CN116232321A - 动力电池电压采样滤波方法、装置及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动力电池电压采样滤波方法、装置及车辆,其将当前采样值与采样参考值的差的绝对值与预设的界限值LIMIT进行比较,可以筛选掉错误的采样值,建立数组长度为N的数组Array[N],在获取到有效的采样值后,先加入数组Array[N],再对数组Array[N]中的数据求平均。其能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰,消除由随机干扰引起的采样值偏,并对周期性干扰有良好的抑制作用,滤波的平滑度高。
Description
技术领域
本发明属于动力电池领域,具体涉及一种动力电池电压采样滤波方法、装置及车辆。
背景技术
近年来,随着新能源汽车快速发展,动力电池大量应用于汽车行业。相比于传统燃油汽车,新能源汽车具有绿色环保、节省能源、出行方便等优势。但是新能源汽车也存在不少问题,其中就有电池充电慢、续航短、电量下降快等问题。针对这些问题,如果能提高动力电池电压采样的精度,就能更准确地反应动力电池状态,针对性分析问题并采取措施。
对动力电池电压的采样主要是由集成在MCU(Microcontroller Unit,微控制器)上的ADC(Analog Digital Converter,模数转换)模块实现。ADC采样存在一定误差,分为ADC自身误差和ADC环境误差。ADC自身误差有偏移误差、增益误差、微分线性误差等,ADC环境误差包含参考电压噪声、基准电源调节、模拟输入信号噪声等。针对这些误差,可以采用软件方法进行降低,其中对采样值进行滤波可减少误差。
目前,对动力电池电压采样滤波算法的设计尚不全面,大部分是针对硬件电路的设计和改造,只有极少数采用软件方法减少采样误差。例如CN1291724A公开的一种电池电压采样自动校准法,其通过计算机软件处理,消除电压采样的自身误差。但是它的应用范围有限,只能用于镍镉电池、镍氢电池及锂离子电池采用二线法或三线法夹具在充放电过程中的电压采样。
发明内容
本发明的目的是提供一种动力电池电压采样滤波方法、装置及车辆,以减少采样误差,提高采样精度。
本发明所述的动力电池电压采样滤波方法,包括步骤:
S1、获取当前采样值,然后执行S2。
S2、判断是否当前采样为首次(即第一次)采样,如果是,则执行S8,否则执行S3。
S3、利用公式:Δy=|当前采样值-采样参考值|,计算采样值增量Δy,然后执行S4,此处的采样参考值等于上一次采样值。
S4、判断是否采样值增量Δy大于预设的界限值LIMIT,如果是,则执行S5,否则执行S6。
S5、使采样参考值等于当前采样值(即将当前采样值作为采样参考值,在下一次计算采样值增量时使用),并将上一次采样结果作为当前采样结果输出,然后返回执行S1。
S6、判断是否数组Array[N]中的数据个数m等于数组长度N,如果是,则执行S7,否则执行S8。
S7、使采样参考值等于当前采样值,丢掉数组Array[N]中的第一个数据,将数组Array[N]中剩余的m-1个数据往前移一位,将当前采样值加入到数组Array[N]中作为第m个数据,然后执行S9。
S8、使采样参考值等于当前采样值,使数组Array[N]中的数据个数m加1,将当前采样值加入数组Array[N]中,然后执行S9;其中,m的初始值为0。
S9、对数组Array[N]进行处理,得到当前采样结果并输出,然后返回执行S1。
优选的,对数组Array[N]进行处理,得到当前采样结果的方式为:调用平均值函数对数组Array[N]中的m个数据求平均,将求得的平均值Ave作为当前采样结果。通过求平均的方式能对周期性干扰有良好的抑制作用,滤波效果好。
优选的,调用平均值函数对数组Array[N]中的m个数据求平均,得到平均值Ave的具体方式为:如果m小于N,则将数组Array[N]中的m个数据相加的和除以m得到的数值作为平均值Ave;如果m等于N,则先从数组Array[N]中的m个数据中,去除最大值和最小值;再将去除最大值和最小值后的m-2个数据相加的和除以m-2得到的数值作为平均值Ave。当数组Array[N]中的数据已满(即m=N)时,会先去掉最大值和最小值,然后再计算剩余数据的平均,从而使滤波的平滑度更高,对周期性干扰有更好的抑制作用。
优选的,所述数组Array[N]的数组长度N根据采样频率查询预设的数组长度表得到;其中,预设的数组长度表为通过标定获得的采样频率与数组长度的对应关系表。数组Array[N]的数组长度N随着采样频率变化,调整采样频率,数组长度N跟随变化,软件适应性更好,从而使滤波的平滑度更高。
优选的,所述数组Array[N]的数组长度N的取值范围为10~20。结合动力电池电压常用的采样频率,将数组长度N限制在10~20之间比较合理。
