编程增益放大器根据校验码选通信号对电芯电压进行调校，并输出至输出缓冲器；

步骤705，通过输出缓冲器输出经过自校准电路调校过的电芯电压。

综上所述，本发明的自校准电路和自校准方法，对电池包电芯电压采样系统的采样单元、多通道信号选择器、输出缓冲器以及自校准电路本身的失调电压进行调整，保证了输出电压的高精度；并且，本发明通过可编程校准码寄存器对电池包电芯电压采样系统的每一个通道(即采样单元)的校准码予以保存，这样，电池包电芯电压采样系统只需一次校准就可长期使用；最后，本发明直接采用的是模拟信号调校方法对失调电压及误差进行修正，减少了数字补偿系统的模数转换器及数字补偿算法，大大降低了电池包电芯电压采样系统的自校准成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种自校准电路，适用于电池包电芯电压采样系统，所述电池包电芯电压采样系统包括多通道信号选择器、输出缓冲器、译码器和多个采样单元，其特征在于，所述自校准电路包括：可编程增益放大器和可编程校准码寄存器；其中，所述可编程校准码寄存器用于保存多个校准码，其输入端与所述译码器相连，根据所述译码器输出的通路选通信号选择对应通道的校准码选通信号输出至所述可编程增益放大器；

所述可编程增益放大器的输入端分别与所述多通道信号选择器的输出端和所述可编程校准码寄存器的输出端相连，用于根据所述可编程校准码寄存器输出的所述校准码选通信号校准所述电池包电压采样系统；所述可编程增益放大器的输出端与所述输出缓冲器的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的自校准电路，其特征在于，所述可编程增益放大器包括运算放大器、MOS管、第一分压电阻群、第二分压电阻和多路数据选择器；

所述运算放大器的正相输入端与所述多通道信号选择器的输出端连接，所述运算放大器的输出端与所述MOS管的栅极连接；所述MOS管的源极与所述第一分压电阻群相连，漏极连接所述可编程增益放大器的电源端；所述第一分压电阻群与所述第二分压电阻串联，且在所述第一分压电阻群与所述第二分压电阻的连接处反馈至所述运算放大器的反相输入端；

所述第一分压电阻群包括多个相串联的第一分压电阻，且相邻的两个所述第一分压电阻的连接处都设置有一个抽头；所述多路数据选择器的输入端分别与所述可编程校准码寄存器的输出端和多个所述抽头连接，用于根据所述可编程校准码寄存器输出的所述校准码选通信号从所述第一分压电阻群中的多个所述抽头中选择一个抽头进行连通；所述多路数据选择器的输出端与所述输出缓冲器的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的自校准电路，其特征在于，所述可编程校准码寄存器包括由多个可编程寄存器组成的可编程寄存器阵列、与所述可编程寄存器阵列对应的三态门阵列、以及第二译码器；

多个所述可编程寄存器用于预存多个所述校准码，其输出端与其对应的所述三态门的输入端连接；所述三态门的另一输入端与所述译码器的输出端连接；所述多个三态门的输出端与所述第二译码器的输入端相连，所述第二译码器将接收到的所述校准码译码为所述校准码选通信号，并输出至所述多路数据选择器。

4.根据权利要求3所述的自校准电路，其特征在于，所述可编程寄存器阵列和所述三态门阵列由所述采样单元的数量和所述自校准电路的所述校准码的位数N决定。

5.根据权利要求4所述的自校准电路，其特征在于，所述可编程寄存器阵列的每一个所述可编程寄存器中预存一位所述校准码。

6.根据权利要求4所述的自校准电路，其特征在于，所述第一分压电阻的数量为2^N。

7.根据权利要求3所述的自校准电路，其特征在于，多个所述校准码是所述电池包电芯电压采样系统对标准电芯使用所述自校准电路进行预校准而获得的。

8.根据权利要求7所述的自校准电路，其特征在于，所述预校准包括：针对每一个所述采样单元，

将所述标准电芯与所述电池包电芯电压采样系统的所述采样单元连接；

比较所述输出缓冲器的输出电压与所述标准电芯的电压：

如果所述输出电压等于所述标准电芯的电压或者在所述标准电芯的电压允许的误差范围内，则将此刻所述多路数据选择器与所述第一分压电阻群的抽头的连接位置作为所述校准码储存至所述可编程校验码寄存器；

如果所述输出电压不等于所述标准电芯的电压，则调整所述多路数据选择器与所述第一分压电阻群的抽头的连接位置，直至找出所述输出电压与所述标准电芯的电压相等或者在所述标准电芯的电压允许的误差范围内时的所述连接位置，并将所述连接位置作为所述校准码储存至所述可编程校验码寄存器。

9.一种使用如权利要求1所述的自校准电路的自校准方法，适用于所述电池包电芯电压采样系统，其特征在于，所述自校准方法包括：

将电池包与所述电池包电芯电压采样系统的所述采样单元连接；

所述译码器根据所述电池包与所述采样单元的连接情况进行译码，获得所述通路选通信号，并将所述通路选通信号输出至所述多通道信号选择器和所述可编程校验码寄存器；

所述多通道信号选择器根据所述通路选通信号选择对应的所述采样单元采集到的所述电池包的电芯电压输出至所述可编程增益放大器；所述可编程校验码寄存器根据所述通路选通信号选择对应的所述校验码选通信号输出至所述可编程增益放大器；

所述可编程增益放大器根据所述校验码选通信号对所述电池包的电芯电压进行修调校准，并输出至所述输出缓冲器；

通过所述输出缓冲器输出经过所述自校准电路调校过的所述电池包的电芯电压。