CN108695569B - 一种电流传感器标定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电流传感器标定装置，本发明涉及传感器标定领域。本发明实施例的温度箱提供预设温度环境，在该温度环境下通过控制器根据闭合回路中的实际电流值和电池管理系统采集的第一电流值，对该温度环境下的传感器灵敏系数进行标定，从而可以通过温度箱提供不同的温度环境，获得不同温度环境、不同电压值下的传感器灵敏系数，从而通过该传感器灵敏系数可以提高电池管理系统的电流采集精度。

Description

一种电流传感器标定装置
技术领域
本发明涉及传感器标定领域，特别涉及一种电流传感器标定装置。
背景技术
电动汽车电池管理系统(Battery Management System，BMS)的重要功能之一是动态监测动力电池组的工作状态，实现对电池组电压、电流、温度等多种电池参数的在线检测，同时对各种故障进行实时报警并采取应急处理，进而为电池组提供完善的保护功能。
其中，电流传感器是电池管理系统实现电流检测所必须依赖的重要部件，而电流传感器的精度决定了BMS电流采样精度，但是在相关技术中，由于未能考虑到实际使用中负载的应用环境，导致对电流传感器的标定值在部分情况下与实际电流值有较大差距，从而导致电流采样精度低，由于BMS采集的电流值是电动汽车中的一个重要参数，该参数的准确度影响着整车的安全性能。
故而为保证量产动力蓄电池管理系统BMS的软件产品质量，确保软件策略中BMS电流采样精度，在制定软件策略时，需对电流传感器进行标定和电流采样精度验证。
发明内容
本发明实施例要解决的技术问题是提供一种电流传感器标定装置，用以实现提高电流传感器的采样精度。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电流传感器标定装置，包括：
电流源，所述电流源与负载组成一闭合回路；
电流传感器，用于测量所述闭合回路上的电流值；
电池管理系统，通过采样电路和供电电路分别与所述电流传感器连接，通过所述采样电路，所述电池管理系统获取所述电流传感器所测量的电流值；通过所述供电电路，所述电池管理系统为所述电流传感器供电；
温度箱，所述温度箱能够提供预设温度环境，所述电池管理系统和所述电流传感器位于所述温度箱的内部；
控制器，所述控制器分别与所述电流源和所述电池管理系统电连接，所述控制器用于向所述电流源输出用于指示所述电流源所输出供电参数的第一控制指令，并获取所述电池管理系统所采集的第一电流值，根据所述闭合回路中的实际电流值和所述第一电流值，对所述电池管理系统在所述预设温度环境下，计算所述第一电流值所采用的传感器灵敏系数进行标定。
进一步的，所述控制器还用于：
向所述电流源输出多次的第一控制指令，使每一所述第一控制指令所指示的所述电流源所输出供电参数不同，分别获取依据每一所述第一控制指令时，所述闭合回路中的实际电流值和所述电池管理系统采集的第一电流值；
其中，在根据所述闭合回路中的实际电流值和电池管理系统采集的第一电流值，对所述电池管理系统计算所述第一电流值所采用的传感器灵敏系数进行标定时，
根据多个的所述实际电流值和多个所述第一电流值，对所述电池管理系统计算所述第一电流值所采用的传感器灵敏系数进行标定。
进一步的，所述电流传感器为霍尔电流传感器。
进一步的，所述采样电路包括：第一采样电路和第二采样电路，所述第一采样电路和所述第二采样电路的采样量程不同；
所述电池管理系统上设置有第一接口，所述电流传感器上设置有第二接口，所述第一采样电路和所述第二采样电路的第一端均与所述第一接口连接，所述第一采样电路和所述第二采样电路的第二端均与所述第二接口连接。
进一步的，所述的电流传感器标定装置还包括：
示波器，所述示波器与所述供电电路电连接，所述示波器用于显示所述供电电路的电压值。
进一步的，所述示波器与所述控制器电连接。
进一步的，所述电池管理系统通过控制器局域网络CAN通讯线束与所述控制器电连接。
进一步的，所述控制器还与所述温度箱电连接；
