CN106208248B - 一种电动汽车bms的正时采集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电动汽车BMS的正时采集防范，涉及电池管理系统领域，包括规定时钟、寻找电流突变时间点、寻找电压突变时间点、计算时间差、修正误差等五个步骤。本发明通过定点的方式能够有效将对时误差压制在十纳秒级内，该计算过程与步骤简单，运用方便。

Description

一种电动汽车BMS的正时采集方法
技术领域
本发明属于电池管理系统领域，具体地讲是一种电动汽车BMS的正时采集方法。
背景技术
电动汽车电池管理系统（简称为BMS）是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带，包括电池物理参数实时监测功能。该功能监测对象包括电池的实时电流和电压。电动汽车电池一般为由多个单体电池构成的电池组，采用主从方式对其进行控制。但在实际硬件中，单体电压与电流的采集往往分散在不同的物理模块中，每个模块都有自己的私有时钟，各个私有时钟之间存在误差，从而造成采集在世间轴上的不同步。若电流和单体电压在采集在时间轴上的采集的时差较大，则会直接影响瞬时直流等效内阻的计算，影响对电池剩余电量（简称为 SOC）的预估，造成预估不准确。
传统方法通常是通过对时尝试消除时钟误差，但大多数基于 CAN 总线的通讯网络所引入的对时出报文时延是无法精确估计的，以 250Kbps CAN 网络为例，该通讯网络的时延最大可以达到百微妙级，进而由此引入的对时误差就可能达到十微妙级，远达不到高等级采集同步的要求。基于此，提出本案申请。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供了一种旨在大幅改善这种状况,能够有效将对时误差压制在十纳秒级
为实现上述目的，本发明采用的方法如下：
步骤一，规定时钟：规定电流采集模块的私有时钟规定为标准时钟。
步骤二，寻找电流突变时间点：在电流采集模块的采样数据中实时寻找电流突变边沿并将该电流突变的时间记为tc，并将tc该时间点之前和之后的一定量数据打包，同时在电流数据包中附加上数据包的起、始两个时间点，再将该电流数据包发送给电压采集模块。
步骤三，寻找电压突变时间点：将电压采集模块自收到电流数据包的时间点记为tvr，并将tvr之前所采集的采样数据中寻找与电流突变的时间tc重合的电压突变的时间点，具体过程如下：
1）首先根据数据包的起、始两个时间点确定电流数据包的时间跨度tcp；
2）将tvr-tcp到tvr之间的数据组成电压数据包，并将所有的数据值乘以 -1 以便将电压与电流变化趋势统一，若电流数据包和电压数据包中的数据量不同则利用拉格朗日插值补齐数据；
3）利用tccp和tvvp序列做互相关运算，得到互相关最大值，记为 td1；
4）将tvr-tcp - tcp×0.1 到tvr - tcp×0.1 之间的数据组成新的电压数据包，并将新电压数据包中的所有数据值乘以 -1 使电压与电流变化趋势统一，若电流数据包和新电压数据包中的数据量不同则利用拉格朗日插值补齐数据；
5）利用tccp和新的tvvp序列做互相关运算，得到互相关最大值，记为 td2；
6）若此不断重复4）、5）直得到 10 个互相关最大值，即 td1~td10；
7）将td1~td10组成时间序列，并对其进行求导，其中一阶导数为零的点，记为 td，该点即为电压突变的时间点；可以用来修正电压采集模块与电流采集模块的时差
步骤四，计算时间差：比较时间点td与tc，并计算出二者之间的时间差T。
步骤五，修正误差：根据步骤四的比较结果，将电压采集模块的时钟相应调快或减慢时间差T，或在采集传输结果时传输在电压采集模块的私有时钟基础上增加或减少时间差T的采样数据。
进一步地，所述步骤二中寻找电流突变点的步骤如下：
1）对电流连续采样，将采样值顺序组合成为序列A，序列长为N，N一般取2的J次方，当序列填满后新采样点加入时，舍弃最早的采样点数据同时加入最新采样点数据，维持序列长度不变；
2）对序列求一阶导数的绝对值，记作dA，dA也是一个序列，长度为N-1，求DA的统计平均值daMM，进而统计dA中所有小于daMM的值的个数，记作daLN；
3）比较daMM和一个给定的阈值M0，如果daMM小于M0，则认为无突变并进入下一步骤；
4）判断daLN是否小于N/3，若小于则证明找寻到一个突变边沿；
5）从0开始向N-2方向扫描序列dA，并在序列dA中查找dA[i]和dA[i+1]均大于等daMM的dA[i]，该dA[i]所映射的A[i]对应的采集时间就是边沿时间。
进一步地，所述电流采样序列长度N为10~20。
本发明的有益效果如下：本发明通过定点的方式能够有效将对时误差压制在十纳秒级内，该计算过程与步骤简单，运用方便。
具体实施例
本发明的具体实施例如下：
步骤一，规定时钟：规定电流采集模块的私有时钟规定为标准时钟。
步骤二，寻找电流突变时间点：在电流采集模块的采样数据中实时寻找电流突变边沿并将该电流突变的时间记为tc，具体查找过程如下：
1）对电流连续采样，将采样值顺序组合成为序列A，序列长为N，N一般取2的J次方，当序列填满后新采样点加入时，舍弃最早的采样点数据同时加入最新采样点数据，维持序列长度不变；
2）对序列求一阶导数的绝对值，记作dA，dA也是一个序列，长度为N-1，求DA的统计平均值daMM，进而统计dA中所有小于daMM的值的个数，记作daLN；
3）比较daMM和一个给定的阈值M0，如果daMM小于M0，则认为无突变并进入下一步骤；
4）判断daLN是否小于N/3，若小于则证明找寻到一个突变边沿；
5）从0开始向N-2方向扫描序列dA，并在序列dA中查找dA[i]和dA[i+1]均大于等daMM的dA[i]，该dA[i]所映射的A[i]对应的采集时间就是边沿时间。
再将tc该时间点之前和之后的一定量数据打包，同时在电流数据包中附加上数据包的起、始两个时间点，再将该电流数据包发送给电压采集模块。
步骤三，寻找电压突变时间点：将电压采集模块自收到电流数据包的时间点记为tvr，并将tvr之前所采集的采样数据中寻找与电流突变的时间tc重合的电压突变的时间点，具体过程如下：
1）当“发现”突变边沿时，将该边沿之前和之后的一定量数据打包成tccp，并在包中附加两个时间点，数据包内第一个数据采到的时间点tcs和最后一个数据采到的时间点tcf；
2）将这个包发送给电压采集模块，电压采集模块立即自收到数据包时间点tvr之前一段数据中开始寻找“重合点”，首先根据tcf和tcs之差确定电流数据包的时间跨度tcp；
3）先将tvr-tcp到tvr之间的数据组成电压包tvcp，并将所有值乘以 -1 以便将电压与电流变化趋势统一，同时如果tccp和tvcp中的数据量不同则利用拉格朗日插值补齐数据；
4）而后利用tccp和tvvp序列做互相关运算，得到互相关最大值，记为 td1；
5）而后将tvr-tcp - tcp×0.1 到tvr - tcp×0.1 之间的数据组成新的电压包tvcp，并将所有值乘以 -1 以便将电压与电流变化趋势统一，同时如果tccp和新的tvcp中的数据量不同则利用拉格朗日插值补齐数据；
6）而后利用tccp和新的tvvp序列做互相关运算，得到互相关最大值，记为 td2；
7）反复直至得到 10 个 td，亦即 td1…td10；
8）将td1…td10视作时间序列，计算出到一阶导数为零的点，记为 td，这个点就是最终结果，可以用来修正电压采集模块与电流采集模块的时差。
步骤四，计算时间差：比较时间点td与tc，并计算出二者之间的时间差T。
步骤五，修正误差：根据步骤四的比较结果，将电压采集模块的时钟相应调快或减慢时间差T，或在采集传输结果时传输在电压采集模块的私有时钟基础上增加或减去相应时间差T所在时间对应的采样数据。

