CN117741222A - 基于分流电阻的电流检测方法、程序产品和电流检测组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于分流电阻的电流检测方法,包括以下步骤:检测作用在分流电阻上的测量电压;获取分流电阻的电流范围与阻值的第一对应关系,根据测量电压结合第一对应关系计算出校准阻值;检测在分流电阻的电流输入部分处的第一温度和在分流电阻的电流输出部分处的第二温度以及分流电阻的环境温度;获取分流电阻的温度差、环境温度与温差电动势的第二对应关系,根据第一温度和第二温度的温度差、环境温度结合第二对应关系计算出分流电阻的温差电动势;根据测量电压、温差电动势与校准阻值计算出校准电流。还涉及一种计算机程序产品和电流检测装置。能够消除误差并且提升电流检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及电流测量技术领域,尤其是涉及一种基于分流电阻的电流检测方法。本发明还涉及一种相应的计算机程序产品和一种相应的电流检测组件。
背景技术
近年来,随着技术的进步和对环境保护的日益重视,电动车辆受到越来越多的关注。电池包作为电动车辆的动力源是至关重要的组成部分,其中,为了掌握电池包的荷电水平并且确保电动车辆的续航里程,需要尽可能精准地检测电池包的输出电流并且减小电流误差。为此,通常在回路中串联分流电阻(shunt resistor),通过检测的分流电阻的分压和分流电阻的额定阻值计算出回路中的电流,其中,分流电阻通常包括具有小电阻值的电阻部分以及与电阻部分固定连接的电流输入部分和电流输出部分,所述电流输入部分和电流输出部分的金属材料不同于电阻部分的金属材料。
然而,基于分流电阻的电流检测受多种因素影响。尤其地,由于电池包的布置空间有限,在电池包的运行过程中产生的热量积累并引起分流电阻的本身的温度和环境温度明显升高,其中,在分流电阻的不同材料的接触点处存在温度差,通过所述温度差在汤姆逊效应和珀耳帖效应的共同作用下引起金属中的电子溢出功和不同的电子浓度,进而产生温差电动势,在所述温差电动势的作用下在分流电阻中形成偏置电流,该偏置电流明显不利地影响电流检测精度。此外,分流电阻的阻值还会受到流经电流和环境温度的影响。
发明内容
因此,本发明的目的在于提出一种改进的基于分流电阻的电流检测方法,通过所述电流检测方法能够尽可能地消除误差并且提升电流检测精度。本发明的目的还在于一种相应的计算机程序产品和一种相应的电流检测组件。
根据本发明的第一方面,提供一种基于分流电阻的电流检测方法,其中,所述电流检测方法至少包括以下步骤:
S1:检测作用在所述分流电阻上的测量电压;
S2:获取所述分流电阻的电流范围与阻值的第一对应关系,根据所述测量电压结合所述第一对应关系计算出校准阻值;
S3:检测在所述分流电阻的电流输入部分处的第一温度和在所述分流电阻的电流输出部分处的第二温度以及所述分流电阻的环境温度;
S4:获取所述分流电阻的温度差、环境温度与温差电动势的第二对应关系,根据所述第一温度和所述第二温度的温度差、所述环境温度结合所述第二对应关系计算出所述分流电阻的温差电动势;
S5:根据所述测量电压、所述温差电动势与校准阻值计算出校准电流。
相比于现有技术,在根据本发明的基于分流电阻的电流检测方法中,首先根据作用在分流电阻上的测量电压结合电流范围与阻值的第一对应关系计算出校准阻值,这可以消除分流电阻本身的电阻材料由于在不同电流范围中的线性度差异而产生的阻值误差,从而获得分流电阻的更准确的校准阻值,然后根据分流电阻的电流输入部分和电流输出部分之间的温度差、环境温度结合温度差、环境温度与温差电动势的第二对应关系计算出分流电阻的温差电动势,所述温差电动势引起在分流电阻中的偏置电流,由测量电压和温差电动势的差值除以校准阻值可以在消除阻值误差和偏置电流的情况下获得更准确的校准电流,由此可以明显提升电流的检测精度。
示例性地,在步骤S2中,由所述测量电压和所述分流电阻的额定阻值计算出基准电流,根据所述基准电流所处的电流范围确定所述校准阻值。
示例性地,在步骤S2中,所述第一对应关系通过测试设备预先获得,其中,在不同的电流范围中,基于分流电阻的零点误差和线性度误差计算出校准系数,由所述校准系数和所述分流电阻的额定阻值获得所述校准阻值。
示例性地,所述第二对应关系通过多样品标定拟合曲线获得;和/或,所述第一对应关系和所述第二对应关系预先存储在用于所述分流电阻的控制器和/或电池管理系统中。