所述控制器还用于：在向所述电流源输出用于指示所述电流源所输出供电参数的第一控制指令之前，控制所述温度箱提供一预设温度环境；并在一预设时间段后，执行向所述电流源输出用于指示所述电流源所输出供电参数的第一控制指令的步骤。
进一步的，电池管理系统用于：根据公式
Figure GDA0002304674450000031
计算获得所述第一电流值，其中Ip为所述电池管理系统计算获得的所述第一电流值，Uc为供电电路的电压值，Vout为采样电路的感应电压值，Vo为预设偏移电压，所述预设偏移电压为一常数，G为所述传感器灵敏系数。
进一步的，所述控制器还用于：
根据多个的所述实际电流值和多个所述第一电流值，获得每一所述实际电流值与对应的所述第一电流值的差值的绝对值，其中每一所述第一控制指令所指示的所述电流源所输出供电参数按预设间隔递增；
当连续预设数量的所述绝对值均大于第一预设值时，根据所述预设数量的实际电流值分别计算获得对应的理论灵敏系数；
根据每一所述理论灵敏系数，分别获得使用所述理论灵敏系数时所述预设数量的第一电流值所对应的理论电流值；
确定每一所述理论灵敏系数所对应的第一数值，所述第一数值为使用所述理论灵敏系数时每一理论电流值与实际电流值的差值的绝对值均小于第二预设值的数量；
将所述第一数值中的最大值所对应的理论灵敏系数，确定为所述预设数量的第一电流值所对应的感应电压值下所需使用的传感器灵敏系数。
与现有技术相比，本发明实施例提供的一种电流传感器标定装置，至少具有以下有益效果：
本发明实施例的温度箱提供预设温度环境，在该温度环境下通过控制器根据闭合回路中的实际电流值和电池管理系统采集的第一电流值，对该温度环境下的传感器灵敏系数进行标定，从而可以通过温度箱提供不同的温度环境，获得不同温度环境、不同电压值下的传感器灵敏系数，从而通过该传感器灵敏系数可以提高电池管理系统的电流采集精度。
附图说明
图1为本发明实施例的电流传感器标定装置的结构示意图。
【附图标记说明】
1、电流源；2、电流传感器；3、电池管理系统；4、温度箱；5、控制器；6、第一采样电路；7、第二采样电路；8、第一接口；9、第二接口；10、示波器；11、负载。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请所提供的实施例中，应理解，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。
参见图1，本发明实施例提供了一种电流传感器标定装置，包括：
电流源1，所述电流源1与负载11组成一闭合回路；
电流传感器2，用于测量所述闭合回路上的电流值；
电池管理系统3，通过采样电路和供电电路分别与所述电流传感器2连接，通过所述采样电路，所述电池管理系统3获取所述电流传感器2所测量的电流值；通过所述供电电路，所述电池管理系统3为所述电流传感器2供电；
温度箱4，所述温度箱4能够提供预设温度环境，所述电池管理系统3和所述电流传感器2位于所述温度箱4的内部；
控制器5，所述控制器5分别与所述电流源1和所述电池管理系统3电连接，所述控制器5用于向所述电流源1输出用于指示所述电流源1所输出供电参数的第一控制指令，并获取所述电池管理系统3所采集的第一电流值，根据所述闭合回路中的实际电流值和所述第一电流值，对所述电池管理系统3在所述预设温度环境下，计算所述第一电流值所采用的传感器灵敏系数进行标定。
这里，电流源1可以选择高精度电流源，该高精度电流源能够根据控制器5的指令输出指令所要求的供电参数的电流，该高精度电流源的规格可以是5V，500A。
上述中的所述电流传感器2可以为霍尔电流传感器，具体可以是闭环霍尔电流传感器，上述中设置负载11可以保护电流源。
其中图1所示中的电脑还可以用于对控制器进行配置，获取控制器标定后的数据，并对电池管理系统中的传感器灵敏系数进行更新等。
本发明实施例的温度箱4提供预设温度环境，在该温度环境下通过控制器5根据闭合回路中的实际电流值和电池管理系统3采集的第一电流值，对该温度环境下的传感器灵敏系数进行标定，从而可以通过温度箱4提供不同的温度环境，获得不同温度环境、不同电压值下的传感器灵敏系数，从而通过该传感器灵敏系数可以提高电池管理系统3的电流采集精度。
