CN113514688A - 一种提高bms放电电流采样精度的方法 - Google Patents

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刘捷
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Abstract

本发明提供了一种提高BMS放电电流采样精度的方法，包括电流校准和电流计算步骤，MCU模块向BMS保护板发送电流校准命令，获得标准电流值I1、I2对应的AD采样值AD1、AD2，结合被测线路板放电时AD采样电路中电流的AD采样值ADx，根据计算公式计算出电流Ix。本发明提供的一种提高BMS放电电流采样精度的方法，降低了各影响因素对放电电流采样的影响，提高BMS放电电流采样的精度。

Description

一种提高BMS放电电流采样精度的方法
技术领域
本发明涉及放电电流采样领域，具体而言，涉及一种提高BMS放电电流采样精度的方法。
背景技术
随着无刷电机在吸尘器中应用越来越多，吸尘器的功率也越来越大，使得放电时放电电流变大，对放电电流的采样需要考虑更多因素的影响
通常采用电阻采样法的方式采集放电电流，这种方法具有电路简单可靠，成本低，线性度好等优点，根据欧姆定律U＝I*R，采样电阻两端的电压等于放电电流和采样电阻的乘积，其中R为固定值，U可以通过MCU的AD(Analog Digit)转换获取到，从而计算出放电电流的大小。
针对放电电流较大情况下的电流采样，在硬件设计时，需要使用电阻值更小的采样电阻，以降低采样电阻温升(Q＝I2*R*t)，为了兼顾低档放电电流小情况下的电流采样，电路中会使用运算放大器对电流在采样电阻上形成的电压信号进行差分放大，以降低噪声干扰，提高采样精度
在电路设计中影响电流采样的主要因素有：线路板的Layout阻抗，采样电阻的精度、采样电阻焊接时的接触电阻、运放的零漂电压以及运放增益精度等，由于使用的采样电阻特别小(一般只有几个毫欧)，上述因素综合造成的影响因子变大，例如设计选取的采样电阻为1mR，实际在系统中偏差后电阻值可能到1.5mR以上，加之运放和采样电路精度的影响，使得电流的采样误差无法接受
在这些影响因素中线路板的Layout阻抗、焊接时的接触电阻和生产工艺有关，不同批次一致性较难控制；采样电阻的精度、运放的零漂电压、运放增益偏差以及MCU的AD采样电路的精度可通过优化电路设计加以改善，但考虑到生产成本，通常难以达到较理想的效果
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种提高BMS放电电流采样精度的方法，降低各影响因素对放电电流采样的影响，提高BMS放电电流采样的精度。
为此，本发明提供了一种提高BMS放电电流采样精度的方法，包括以下步骤：
S1：MCU模块向BMS保护板发送电流校准命令1；
S2：BMS保护板向被测线路板输入标准电流值I1；
S3：被测线路板中AD采样电路中电流I1对应的AD采样值AD1；
S4：MCU模块向BMS保护板发送电流校准命令2；
S5：BMS保护板向被测线路板输入一个标准电流值I2；
S6：被测线路板AD采样电路中电流I2对应的AD采样值AD2；
S7：被测线路板将数据I1、I2、AD1和AD2存入EEPROM；
S8：放电时，被测线路板根据采集到的AD值ADx计算出对应的电流
本发明提供了一种提高BMS放电电流采样精度的方法中，MCU模块通过串口发送数据，主要包括电流校准和电流计算步骤。电流计算的原理为：
Figure BDA0002482741070000021
Figure BDA0002482741070000022
根据公式(1)和(2)可知：
Figure BDA0002482741070000023
Figure BDA0002482741070000031
由公式(4)可知：
计算得出的电流Ix的大小只于校准的数据I1、I2、AD1、AD2以及被测线路板根据采集到的AD值ADx有关，与线路板的Layout阻抗、采样电阻的精度、运放的零漂电压、运放增益偏差和采样电阻焊接时的接触电阻无关。因此采用本发明的操作方法，放电电流采样的精度大大提高。AD采样电路输出AD采样值时，使用连续多次采样，去除最大值和最小值后再取平均值的滤波方法。电流校准过程中，BMS保护板判断获取的AD采样值AD1、AD2是否在预设范围内，在预设范围内就保存数据至EEPROM存储器，不在预设范围内则报警。MCU模块向BMS保护板发送电流校准命令时，采用CRC校验防止数据传输错误。写入EEPROM的数据通过增加CRC校验以及先写入数据再读取对比的方法，防止写入的数据出错。
注：
R：放电回路中的总电阻，包括采样电阻、Layout阻抗、焊接的接触电阻
G:运放增益
P:运放零点漂移
Vref：AD采样的基准电压
ADbit：MCU采样的AD位数
