CN116558712A - 一种电池内压测量显示校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池内压测量显示校准方法，该方法包括：S1.校准测试传感器的零点和量程；S2.根据测试传感器的输入信号范围和量程范围获得标准曲线；S3.将测试传感器的量程范围分为M段；S4.基于高精度测量装置、压力源和标准曲线获得M条分别对应各分段量程的校准曲线；S5.测试过程中，测试传感器输出压力值，根据该压力值判断对应的量程范围，使用对应的校准曲线对压力值进行修正后输出显示。由于压力变送器的结构特征，容易出现传输造成的精度问题，通过该方法能够降低传输造成的误差，提高测试结果的准确性。
Description
技术领域
本发明属于电池内压校准技术领域，尤其是涉及一种电池内压测量校准方法。
背景技术
随着锂离子电池在动力、储能领域的广泛运用，对其循环寿命要求也越来越高，除了提高锂离子电池生产技术和自身性能外，还需不断完善锂离子电池测试技术，提高测试的准确性，以提升锂离子电池循环寿命。
锂离子内压测试在日常测试研究中应用广泛，因此压力的准确测量尤为重要，目前也出现了各种内压测量装置，为了确保内压测量装置的精度，提高测试的准确性，目前所采用的方法是，在使用内压测量装置之前，对其进行初始校准，如调零校准和量程校准。但是，在实际测量过程中，由于压力传感器的精度、性能等差异，压力的传输和显示是有可能产生一定误差的。而目前初始校准方式只能保证测试传感器的零值和量程是准确的，无法保证检测到的电信号值到输出的压力值之间是标准的对应关系，所以容易在测试过程中产生误差。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一电电池内压测量校准方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种电池内压测量校准方法，该方法包括：
S1.校准测试传感器的零点和量程；
S2.根据测试传感器的输入信号范围和量程范围获得标准曲线；
以输入信号4-20mA，量程0-5MPa的压力传感器为例，理论上，当输入电流从4mA到20mA时，压力显示在0-5MPa之间，根据两者对应关系，故可得标准曲线Y0。
S3.将测试传感器的量程范围分为M段；
S4.基于高精度测量装置、压力源和标准曲线获得M条分别对应各分段量程的校准曲线；
S5.测试过程中，测试传感器输出压力值，根据该压力值判断对应的量程范围，使用对应的校准曲线对压力值进行修正后输出显示。
由于压力变送器的结构特征，容易出现传输造成的精度问题，通过该方法能够降低传输造成的误差，提高测试结果的准确性。
在上述的电池内压测量校准方法中，所述标准曲线所在坐标系的横纵坐标一个为传感器接收到的电信号值，一个为传感器基于接收到的电信号值输出的标准压力值。
在上述的电池内压测量校准方法中，通过如下方式获得校准曲线：
S41.压力源随机输出压力，测试传感器基于此做出响应输出压力示值，同时使用高精度测量装置获取对应的电信号值；
高精度测量装置可以使用电流传感器，也可以使用高精度压力传感器，若采用高精度压力传感器，其具有精准的输出压力和输入电信号关系，根据压力能够精确得到接收到的电信号，也就是测试传感器接收到的电信号值。
S42.根据电信号值和测试压力示值在坐标系上找到对应的点N；
通过使用压力源随机输出多个压力，对M个分段的每个分量程段区间分别至少取到一个点N。
S43.对于每个量程分段区间，以取到的至少一个点N为校准点，使用剩余量程分段区间的部分标准曲线和本量程分段内的校准点拟合本量程分段的校准曲线。使用标准曲线和校准点与相应分段点构成的曲线可以拟合得到一条校准曲线，取量程分段区间内的一段即本量程分段的校准曲线，对每个量程分段采用此方式，可以分别获得每个量程分段的校准曲线。
在上述的电池内压测量校准方法中，每个量程分段区间内取一个点N；
对于每个量程分段区间，作其点N至其中一个分段点的直线函数方程，取该分段点与远离点N方向剩余的部分标准曲线；
拟合所作的直线函数方程曲线和所取的相应部分标准曲线得到相应量程分段区间的校准曲线。
在上述的电池内压测量校准方法中，作点N至其中一个分段点的直线函数方程时，该分段点的选取原则为，取两个分段点中能够提取较长部分标准曲线的一个分段点。
在上述的电池内压测量校准方法中，每个量程分段区间内取多个点N，将多个点N与相应量程分段区间的两个分段点组合拟合成相应量程分段区间的校准曲线。
在上述的电池内压测量校准方法中，步骤S5中，测试过程的校准步骤具体如下：
S51.仍将测试传感器的量程范围分为M段；