在本发明一实施例中，电池管理系统3用于：根据公式
Figure GDA0002304674450000051
计算获得所述第一电流值，其中Ip为所述电池管理系统计算获得的所述第一电流值，Uc为供电电路的电压值，Vout为采样电路的感应电压值，Vo为预设偏移电压，所述预设偏移电压为一常数，G为所述传感器灵敏系数。
这里，Uc为供电电路12的电压值，供电电路为电池管理系统3为电流传感器2供电的电压，Vo为预设偏移电压，该偏移电压可以根据实际情况进行预设，例如一实施例中，将该偏移电压预设为2.5V；其中G则为本发明实施例所需标定的传感器灵敏系数，电池管理系统3采集的第一电流值时，可以根据制造厂商等提供的传感器灵敏系数进行计算获得第一电流值，后续中控制器5对其进行标定，从而提高电池管理系统3的电流采样精度。
还需要说明的是，上述中获得不同温度环境、不同电压值下的传感器灵敏系数，这里，将电压值和传感器灵敏系数进行对应，参见图1可知，在电池管理系统3进行电流采集时，并非直接获得电流传感器2采集的电流值，而是获得电流传感器2的感应电压，再根据上述中的公式进行计算获得，故而为了电池管理系统3电流采集精确，将电流传感器2的感应电压和传感器灵敏系数进行对应。
继续参见图1，在本发明一实施例中，所述采样电路包括：第一采样电路6和第二采样电路7，所述第一采样电路6和所述第二采样电路7的采样量程不同；
所述电池管理系统3上设置有第一接口8，所述电流传感器2上设置有第二接口9，所述第一采样电路6和所述第二采样电路7的第一端均与所述第一接口8连接，所述第一采样电路6和所述第二采样电路7的第二端均与所述第二接口9连接。
其中第一采样电路6可以是用于低量程，第二采样电路7可以是用于高量程，电池管理系统3通过这里的第一采样电路6或第二采样电路7获得电流传感器2测得的感应电压。
下面对标定的过程进行进一步的说明。在本发明实施例中，所述控制器5还可以用于：
向所述电流源1输出多次的第一控制指令，使每一所述第一控制指令所指示的所述电流源1所输出供电参数不同，分别获取依据每一所述第一控制指令时，所述闭合回路中的实际电流值和所述电池管理系统3采集的第一电流值；
其中，在根据所述闭合回路中的实际电流值和电池管理系统3采集的第一电流值，对所述电池管理系统3计算所述第一电流值所采用的传感器灵敏系数进行标定时，
根据多个的所述实际电流值和多个所述第一电流值，对所述电池管理系统3计算所述第一电流值所采用的传感器灵敏系数进行标定。
进一步的，所述控制器5还用于：
根据多个的所述实际电流值和多个所述第一电流值，获得每一所述实际电流值与对应的所述第一电流值的差值的绝对值，其中每一所述第一控制指令所指示的所述电流源1所输出供电参数按预设间隔递增，其中供电参数可以每次递增一预设数值，该预设数值可以是0.5A-2A；
当连续预设数量的所述绝对值均大于第一预设值时，根据所述预设数量的实际电流值分别计算获得对应的理论灵敏系数；其中预设数量可以选为8-12个，第一预设值可以选为300mA-700mA。
根据每一所述理论灵敏系数，分别获得使用所述理论灵敏系数时所述预设数量的第一电流值所对应的理论电流值；
确定每一所述理论灵敏系数所对应的第一数值，所述第一数值为使用所述理论灵敏系数时每一理论电流值与实际电流值的差值的绝对值均小于第二预设值的数量；
将所述第一数值中的最大值所对应的理论灵敏系数，确定为所述预设数量的第一电流值所对应的感应电压值下所需使用的传感器灵敏系数。
这里，由于电流源1输出的实际电流值和控制器5所控制的供电参数可能由于设备的精度等问题导致存在一定的差异，故而控制器5还用于：接收电流源1响应第一控制指令的响应信息，该响应信息中包括电流源1实际输出的实际电流值，在后续标定过程中根据该实际电流值进行相应的标定操作，而不使用第一控制指令指示的供电参数，以提高标定的精度。