本发明提供的一种提高BMS放电电流采样精度的方法，降低了各影响因素对放电电流采样的影响，提高BMS放电电流采样的精度。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明提供的一种提高BMS放电电流采样精度的方法中电流校准流程图；
图2为本发明提供的一种提高BMS放电电流采样精度的方法中电流计算流程图；
图3为本发明提供的一种提高BMS放电电流采样精度的方法中电流采样原理图；
图4为本发明提供的一种提高BMS放电电流采样精度的方法中MCU模块电路图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例一：
参见图1至图4，图中示出了本发明实施例一提供的一种提高BMS放电电流采样精度的方法，包括以下步骤：
S1：MCU模块向BMS保护板发送电流校准命令1；
S2：BMS保护板向被测线路板输入标准电流值I1；
S3：被测线路板中AD采样电路中电流I1对应的AD采样值AD1；
S4：MCU模块向BMS保护板发送电流校准命令2；
S5：BMS保护板向被测线路板输入一个标准电流值I2；
S6：被测线路板AD采样电路中电流I2对应的AD采样值AD2；
S7：被测线路板将数据I1、I2、AD1和AD2存入EEPROM；
S8：放电时，被测线路板根据采集到的AD值ADx计算出对应的电流
本发明提供了一种提高BMS放电电流采样精度的方法中，MCU模块通过串口发送数据，主要包括电流校准和电流计算步骤。电流计算的原理为：
Figure BDA0002482741070000051
Figure BDA0002482741070000052
根据公式(1)和(2)可知：
Figure BDA0002482741070000053
由公式(4)可知：
计算得出的电流Ix的大小只于校准的数据I1、I2、AD1、AD2以及被测线路板根据采集到的AD值ADx有关，与线路板的Layout阻抗、采样电阻的精度、运放的零漂电压、运放增益偏差和采样电阻焊接时的接触电阻无关。因此采用本发明的操作方法，放电电流采样的精度大大提高。AD采样电路输出AD采样值时，使用连续多次采样，去除最大值和最小值后再取平均值的滤波方法。电流校准过程中，BMS保护板判断获取的AD采样值AD1、AD2是否在预设范围内，在预设范围内就保存数据至EEPROM存储器，不在预设范围内则报警。MCU模块向BMS保护板发送电流校准命令时，采用CRC校验防止数据传输错误。写入EEPROM的数据通过增加CRC校验以及先写入数据再读取对比的方法，防止写入的数据出错。
注：
R：放电回路中的总电阻，包括采样电阻、Layout阻抗、焊接的接触电阻
G:运放增益
P:运放零点漂移
Vref：AD采样的基准电压
ADbit：MCU采样的AD位数
本发明提供的一种提高BMS放电电流采样精度的方法，降低了各影响因素对放电电流采样的影响，提高BMS放电电流采样的精度。
如图3所示的电流采样原理图，包括MOS驱动电路和电流采样放大电路，其中：
R7：精密采样电阻
C1、C2：滤波电容
C5：滤除共模干扰信号
R10、C4：组成RC滤波电路
设计中配置为R8＝R9，R10＝R12
U1：运算放大器，放大倍数：
Figure BDA0002482741070000061
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种提高BMS放电电流采样精度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
MCU模块向BMS保护板发送电流校准命令1；
所述BMS保护板向被测线路板输入标准电流值I1、采集AD采样电路中电流I1对应的AD采样值AD1；
所述MCU模块向所述BMS保护板发送电流校准命令2；
所述BMS保护板向所述被测线路板输入标准电流值I2、采集所述AD采样电路中电流I2对应的AD采样值AD2；
数据I1、I2、AD1和AD2存入存储器；
所述被测线路板放电，所述BMS保护板采集到所述AD采样电路中电流的AD采样值ADx；
根据公式
Figure FDA0002482741060000011
计算出电流Ix。
2.根据权利要求1所述的一种提高BMS放电电流采样精度的方法，其特征在于，所述MCU模块向所述BMS保护板发送的电流校准命令带有CRC校验码。
3.根据权利要求2所述的一种提高BMS放电电流采样精度的方法，其特征在于，所述AD采样电路输出AD采样值时，使用连续多次采样，去除最大值和最小值后再取平均值的滤波方法。
4.根据权利要求1所述的一种提高BMS放电电流采样精度的方法，其特征在于，所述BMS保护板判断获取的AD采样值是否在预设范围内，在预设范围内就保存数据，不在预设范围内则报警。
5.根据权利要求1所述的一种提高BMS放电电流采样精度的方法，其特征在于，所述存储器为EEPROM存储器。
6.根据权利要求5所述的一种提高BMS放电电流采样精度的方法，其特征在于，写入所述存储器的数据带有CRC校验码。
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