优选的,所述数组Array[N]的数组长度N等于15。
优选的,所述预设的界限值LIMIT根据采样分辨率确定,设定采样分辨率为n位,则预设的界限值LIMIT=2n×A,其中A的取值范围为8%~12%。根据采样分辨率确定界限值,并且A的取值范围为8%~12%,能使界限值设计更合理,能更好的克服因偶然因素引起的脉冲干扰,更好的消除由随机干扰引起的采样值偏差。
优选的,所述预设的界限值LIMIT根据采样分辨率确定,设定采样分辨率为n位,则预设的界限值LIMIT=2n×10%。
本发明所述的动力电池电压采样滤波装置,包括ADC模块和控制器,ADC模块与控制器连接,将采集的当前采样值发送给控制器,所述控制器被编程以便执行上述动力电池电压采样滤波方法。
本发明所述的车辆,包括上述动力电池电压采样滤波装置。
本发明具有如下效果:
(1)将当前采样值与上一次采样值(即采样参考值)的差的绝对值与预设的界限值LIMIT进行比较,可以筛选掉错误(无效)的采样值,有效克服了因偶然因素引起的脉冲干扰,消除了由随机干扰引起的采样值偏差,减少了采样误差,提高了采样精度。
(2)建立数组长度为N的数组Array[N],在获取到有效的采样值后,先加入数组Array[N],再对数组Array[N]中的数据求平均,其对周期性干扰有良好的抑制作用,滤波的平滑度高,进一步减少了采样误差,提高了采样精度。
附图说明
图1为本实施例中动力电池电压采样滤波方法流程图。
图2为本实施例中平均函数对数组Array[N]中的m个数据求平均的实现流程图。
具体实施方式
如图1、图2所示,本实施例中的动力电池电压采样滤波方法,包括步骤:
S1、获取当前采样值,然后执行S2。
S2、判断是否当前采样为首次(即第一次)采样,如果是,则执行S8,否则执行S3。
可以根据采样标志位First_Sample_Flag进行判断,First_Sample_Flag的初始值等于0。如果First_Sample_Flag=0,则表示当前采样为首次采样;如果First_Sample_Flag=1,则表示当前采样为非首次采样。在获取到当前采样值且判断出First_Sample_Flag=0之后,会使First_Sample_Flag=1(即将First_Sample_Flag置为1)。
S3、利用公式:Δy=|当前采样值-采样参考值|,计算采样值增量Δy,然后执行S4,此处的采样参考值等于上一次采样值。
S4、判断是否采样值增量Δy大于预设的界限值LIMIT,如果是,则执行S5,否则执行S6。其中,预设的界限值LIMIT根据采样分辨率确定,设定采样分辨率为n位,则预设的界限值LIMIT=2n×10%。
S5、使采样参考值等于当前采样值(即将当前采样值作为采样参考值,在下一次计算采样值增量时使用),并将上一次采样结果作为当前采样结果输出,然后返回执行S1。
S6、判断是否数组Array[N]中的数据个数m等于数组Array[N]的数组长度N,如果是,则执行S7,否则执行S8。数组Array[N]的数组长度N根据采样频率查询预设的数组长度表得到;其中,预设的数组长度表为通过标定获得的采样频率与数组长度的对应关系表。另外,数组Array[N]的数组长度N也可以是一个固定的数值,比如15。
将当前采样值与上一次采样值(即采样参考值)的差的绝对值与预设的界限值LIMIT进行比较,可以筛选掉错误(无效)的采样值,有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰,消除由随机干扰引起的采样值偏差。
S7、使采样参考值等于当前采样值(即将当前采样值作为采样参考值,在下一次计算采样值增量时使用),丢掉数组Array[N]中的第一个数据,将数组Array[N]中剩余的m-1个数据往前移一位,将当前采样值加入到数组Array[N]中作为第m个数据(即采用先进先出原则,保证数组Array[N]中最多只有N个数据),然后执行S9。
S8、使采样参考值等于当前采样值(即将当前采样值作为采样参考值,在下一次计算采样值增量时使用),使数组Array[N]中的数据个数m加1(即使m=m+1),将当前采样值加入数组Array[N]中,然后执行S9;其中,m的初始值为0。
S9、对数组Array[N]进行处理,得到当前采样结果并输出,然后返回执行S1。
其中,对数组Array[N]进行处理,得到当前采样结果的方式为:调用平均值函数对数组Array[N]中的m个数据求平均,将求得的平均值Ave作为当前采样结果。建立数组长度为N的数组Array[N],在获取到有效的采样值后,先加入数组Array[N],再对数组Array[N]中的数据求平均,其对周期性干扰有良好的抑制作用,滤波的平滑度高。
如图2所示,平均值函数对数组Array[N]中的m个数据求平均,得到平均值Ave的具体步骤包括:
第一步、判断是否m小于N,如果是,则执行第二步,否则(即m=N时)执行第三步。