在本发明实施例中，控制器5分别与高精度电流源和电池管理系统3，在标定试验中也可以是电池管理系统3的硬件主板相连，控制器5可以用于：a)发出第一控制指令，调节高精度电流源设备输出的供电参数，并将实际电流值进行回读记录；b)实时保存记录电池管理系统3采集的根据霍尔电流传感器第一采样电路6和第二采样电路7的电压以及电池管理系统3据此计算获得的第一电流值；c)根据上述参数实现电流传感器2的标定和拟合。
具体工作原理：控制器5控制高精度电流源按不同测试要求输出指定电流，并回读记录实际电流值，BMS采集霍尔传感器感应电压Vout，并将采集值通过CAN协议反馈到控制器5中，获取供电电压Uc，此时，控制器5通过CAN通讯实时获得BMS采集的电流计算值，即第一电流值Ic，其中Ic可以通过上述中的公式计算得出，控制器5通过比对实际电流值和第一电流值，通过内部公式设置及线性拟合运算可实现对传感器灵敏系数G在不同温度下的自动标定。
下面提供一具体实施例，对本发明实施例的标定进行进一步的说明。在该实施例中控制器5自动标定和拟合工作原理如下：
控制高精度电流源输出间隔为1A的静态阶梯实际电流值Ir，范围为0～±传感器最大量程值，BMS先根据测量值Vout和Uc，Vo为常数，G先套入规格书中标准值Gb，通过公式计算得到Ic。判断电流绝对偏差△I＝|Ir-Ic|，确定出△I>500mA(该第一预设值仅为本实施例的优选值)的电流点，且对这些电流点进行筛选，连续10个的绝对值均大于500mA的点则归为需要拟合区间，其它点如不连续或者连续间隔不能超出10个则视为异常点不做处理，默认使用Gb。对需要拟合区间点，带入实际电流值Ir，通过公式反推出对应的灵敏系数Gc(i)，i代表不同电流点。将Gc(i)再重新带入公式计算拟合区间段的电流值Ic’，比较Ic’与Ir，确定出满足|Ic’-Ir|<500mA点最多的Gc(i)，则选用Gc(i)作为此拟合区间的传感器灵敏系数值，同时记录拟合区间电流对应的电压值Vout，进而完成传感器灵敏系数G的自动分段线性标定与拟合。变更传感器工作温度，则最终可以得到不同温度、不同电压值下的G值。
其中，在本发明一实施例中，所述的电流传感器2标定装置还包括：示波器10，所述示波器10与所述供电电路电连接，所述示波器10用于显示所述供电电路的电压值。这里，示波器10可以获得供电电路的电压值，测试人员可以根据示波器10的显示数据，输入到控制器5中，以便于控制器5进行理论电流值的计算。进一步的，所述示波器10与所述控制器5电连接。此时，控制器5可以通过与示波器10进行数据交互获得供电电路的电压值。可以理解的是，控制器5还可以直接与供电电路连接，直接采集供电电路的电压值。
其中，所述电池管理系统3通过控制器5局域网络CAN通讯线束与所述控制器5电连接。
对于温度箱4所提供的温度环境可以由测试人员手动进行调节，在本发明一实施例中，所述控制器5还可以与所述温度箱4电连接；
所述控制器5还用于：在向所述电流源1输出用于指示所述电流源1所输出供电参数的第一控制指令之前，控制所述温度箱4提供一预设温度环境；并在一预设时间段后，执行向所述电流源1输出用于指示所述电流源1所输出供电参数的第一控制指令的步骤。
通过将控制器5与温度箱4电连接，从而可以通过控制器5控制温度箱4，使得温度箱4按控制指令提供不同的温度换，提高自动化程度。且在预设时间段后，执行输出第一控制指令的步骤，为温度箱4改变温度环境提高了时间，从而保证在标定时，温度箱4的温度环境为所需的温度环境。
综上，本发明实施例的温度箱4提供预设温度环境，在该温度环境下通过控制器5根据闭合回路中的实际电流值和电池管理系统3采集的第一电流值，对该温度环境下的传感器灵敏系数进行标定，从而可以通过温度箱4提供不同的温度环境，获得不同温度环境、不同电压值下的传感器灵敏系数，从而通过该传感器灵敏系数可以提高电池管理系统3的电流采集精度。
此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电流传感器标定装置，其特征在于，包括：
电流源，所述电流源与负载组成一闭合回路；
