CN110531296B - 电池管理系统的增益校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池检测技术领域，特别是涉及电池管理系统的增益校准方法，包括步骤：步骤S1，获取电池管理系统的电压测量电路信号链；步骤S2，将基准VREF作为信号链输入；步骤S3，断开电池组并接入基准VREF进行增益校准；还包括电池组、多路开关、ADC单元以及连接ADC单元的基准VREF；将所述多路开关与电池组连接，用以选择性控制电池电路的通断；将ADC单元直接或间接连接多路开关，用以将输入的电压信号转换成数字信号；在ADC单元与多路开关之间可选择性的接入基准VREF；避免了测量系统的增益受电阻、电容值随温度、湿度、应力等环境因素变化的影响，从而增加该系统的增益校准的精度。
Description
技术领域
本发明涉及电池检测技术领域，特别是涉及电池管理系统的增益校准方法。
背景技术
测量系统由ADC，基准源和前置信号调理电路，如放大器组成。ADC的输出和测量系统的输入的比值，即该信号链的增益。该增益的稳定性直接影响这系统的测量精度。电池管理系统(BMS)广泛用于笔记本电脑，手机，电动工具，电动自行车，电动汽车等场合，而且电池往往是多节串联组成一个模组，精确测量每节电池的电压是保证电池安全稳定运行的关键。
早在传统的测量系统中，放大器和ADC的增益都受电路参数如电阻，电容值的影响，这些参数还可能随温度，湿度，应力等环境因素而变化，因而会导致系统的增益没有校准，测量误差大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，旨在解决上述问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：电池管理系统的增益校准方法，包括如下步骤：
步骤S1，获取电池管理系统的电压测量电路信号链；
步骤S2，将基准VREF作为信号链输入；
步骤S3，断开电池组并接入基准VREF进行增益校准。
作为本发明的一个技术方案，所述步骤S2中采用开关单元来控制基准VREF对于信号链的接入与断开。
作为本发明的一个技术方案，所述方法还包括电池组、多路开关、ADC单元以及连接ADC单元的基准VREF；
将所述多路开关与电池组连接，用以选择性控制电池电路的通断；
将ADC单元直接或间接连接多路开关，用以将输入的电压信号转换成数字信号；
在ADC单元与多路开关之间可选择性的接入基准VREF。
作为本发明的一个技术方案，所述电池组由多节单电池串联组成，所述多路开关可单独控制每节单电池接入电路的通断。
作为本发明的一个技术方案，所述电池组与ADC单元之间设有前置信号调理电路，用以隔离电池组和ADC单元。
作为本发明的一个技术方案，对于多条测量路径的电池管理系统，其低端路径的增益校准按所述步骤S1、步骤S2、步骤S3顺序执行，高端路径的增益校准按如下步骤执行：
获取低端路径的增益；
将低端路径与高端路径接入同一节单电池；
将高端路径测量的增益与低端路径测量的增益进行比对；
进行高端路径的增益校准调节；
作为本发明的一个技术方案，若高端路径测量的增益与低端路径测量的增益对比结果一致，则高端路径增益已校准；
若高端路径测量的增益与低端路径测量的增益对比结果不一致，则高端路径增益按低端路径增益数值进行调节；
作为本发明的一个技术方案，信号链中断开电池组并接入基准VERF，测量输出和电池组电压的关系如下：
Vref＝Vref×Av×Dout，即Av＝1/Dout；
其中，Av是测量系统的增益，等于前置信号调理电路和ADC单元增益的乘积；
作为本发明的一个技术方案，
高端路径增益校准通过分别测量同一节单电池Cell(n)的电压来实现，其满足关系如下：
Vcell(n)＝Vref×Av1×Dout1，Vcell(n)＝Vref×Av2×Dout2，即Av2＝Av1×Dout1/Dout2；
其中，Av1是低端路径已校准增益，Av2是高端路径待校准增益。
本发明的有益效果：
避免了测量系统的增益受电阻、电容值随温度、湿度、应力等环境因素变化的影响，从而增加该系统的增益校准的精度。
附图说明
图1为一种BMS电压测量示意图；
图2为一种两条测量路径的BMS电压测量示意图；
图3为本发明BMS利用基准源校准增益示意图；
图4为本发明BMS利用基准源校准两条测量路径的增益示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中显示。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
参照图1的一种BMS电压测量示意图；
其中，ADC单元将输入的电压信号转换成数字信号，前置信号调理电路用于隔离电池和ADC，多路开关用于选择测量的电池。
参照图2的一种两条测量路径的BMS电压测量示意图；
其中，两条通道分别测量不同的电池，上端通道测量电池组中高位的电池，下端测量通道测量地位电池。
在本发明中，前置信号调理电路例如可以包括放大器、滤波器、衰减器等等，依据实际需求，可以进行灵活选择。
可见，在BMS测量系统中，失调电压可以通过自动校零消除，假设电池电压为Vcell，那么测量输出和电池电压的关系是：
Vcell＝Vref×Av×Dout；其中，Av是测量系统的增益，它等于前置信号调理电路和ADC单元增益的乘积。’
显然，前置信号调理电路和ADC单元的增益都受电路参数如电阻，电容值的影响，这些参数还可能随温度，湿度，应力等环境因素而变化。
故而，上述的测量方式没有校准，测量误差大。