Claims (3)

1.一种电动汽车BMS的正时采集方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，规定时钟：规定电流采集模块的私有时钟规定为标准时钟；
步骤二，寻找电流突变时间点：在电流采集模块的采样数据中实时寻找电流突变边沿并将该电流突变的时间记为tc，并将tc该时间点之前和之后的一定量数据打包，同时在电流数据包中附加上数据包的起、始两个时间点，再将该电流数据包发送给电压采集模块；
步骤三，寻找电压突变时间点：将电压采集模块自收到电流数据包的时间点记为tvr，并将tvr之前所采集的采样数据中寻找与电流突变的时间tc重合的电压突变的时间点，具体过程如下：
1） 首先根据数据包的起、始两个时间点确定电流数据包的时间跨度tcp；
2） 将tvr-tcp到tvr之间的数据组成电压数据包，并将所有的数据值乘以 -1 以便将电压与电流变化趋势统一，若电流数据包和电压数据包中的数据量不同则利用拉格朗日插值补齐数据；
3） 利用tccp和tvvp序列做互相关运算，得到互相关最大值，记为 td1；
4） 将tvr-tcp - tcp×0.1 到tvr - tcp×0.1 之间的数据组成新的电压数据包，并将新电压数据包中的所有数据值乘以 -1 使电压与电流变化趋势统一，若电流数据包和新电压数据包中的数据量不同则利用拉格朗日插值补齐数据；
5） 利用tccp和新的tvvp序列做互相关运算，得到互相关最大值，记为 td2；
6） 若此不断重复4）、5）直得到 10 个互相关最大值，即 td1~td10；
7） 将td1~td10组成时间序列，并对其进行求导，其中一阶导数为零的点，记为 td，该点即为电压突变的时间点；可以用来修正电压采集模块与电流采集模块的时差
步骤四，计算时间差：比较时间点td与tc，并计算出二者之间的时间差T；
步骤五，修正误差：根据步骤四的比较结果，将电压采集模块的时钟相应调快或减慢时间差T，或在采集传输结果时传输在电压采集模块的私有时钟基础上增加或减少时间差T的采样数据。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车BMS的正时采集方法，其特征在于：所述步骤二中寻找电流突变点的步骤如下：
1）对电流连续采样，将采样值顺序组合成为序列A，序列长为N，N一般取2的J次方，当序列填满后新采样点加入时，舍弃最早的采样点数据同时加入最新采样点数据，维持序列长度不变；
2）对序列求一阶导数的绝对值，记作dA，dA也是一个序列，长度为N-1，求DA的统计平均值daMM，进而统计dA中所有小于daMM的值的个数，记作daLN；
3）比较daMM和一个给定的阈值M0，如果daMM小于M0，则认为无突变并进入下一步骤；
4）判断daLN是否小于N/3，若小于则证明找寻到一个突变边沿；
5）从0开始向N-2方向扫描序列dA，并在序列dA中查找dA[i]和dA[i+1]均大于等daMM的dA[i]，该dA[i]所映射的A[i]对应的采集时间就是边沿时间。
3.根据权利要求2所述的一种电动汽车BMS的正时采集方法，其特征在于：所述电流采样序列长度N为10~20。
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