CN114252833A - 一种用于bms电流校准的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及BMS电流校准技术领域，公开了一种用于BMS电流校准的方法，包括以下步骤：S1，PC上位机控制程控恒流源输出恒定的电流，此电流为给定电流，所述给定电流经过分流器分流到BMS，BMS的电流检测单元测量到电流值，此电流为反馈电流，通过CAN卡将反馈电流发送给PC上位机；S2，PC上位机对所述给定电流和反馈电流进行比较，判断反馈电流是否在允许的误差范围内；S3，选择不同的点位，重复上述过程，PC上位机分阶段校准整个电流传感器的量程。本发明通过分阶段校准，得到在不同电流下分流器的采样偏移量，从而得到一个整体量程的一阶的线性插值表，然后通过查表可以得到不同电流对应的校准后的电流，可以分阶段的进行校准，进而提高电流的采样精度。

Description

一种用于BMS电流校准的方法

技术领域

本发明涉及BMS电流校准技术领域，特别涉及一种用于BMS电流校准的方法。

背景技术

电池管理系统(Battery Management System，简称BMS)是对电池进行监控并给出剩余电量和功率强度预测、进行智能充电和电池诊断安全等功能集合的综合系统，在BMS监控锂电池的过程中，电流采样的准确率是一个非常重要的指标，因为电流是计算电池SOC的关键输入，而通常的SOC计算一般都是采用安时积分算法。如果电流采样有偏差，那么通过积分计算会造成误差的不断累积，使SOC的误差快速放大。所以为了减少SOC计算的误差，BMS需要尽可能的提高电流的采样精度，而通常的方法是采用电流校准。

在中国专利“一种BMS电流检测单元的自动校准设备及校准方法”(公告号：CN103713271A)中，自动校准设备包括包括用于控制整个匹配校准过程及对误差偏移量和增益进行自动计算的上位机；受上位机控制并与其连接的程控恒流源，程控恒流源能依据上位机的控制命令精准输出预设电流值作为校准的信号源；通信模块，建立上位机与电流检测单元的数据交换通道，获取电流检测单元的测量值、将误差偏移量和增益存储到电流检测单元内部的非易失性存储器；电流传感器，在电流检测单元与程控恒流源之间设有电流传感器。而校准方法中只对零安倍以及电流检测单元的满量程值Amax进行校准。

以上的校准方法只适用于分流器是线性误差的情况，但是由于工艺的原因分流器在不同电流下的采样精度是不同的，造成在整个量程中电流偏移不是线性的，而只计算整个量程的整体偏移量作为整体的增益系数，虽然可以提高电流的采样精度，但是这种通过整体的偏移代替每个个体的偏移明显准确性不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于BMS电流校准的方法，旨在解决准确性不足的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于BMS电流校准的方法，包括以下步骤：

S1，PC上位机控制程控恒流源(为高精度的程控恒流源)输出恒定的电流，此电流为给定电流，所述给定电流经过分流器分流到BMS，BMS的电流检测单元测量到电流值，此电流为反馈电流，通过CAN卡将反馈电流发送给PC上位机；

S2，PC上位机对所述给定电流和反馈电流进行比较，判断反馈电流是否在允许的误差范围内；

S3，选择不同的点位，重复上述过程，PC上位机分阶段校准整个电流传感器的量程。

需要说明的是，PC上位机分的阶段的数量可以灵活改变，分的阶段越多其准确性越高，同时校准的时间越长，对于一致性较好的分流器可以少分，对于一致性较差的分流器则需要多分。

本发明的进一步设置为：所述S2步骤中，反馈电流在允许的误差范围内，PC上位机记录给定电流对应的反馈电流，即为校准值；反馈电流不在允许的误差范围内，则校准不通过。

本发明的进一步设置为：所述PC上位机分阶段校准的具体过程为：

S1，设定BMS的电流检测单元的满量程为[-Amax,Bmax]，Amax为可测量负电流的最大值，Bmax为可测量正电流的最大值，设定可以允许的误差范围为P，将满量程[-Amax，Bmax]分成2n个阶段，共有2n+1个点位，依次为[-An，-An-1，…，-A1，0，B1，…，Bn-1，Bn]，An≤Amax,Bn≤Bmax；