第二步、将数组Array[N]中的m个数据相加的和除以m得到的数值作为平均值Ave,然后执行第五步。
第三步、从数组Array[N]中的m个数据中,去除最大值和最小值,然后执行第四步。
第四步、将去除最大值和最小值后的m-2个数据相加的和除以m-2得到的数值作为平均值Ave,然后执行第五步。当数组Array[N]中的数据已满(即m=N)时,先去掉最大值和最小值,然后再计算剩余数据的平均,能使滤波的平滑度更高,对周期性干扰有更好的抑制作用。
第五步、返回平均值Ave,然后结束。
本实施例还提供一种动力电池电压采样滤波装置,包括ADC模块和控制器,ADC模块与控制器连接,将采集的当前采样值发送给控制器,控制器被编程以便执行上述动力电池电压采样滤波方法。
本实施例还提供一种车辆,该车辆包括上述动力电池电压采样滤波装置。
Claims (10)
1.一种动力电池电压采样滤波方法,其特征在于,包括步骤:
S1、获取当前采样值,然后执行S2;
S2、判断是否当前采样为首次采样,如果是,则执行S8,否则执行S3;
S3、利用公式:Δy=|当前采样值-采样参考值|,计算采样值增量Δy,然后执行S4;
S4、判断是否采样值增量Δy大于预设的界限值LIMIT,如果是,则执行S5,否则执行S6;
S5、使采样参考值等于当前采样值,并将上一次采样结果作为当前采样结果输出,然后返回执行S1;
S6、判断是否数组Array[N]中的数据个数m等于数组长度N,如果是,则执行S7,否则执行S8;
S7、使采样参考值等于当前采样值,丢掉数组Array[N]中的第一个数据,将数组Array[N]中剩余的m-1个数据往前移一位,将当前采样值加入到数组Array[N]中作为第m个数据,然后执行S9;
S8、使采样参考值等于当前采样值,使数组Array[N]中的数据个数m加1,将当前采样值加入数组Array[N]中,然后执行S9;其中,m的初始值为0;
S9、对数组Array[N]进行处理,得到当前采样结果并输出,然后返回执行S1。
2.根据权利要求1所述的动力电池电压采样滤波方法,其特征在于,对数组Array[N]进行处理,得到当前采样结果的方式为:调用平均值函数对数组Array[N]中的m个数据求平均,将求得的平均值Ave作为当前采样结果。
3.根据权利要求2所述的动力电池电压采样滤波方法,其特征在于,调用平均值函数对数组Array[N]中的m个数据求平均,得到平均值Ave的具体方式为:
如果m小于N,则将数组Array[N]中的m个数据相加的和除以m得到的数值作为平均值Ave;
如果m等于N,则先从数组Array[N]中的m个数据中,去除最大值和最小值;再将去除最大值和最小值后的m-2个数据相加的和除以m-2得到的数值作为平均值Ave。
4.根据权利要求1至3任一项所述的动力电池电压采样滤波方法,其特征在于:所述数组Array[N]的数组长度N根据采样频率查询预设的数组长度表得到;其中,预设的数组长度表为通过标定获得的采样频率与数组长度的对应关系表。
5.根据权利要求1至3任一项所述的动力电池电压采样滤波方法,其特征在于:所述数组Array[N]的数组长度N的取值范围为10~20。
6.根据权利要求1至3任一项所述的动力电池电压采样滤波方法,其特征在于:所述数组Array[N]的数组长度N等于15。
7.根据权利要求1至3任一项所述的动力电池电压采样滤波方法,其特征在于:所述预设的界限值LIMIT根据采样分辨率确定,设定采样分辨率为n位,则预设的界限值LIMIT=2n×A,其中A的取值范围为8%~12%。
8.根据权利要求1至3任一项所述的动力电池电压采样滤波方法,其特征在于:所述预设的界限值LIMIT根据采样分辨率确定,设定采样分辨率为n位,则预设的界限值LIMIT=2n×10%。
9.一种动力电池电压采样滤波装置,包括ADC模块和控制器,ADC模块与控制器连接,将采集的当前采样值发送给控制器,其特征在于:所述控制器被编程以便执行如权利要求1至8任一项所述的动力电池电压采样滤波方法。
10.一种车辆,其特征在于:包括如权利要求9所述的动力电池电压采样滤波装置。
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CN117421531A (zh) * | 2023-12-14 | 2024-01-19 | 深圳和润达科技有限公司 | 干扰环境下的有效数据智能确定方法及装置 |
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2023
- 2023-01-16 CN CN202310071096.XA patent/CN116232321A/zh active Pending
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