参照图3、图4，在本发明中，电池管理系统的增益校准方法，包括如下步骤：
步骤S1，获取电池管理系统的电压测量电路信号链；
步骤S2，将基准VREF作为信号链输入；
步骤S3，断开电池组并接入基准VREF进行增益校准。
在本实施例中，所述步骤S2中采用开关单元来控制基准VREF对于信号链的接入与断开。
在本实施例中，该方法还包括电池组、多路开关、ADC单元以及连接ADC单元的基准VREF；
将所述多路开关与电池组连接，用以选择性控制电池电路的通断；
将ADC单元直接或间接连接多路开关，用以将输入的电压信号转换成数字信号；
在ADC单元与多路开关之间可选择性的接入基准VREF。
在一个实施方案中，所述电池组由多节单电池串联组成，所述多路开关可单独控制每节单电池接入电路的通断。
在一个实施方案中，所述电池组与ADC单元之间设有前置信号调理电路，用以隔离电池组和ADC单元。
如图3所示，在前置信号调理电路(如放大器)与多路开关间接入基准源VREF，并采用开关S2来控制该基准源VREF作为信号链输入的通断。例如，闭合开关S2，基准源VREF接入信号链，断开开关S2，基准源VREF断开。
进一步可以理解的是，信号链中断开电池组并闭合开关S2接入基准VERF，测量输出和电池组电压的关系如下：
Vref＝Vref×Av×Dout，即Av＝1/Dout；
其中，Av是测量系统的增益，等于前置信号调理电路和ADC单元增益的乘积。
可见，Av是与基准VREF无关，即可校准增益。
在一个实施例中，参考图4，对于多条测量路径的电池管理系统，其低端路径的增益校准按所述步骤S1、步骤S2、步骤S3顺序执行，高端路径的增益校准按如下步骤执行：
获取低端路径的增益；
将低端路径与高端路径接入同一节单电池；
将高端路径测量的增益与低端路径测量的增益进行比对；
进行高端路径的增益校准调节；
如图4所示，在一个实施方式中，以两条测量路径的增益为例。
闭合开关S2，以上述实施例同样的方式进行低端路径的增益测量，得校准增益Av1。
具体的，将开关S4和S5的一端共同接到电池组中一节单电池的两端，另一端分别接入高端路径和低端路径，闭合开关S5、S2进行低端路径的增益校准Av1。然后(断开S5后)闭合S4，进行高端路径的增益测量。
若高端路径测量的增益与低端路径测量的增益对比结果一致，则高端路径增益已校准；
若高端路径测量的增益与低端路径测量的增益对比结果不一致，则高端路径增益按低端路径增益数值进行调节；
更进一步可以理解的是，由于测量的是同一节单电池，故而测量的两端电压是相同的。
高端路径增益校准通过分别测量同一节单电池Cell(n)的电压来实现，即与低端路径测量同一节单电池，其满足关系如下：
Vcell(n)＝Vref×Av1×Dout1，Vcell(n)＝Vref×Av2×Dout2，即Av2＝Av1×Dout1/Dout2；
其中，Av1是低端路径已校准增益，Av2是高端路径待校准增益。
可见，Av2与Vcell(n)、Vref无关，经上述的实施例Av1已被校准，故而，Av2即可调节校准。
进而，避免了该系统的增益校准受温度，湿度，应力等环境因素的影响。
以上所述实施例仅表达了本案的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本案专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本案的保护范围。因此，本案专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种电池管理系统的增益校准方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，获取电池管理系统的电压测量电路信号链；
步骤S2，将连接ADC单元的基准VREF作为信号链输入，采用开关单元来控制所述基准VREF对于信号链的接入与断开；
步骤S3，断开电池组并接入所述基准VREF进行增益校准，信号链中断开电池组并接入基准VREF，测量输出和电池组电压的关系如下：
其中，
是测量系统的增益，等于前置信号调理电路和ADC单元增益的乘积；
对于多条测量路径的电池管理系统，其低端路径的增益校准按所述步骤S1、步骤S2、步骤S3顺序执行，高端路径的增益校准按如下步骤执行：
获取低端路径的增益；
将低端路径与高端路径接入同一节单电池；
将高端路径测量的增益与低端路径测量的增益进行比对；
进行高端路径的增益校准调节；
高端路径增益校准通过分别测量同一节单电池
的电压来实现，其满足关系如下：
2.根据权利要求1所述的电池管理系统的增益校准方法，其特征在于，还包括电池组、多路开关以及ADC单元；
将所述多路开关与电池组连接，用以选择性控制电池电路的通断；
将ADC单元直接或间接连接多路开关，用以将输入的电压信号转换成数字信号；
在ADC单元与多路开关之间可选择性的接入基准VREF。
3.根据权利要求2所述的电池管理系统的增益校准方法，其特征在于，
所述电池组由多节单电池串联组成，所述多路开关可单独控制每节单电池接入电路的通断。
4.根据权利要求2所述的电池管理系统的增益校准方法，其特征在于，所述电池组与ADC单元之间设有前置信号调理电路，用以隔离电池组和ADC单元。
5.根据权利要求1所述的电池管理系统的增益校准方法，其特征在于，
若高端路径测量的增益与低端路径测量的增益对比结果一致，则高端路径增益已校准；
若高端路径测量的增益与低端路径测量的增益对比结果不一致，则高端路径增益按低端路径增益数值进行调节。
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