S2，PC上位机控制程控恒流源输出-An的给定电流，BMS的电流检测单元测得反馈电流-Cn，同时将-Cn通过CAN卡发送给上位机；

S3，等待300ms，判断-Cn是否在(-An±P)范围内；

S4，PC上位机控制程控恒流源输出-An-1的给定电流，BMS的电流检测单元检测测得反馈电流-Cn-1，同时将-Cn-1通过CAN卡发送给上位机；

S5，等待300ms，判断-Cn-1是否在(-An±P)范围内；

S6，循环校准直至Bn点位，中途校准不通过则校准结束，上位机提示校准失败；

S6，校准结束后，得到满量程[-Amax，Bmax]的2n+1个点位[-An，-An-1，…，-A1，0，B1，…，Bn-1，Bn]对应的校准值[-Cn，-Cn-1，…，-C1，0，D1，…，Dn-1，Dn]；

S7，PC上位机将上述点位和对应的校准值通过CAN卡发送给BMS，BMS以上述数据建立一个一阶的线性插值表。

需要说明的是，针对校准的顺序可以从最大的负电流校准到最大的正电流，也可以从0电流开始校准。先校准从0电流到最大正电流，再校准从0电流到最大负电流。

本发明的进一步设置为：所述S3步骤中，如果-Cn在(-An±P)范围内，则该点位的校准完成，保存-An点位对应的标定数据-Cn，然后开始下一个点位的校准；如果-Cn不在(-An±P)范围内，则代表硬件有问题需要检查硬件，校准结束，上位机提示校准失败；

所述S5步骤中，如果-Cn-1在(-An-1±P)范围内，则该点位的校准完成，保存-An-1点位对应的校准值-Cn-1；如果-Cn-1不在(-An-1±P)范围内，则代表硬件有问题需要检查硬件，校准结束，上位机提示校准失败。

本发明的进一步设置为：所述S7步骤中，以数组Xinput[2n+1]＝[-Cn，-Cn-1，…，-C1，0，D1，…，Dn-1，Dn]和数组Youtput[2n+1]＝[-An，-An-1，…，-A1，0，B1，…，Bn-1，Bn]为一阶的线性插值表的X轴坐标和Y轴坐标。

本发明的进一步设置为：使用所述一阶的线性插值表通过非线性查表和线性插值法可为BMS的电流检测单元测得的任一数值的电流匹配一个校准后的电流，具体步骤为：

S1，设定BMS的电流检测单元测得的电流为Xa，且X1≤Xa≤X2，根据采样电流的大小，匹配X1到X2的线性区间；

S2，设定在X1到X2的线性区间的插值算法为y＝k1x+b1，将Xa代入x就可以算出y，即校准后的电流。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过分阶段校准，得到在不同电流下分流器的采样偏移量，从而得到一个整体量程的一阶的线性插值表，然后通过非线性查表和线性插值法可以得到不同电流对应的校准后的电流，可以分阶段的进行校准，进而提高电流的采样准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种用于BMS电流校准的方法中各设备的连接图；

图2是本发明一种用于BMS电流校准的方法中的流程图；

图3是本发明一种用于BMS电流校准的方法中一阶的线性插值表对应的坐标图；

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种用于BMS电流校准的方法，所用设备以及各设备之间的连接如图1所示，包括以下步骤：

S1，PC上位机控制程控恒流源(为高精度的程控恒流源)输出恒定的电流，此电流为给定电流，所述给定电流经过分流器分流到BMS，BMS的电流检测单元测量到电流值，此电流为反馈电流，通过CAN卡将反馈电流发送给PC上位机；