电流传感器，用于测量所述闭合回路上的电流值；
电池管理系统，通过采样电路和供电电路分别与所述电流传感器连接，通过所述采样电路，所述电池管理系统获取所述电流传感器所测量的电流值；通过所述供电电路，所述电池管理系统为所述电流传感器供电；
温度箱，所述温度箱能够提供预设温度环境，所述电池管理系统和所述电流传感器位于所述温度箱的内部；
控制器，所述控制器分别与所述电流源和所述电池管理系统电连接，所述控制器用于向所述电流源输出用于指示所述电流源所输出供电参数的第一控制指令，并获取所述电池管理系统所采集的第一电流值，根据所述闭合回路中的实际电流值和所述第一电流值，对所述电池管理系统在所述预设温度环境下，计算所述第一电流值所采用的传感器灵敏系数进行标定；
其中，所述控制器还用于：
根据多个的所述实际电流值和多个所述第一电流值，获得每一所述实际电流值与对应的所述第一电流值的差值的绝对值，其中每一所述第一控制指令所指示的所述电流源所输出供电参数按预设间隔递增；
当连续预设数量的所述绝对值均大于第一预设值时，根据所述预设数量的实际电流值分别计算获得对应的理论灵敏系数；
根据每一所述理论灵敏系数，分别获得使用所述理论灵敏系数时所述预设数量的第一电流值所对应的理论电流值；
确定每一所述理论灵敏系数所对应的第一数值，所述第一数值为使用所述理论灵敏系数时每一理论电流值与实际电流值的差值的绝对值均小于第二预设值的数量；
将所述第一数值中的最大值所对应的理论灵敏系数，确定为所述预设数量的第一电流值所对应的感应电压值下所需使用的传感器灵敏系数。
2.根据权利要求1所述的电流传感器标定装置，其特征在于，所述控制器还用于：
向所述电流源输出多次的第一控制指令，使每一所述第一控制指令所指示的所述电流源所输出供电参数不同，分别获取依据每一所述第一控制指令时，所述闭合回路中的实际电流值和所述电池管理系统采集的第一电流值；
其中，在根据所述闭合回路中的实际电流值和电池管理系统采集的第一电流值，对所述电池管理系统计算所述第一电流值所采用的传感器灵敏系数进行标定时，
根据多个的所述实际电流值和多个所述第一电流值，对所述电池管理系统计算所述第一电流值所采用的传感器灵敏系数进行标定。
3.根据权利要求1所述的电流传感器标定装置，其特征在于，所述电流传感器为霍尔电流传感器。
4.根据权利要求1所述的电流传感器标定装置，其特征在于，所述采样电路包括：第一采样电路和第二采样电路，所述第一采样电路和所述第二采样电路的采样量程不同；
所述电池管理系统上设置有第一接口，所述电流传感器上设置有第二接口，所述第一采样电路和所述第二采样电路的第一端均与所述第一接口连接，所述第一采样电路和所述第二采样电路的第二端均与所述第二接口连接。
5.根据权利要求1所述的电流传感器标定装置，其特征在于，还包括：
示波器，所述示波器与所述供电电路电连接，所述示波器用于显示所述供电电路的电压值。
6.根据权利要求5所述的电流传感器标定装置，其特征在于，所述示波器与所述控制器电连接。
7.根据权利要求1所述的电流传感器标定装置，其特征在于，所述电池管理系统通过控制器局域网络CAN通讯线束与所述控制器电连接。
8.根据权利要求1所述的电流传感器标定装置，其特征在于，所述控制器还与所述温度箱电连接；
所述控制器还用于：在向所述电流源输出用于指示所述电流源所输出供电参数的第一控制指令之前，控制所述温度箱提供一预设温度环境；并在一预设时间段后，执行向所述电流源输出用于指示所述电流源所输出供电参数的第一控制指令的步骤。
9.根据权利要求1所述的电流传感器标定装置，其特征在于，电池管理系统用于：根据公式
Figure FDA0002403100680000031
计算获得所述第一电流值，其中Ip为所述电池管理系统计算获得的所述第一电流值，Uc为供电电路的电压值，Vout为采样电路的感应电压值，Vo为预设偏移电压，所述预设偏移电压为一常数，G为所述传感器灵敏系数。
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