S52.测试过程中，以标准曲线为标准端口，测试传感器为被校端口，针对电池内压，测试传感器将输出一个实际压力值，根据实际压力值确定其所处的分段量程；
S53.提取所述分段量程对应的校准曲线，该校准曲线在开始测试之前，通过步骤S1-S4事先确定；
根据校准曲线确定校准电信号值；
S54.依据标准曲线和电信号值确定电压值，以该电压值为修正后电压输出并显示该电压值。
在上述的电池内压测量校准方法中，S3中，测试传感器的量程被分为3-10之间的任意段数。
在上述的电池内压测量校准方法中，S3中，测试传感器的量程被分为5段。
在上述的电池内压测量校准方法中，S3中，测试传感器的量程被平均分为M段。
本发明的优点在于：
不仅进行初始校准，同时还对测试过程中的实时压力校准，使压力传感器的采集和显示值更加准确，能够避免因压力传感器的精度、性能等问题在测试过程中造成的测量误差；
相较于现有技术的校准方法，本方案提供的是一种自初始至测试结束的连续的动态的校准方法，具有实时性和动态性，能够从多方面多角度克服更多的测试影响因素，确保从始至终的测试准确性；
将一个量程分为多个量程分段，并根据实际情况为每个量程分段制作校准曲线，能够根据测试压力大致确定所属量程分段，并使用相应的校准曲线进行校准，避免不同量程范围之间测量精度差异带来的误差，有效提高输出显示的准确性。
附图说明
图1为本发明电池内压测量校准方法中初始校准过程中校准曲线获取方式流程图；
图2为本发明电池内压测量校准方法中测试传感器的标准曲线图；
图3为本发明电池内压测量校准方法中测试过程校准的方法流程图；
图4-图8分别为本发明电池内压测量校准方法实施例中的五个量程对应的校准曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
本发明提供了一种电池内压测量校准方法，以输入信号4-20mA，量程0-5MPa的压力传感器作为被校端口(即用于测试锂电池内压的测试传感器)为例进行举例说明。在投入使用时，测试传感器的量程也可以为其他量程范围，其方式与上述量程范围类似，本实施例仅以上述量程范围为例，其余不在此赘述。
如图1所示，在进行内压测试前，先对测试传感器进行初始校准：
首先校准测试传感器的零点和量程，零点和量程的校准方式直接采用现有技术可用的方式即可，具体不在此赘述。零点和量程校准以后可得到传统意义上经过初始校准的测试传感器，但是此传感器还无法保证测量过程的精度，本方案对测量过程进行改进以进一步校准测试传感器，从而提高测试结果的准确性。
理论上，当输入电流从4mA到20mA时，电压显示在0-5MPa之间，可得如图2所示的标准曲线Y0。本实施例中，标准曲线所在坐标系的横坐标表示传感器接收到的电信号值，纵坐标表示传感器基于接收到的电信号值输出的压力值，标准曲线体现的是电信号值与压力值的标准对应关系。
将测试传感器的量程范围分为M段，在具体投入时，M可以取三、四、五、六、七、八等数值，具体由技术人员根据情况确定，一般测试传感器本身具有较好的精度的，可以分较少段，反之分较多段；量程范围较多的，可以分较多段，反之分较少段，各段优选平均分配。
本实施例以分5段为例，在标准曲线Y0上取六个点ABCDEF可分5段，其中A，F分别为起始点与结束点，即(4，0)、(20，5)，BCDE对应的压力值分别为1、2、3、4MPa。
校准用压力源端随机输出压力，在被校端显示压力值(该示值处于0-5MPa之间)，并与当前电流信号可构成一点N，电流信号使用高精度测量装置获得。例如可以使用高精度压力传感器，其具有精准的输出压力和输入电信号关系，根据输出压力Y’能够精确得对应的电信号X，该电信号X也是测试传感器得到的电信号，此时，测试传感器的压力示值是Y，点N为(X，Y)。同时，因此可以知道，对于测试传感器来说，该电信号X对应的压力示值是Y，而非Y’。此时，若使用该测试传感器用于内压测量，针对电信号X，其就会输出一个存在误差的压力示值Y。
通过使用压力源随机输出多个压力，对M个分段的每个分量程段区间分别至少取到一个点N。
以压力值为准，每个量程分段区间内取一个点N，当点N在A，B两点之间时，将点N，点B作直线函数方程，作为工作曲线，并结合点B至点F之间的标准曲线Y0，形成校准曲线；当点N在E，F两点之间时，则将点E，点N作直线函数方程，并结合点A至点E之间的标准曲线Y0，形成校准曲线；当点N处于其他两点之间时，同理可得校准曲线。通过前述方法可以得到五条分别对应0-1MPa、1-2MPa、2-3MPa、3-4MPa、4-5MPa的五条校准曲线，此五条校准曲线将用于之后的测试过程，自此本方案意义上的初始校准结束。