S2，PC上位机对所述给定电流和反馈电流进行比较，判断反馈电流是否在允许的误差范围内：反馈电流在允许的误差范围内，PC上位机记录给定电流对应的反馈电流，即为校准值；反馈电流不在允许的误差范围内，则校准不通过；

S3，选择不同的点位，重复上述过程，PC上位机分阶段校准整个电流传感器的量程。

需要说明的是，PC上位机分的阶段的数量可以灵活改变，分的阶段越多其准确性越高，同时校准的时间越长，对于一致性较好的分流器可以少分，对于一致性较差的分流器则需要多分。

所述PC上位机分阶段校准的具体过程如图2所示，为：

S1，设定BMS的电流检测单元的满量程为[-Amax,Bmax]，Amax为可测量负电流的最大值，Bmax为可测量正电流的最大值，设定可以允许的误差范围为P，将满量程[-Amax，Bmax]分成2n个阶段，共有2n+1个点位，依次为[-An，-An-1，…，-A1，0，B1，…，Bn-1，Bn]，An≤Amax,Bn≤Bmax；

S2，PC上位机控制程控恒流源输出-An的给定电流，BMS的电流检测单元测得反馈电流-Cn，同时将-Cn通过CAN卡发送给上位机；

S3，等待300ms，判断-Cn是否在(-An±P)范围内：如果-Cn在(-An±P)范围内，则该点位的校准完成，保存-An点位对应的标定数据-Cn，然后开始下一个点位的校准；如果-Cn不在(-An±P)范围内，则代表硬件有问题需要检查硬件，校准结束，上位机提示校准失败；

S4，PC上位机控制程控恒流源输出-An-1的给定电流，BMS的电流检测单元检测测得反馈电流-Cn-1，同时将-Cn-1通过CAN卡发送给上位机；

S5，等待300ms，判断-Cn-1是否在(-An±P)范围内：如果-Cn-1在(-An-1±P)范围内，则该点位的校准完成，保存-An-1点位对应的校准值-Cn-1；如果-Cn-1不在(-An-1±P)范围内，则代表硬件有问题需要检查硬件，校准结束，上位机提示校准失败。

S6，循环校准直至Bn点位，中途校准不通过则校准结束，上位机提示校准失败；

S6，校准结束后，得到满量程[-Amax，Bmax]的2n+1个点位[-An，-An-1，…，-A1，0，B1，…，Bn-1，Bn]对应的校准值[-Cn，-Cn-1，…，-C1，0，D1，…，Dn-1，Dn]；

S7，PC上位机将上述点位和对应的校准值通过CAN卡发送给BMS，BMS以上述数据建立一个一阶的线性插值表，如图3所示，以数组Xinput[2n+1]＝[-Cn，-Cn-1，…，-C1，0，D1，…，Dn-1，Dn]和数组Youtput[2n+1]＝[-An，-An-1，…，-A1，0，B1，…，Bn-1，Bn]为一阶的线性插值表的X轴坐标和Y轴坐标。

需要说明的是，针对校准的顺序可以从最大的负电流Amax校准到最大的正电流Bmax，也可以从0电流开始校准，先从0电流校准到最大正电流Bmax，再从0电流校准到最大负电流Amax。

使用所述一阶的线性插值表通过非线性查表和线性插值法可为BMS的电流检测单元测得的任一数值的电流匹配一个校准后的电流，具体步骤为：

S1，设定BMS的电流检测单元测得的电流为Xa，且X1≤Xa≤X2，根据采样电流的大小，匹配X1到X2的线性区间；

S2，设定在X1到X2的线性区间的插值算法为y＝k1x+b1，将Xa代入x就可以算出y，即校准后的电流。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于BMS电流校准的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，PC上位机控制程控恒流源输出恒定的电流，此电流为给定电流，所述给定电流经过分流器分流到BMS，BMS的电流检测单元测量到电流值，此电流为反馈电流，通过CAN卡将反馈电流发送给PC上位机；