如图3所示，完成初始校准后，在测试过程中，本方案将利用初始校准过程中得到的校准曲线继续对数据进行过程校准，以克服测试过程中由于各种因素造成的数据偏移。
同样地，将测试传感器的量程(0-5MPa)分为5个量程阶段，分别获取五个阶段的五条校准曲线，阶段1(0-1MPa)为点A至点B之间校准曲线Y1，以此类推可得后4个阶段的校准曲线Y2，Y3，Y4，Y5，相邻校准曲线重合的点可以以前一校准曲线为准，也可以以后一校准曲线为准，具体由技术人员设定。如图4-图8分别是五个阶段五条校准曲线，由于校准所使用到的部分仅为相应量程阶段，所以图中仅显示相关量程范围内的部分校准曲线。
测试过程中，以标准曲线为标准端口，测试传感器为被校端口，针对电内压，测试传感器将输出一个实际压力值，系统根据该实际压力值确定其所处的分段量程，提取该分段量程对应的校准曲线，根据该校准曲线确定相应的电信号值，可以知道当前实际压力示值对应的电信号值，即测试传感器接收到的电信号值，然后可以利用标准曲线，使用该电信号值得到对应的电压值，此电压值即为修正后电压，作为标准示值输出并显示，自此，完成对测试过程中电压值的校准。
实施例二
本实施例与实施例一类似，不同之处在于，本实施例对每个量程分段区间内取多个点N，将多个点N与相应量程分段区间的两个分段点组合拟合成相应量程分段区间的校准曲线，使用该校准曲线用于后续测试过程中针对每个量程分段区间的实时校准。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种电池内压测量校准方法，其特征在于，该方法包括：
S1.校准测试传感器的零点和量程；
S2.根据测试传感器的输入信号范围和量程范围获得标准曲线；
S3.将测试传感器的量程范围分为M段；
S4.基于高精度测量装置、压力源和标准曲线获得M条分别对应各分段量程的校准曲线；
S5.测试过程中，测试传感器输出压力值，根据该压力值判断对应的量程范围，使用对应的校准曲线对压力值进行修正后输出显示。
2.根据权利要求1所述的电池内压测量校准方法，其特征在于，S2中，所述标准曲线所在坐标系的横纵坐标一个为传感器接收到的电信号值，一个为传感器基于接收到的电信号值输出的标准压力值。
3.根据权利要求2所述的电池内压测量校准方法，其特征在于，S4中，通过如下方式获得校准曲线：
S41.压力源随机输出压力，测试传感器基于此做出响应输出压力示值，同时使用高精度测量装置获取对应的电信号值；
S42.根据电信号值和测试压力示值在坐标系上找到对应的点N；
通过使用压力源随机输出多个压力，对M个分段的每个分量程段区间分别至少取到一个点N；
S43.对于每个量程分段区间，以取到的至少一个点N为校准点，使用剩余量程分段区间的部分标准曲线和本量程分段内的校准点拟合本量程分段的校准曲线。
4.根据权利要求3所述的电池内压测量校准方法，其特征在于，S4中，每个量程分段区间内取一个点N；
对于每个量程分段区间，作其点N至其中一个分段点的直线函数方程，取该分段点与远离点N方向剩余的部分标准曲线；
拟合所作的直线函数方程曲线和所取的相应部分标准曲线得到相应量程分段区间的校准曲线。
5.根据权利要求4所述的电池内压测量校准方法，其特征在于，S3中，作点N至其中一个分段点的直线函数方程时，该分段点的选取原则为，取两个分段点中能够提取较长部分标准曲线的一个分段点。
6.根据权利要求3所述的电池内压测量校准方法，其特征在于，S4中，每个量程分段区间内取多个点N，将多个点N与相应量程分段区间的两个分段点组合拟合成相应量程分段区间的校准曲线。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的电池内压测量校准方法，其特征在于，步骤S5中，测试过程的校准步骤具体如下：
S51.仍将测试传感器的量程范围分为M段；
S52.测试过程中，以标准曲线为标准端口，测试传感器为被校端口，针对电池内压，测试传感器将输出一个实际压力值，根据实际压力值确定其所处的分段量程；
S53.提取所述分段量程对应的校准曲线；
根据校准曲线确定校准电信号值；
S54.依据标准曲线和电信号值确定电压值，以该电压值为修正后电压输出并显示该电压值。
8.根据权利要求1所述的电池内压测量校准方法，其特征在于，S3中，测试传感器的量程被分为3-10之间的任意段数。
9.根据权利要求7所述的电池内压测量校准方法，其特征在于，S3中，测试传感器的量程被分为5段。
10.根据权利要求1所述的电池内压测量校准方法，其特征在于，S3中，测试传感器的量程被平均分为M段。
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