S2，PC上位机对所述给定电流和反馈电流进行比较，判断反馈电流是否在允许的误差范围内；

S3，选择不同的点位，重复上述过程，PC上位机分阶段校准整个电流传感器的量程。

2.根据权利要求1所述的一种用于BMS电流校准的方法，其特征在于：所述S2步骤中，反馈电流在允许的误差范围内，PC上位机记录给定电流对应的反馈电流，即为校准值；反馈电流不在允许的误差范围内，则校准不通过。

3.根据权利要求2所述的一种用于BMS电流校准的方法，其特征在于：所述PC上位机分阶段校准的具体过程为：

S1，设定BMS的电流检测单元的满量程为[-Amax,Bmax]，Amax为可测量负电流的最大值，Bmax为可测量正电流的最大值，设定可以允许的误差范围为P，将满量程[-Amax，Bmax]分成2n个阶段，共有2n+1个点位，依次为[-An，-An-1，…，-A1，0，B1，…，Bn-1，Bn]，An≤Amax,Bn≤Bmax；

S2，PC上位机控制程控恒流源输出-An的给定电流，BMS的电流检测单元测得反馈电流-Cn，同时将-Cn通过CAN卡发送给上位机；

S3，等待300ms，判断-Cn是否在(-An±P)范围内；

S4，PC上位机控制程控恒流源输出-An-1的给定电流，BMS的电流检测单元检测测得反馈电流-Cn-1，同时将-Cn-1通过CAN卡发送给上位机；

S5，等待300ms，判断-Cn-1是否在(-An±P)范围内；

S6，循环校准直至Bn点位，中途校准不通过则校准结束，上位机提示校准失败；

S6，校准结束后，得到满量程[-Amax，Bmax]的2n+1个点位[-An，-An-1，…，-A1，0，B1，…，Bn-1，Bn]对应的校准值[-Cn，-Cn-1，…，-C1，0，D1，…，Dn-1，Dn]；

S7，PC上位机将上述点位和对应的校准值通过CAN卡发送给BMS，BMS以上述数据建立一个一阶的线性插值表。

4.根据权利要求3所述的一种用于BMS电流校准的方法，其特征在于：所述S3步骤中，如果-Cn在(-An±P)范围内，则该点位的校准完成，保存-An点位对应的标定数据-Cn，然后开始下一个点位的校准；如果-Cn不在(-An±P)范围内，则代表硬件有问题需要检查硬件，校准结束，上位机提示校准失败；

所述S5步骤中，如果-Cn-1在(-An-1±P)范围内，则该点位的校准完成，保存-An-1点位对应的校准值-Cn-1；如果-Cn-1不在(-An-1±P)范围内，则代表硬件有问题需要检查硬件，校准结束，上位机提示校准失败。

5.根据权利要求3所述的一种用于BMS电流校准的方法，其特征在于：所述S7步骤中，以数组Xinput[2n+1]＝[-Cn，-Cn-1，…，-C1，0，D1，…，Dn-1，Dn]和数组Youtput[2n+1]＝[-An，-An-1，…，-A1，0，B1，…，Bn-1，Bn]为一阶的线性插值表的X轴坐标和Y轴坐标。

6.根据权利要求3所述的一种用于BMS电流校准的方法，其特征在于：使用所述一阶的线性插值表通过非线性查表和线性插值法可为BMS的电流检测单元测得的任一数值的电流匹配一个校准后的电流，具体步骤为：

S1，设定BMS的电流检测单元测得的电流为Xa，且X1≤Xa≤X2，根据采样电流的大小，匹配X1到X2的线性区间；

S2，设定在X1到X2的线性区间的插值算法为y＝k1x+b1，将Xa代入x就可以算出y，即校准后的电流。

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