示例性地,所述电流检测方法附加地包括在步骤S2之后实施的步骤S6:获取环境温度与所述分流电阻的阻值的第三对应关系,由所述环境温度结合所述第三对应关系对在步骤S2中计算出的所述校准阻值进一步修正。
根据本发明的第二方面,提供一种计算机程序产品,其包括计算机程序,其中,当所述计算机程序被一个或多于一个处理器执行时,所述处理器能够执行根据本发明的电流检测方法。
根据本发明的第二方面,提供一种电流检测组件,其中,所述电流检测组件至少包括:
-分流电阻,所述分流电阻包括电流输入部分、电阻部分和电流输出部分;
-电压检测装置,所述电压检测装置被配置成适于检测作用在所述分流电阻上的测量电压;
-温度检测装置,所述温度检测装置被配置成适于检测所述电流输入部分处的第一温度、所述电流输出部分处的第二温度以及所述分流电阻的环境温度;和
-控制器,所述控制器分别与所述电压检测装置和所述温度检测装置电连接并且被配置成适于利用根据本发明的计算机程序产品实施根据本发明的电流检测方法。
示例性地,所述电阻部分由锰铜合金制造并且所述电流输入部分和/或所述电流输出部分由纯铜制造;和/或,所述电阻部分分别与所述电流输入部分和所述电流输出部分以真空电子束焊接的方式一体地构造。
示例性地,所述温度检测装置包括布置在所述电流输入部分上的第一温度传感器、布置在所述电流输出部分上的第二温度传感器和与所述分流电阻间隔开布置的第三温度传感器。
示例性地,所述控制器集成在电池管理系统的高压监控单元中。
附图说明
下面,通过参看附图更详细地描述本发明,可以更好地理解本发明的原理、特点和优点。附图包括:
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的基于分流电阻的电流检测方法的示意性流程图;
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的电流检测组件的示意性框图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白,以下将结合附图以及多个示例性实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明,而不用于限定本发明的保护范围。
在本说明书中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如,可以是固定连接,或可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,或电连接;可以是直接相连,或通过中间件间接相连,或两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据情况理解上述术语在本公开中的含义。
应理解,在本说明书中,表述“第一”、“第二”等仅用于描述性目的,而不应理解为指示或暗示相对重要性,也不应理解为隐含指明所指示的技术特征的数量。限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地表示包括至少一个该特征。
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的基于分流电阻的电流检测方法的示意性流程图。
如图1所示,根据本发明的基于分流电阻的电流检测方法至少包括以下步骤:
S1:通过电压检测装置检测作用在分流电阻上、尤其是分流电阻的电阻部分两侧的测量电压;
S2:获取所述分流电阻的电流范围与阻值的第一对应关系,在所述第一对应关系中针对不同的电流范围标定出分流电阻的相应的阻值,所述阻值是在消除电阻材料在不同电流下的线性度差异之后的校准阻值,由此根据所述测量电压结合所述第一对应关系计算出校准阻值,尤其地,由在步骤S1中检测的分流电阻的测量电压和分流电阻的额定阻值计算出基准电流,根据所述基准电流在第一对应关系中所处的电流范围可以确定分流电阻的校准阻值;
S3:通过温度检测装置分别检测在分流电阻的电流输入部分处的第一温度和在分流电阻的电流输出部分处的第二温度,所述电流输入部分和所述电流输出部分沿电流流动方向间隔开,由所述第一温度和所述第二温度可以计算出分流电阻的电阻部分两端的温度差,并且检测分流电阻的环境温度,所述环境温度为分流电阻的周围环境的整体温度;
S4:获取所述分流电阻的温度差、环境温度与温差电动势的第二对应关系,所述第二对应关系示出分流电阻在温度差和环境温度的作用下产生的温差电动势,由所述温差电动势引起在分流电阻中的偏置电流,根据所述第一温度和所述第二温度的温度差、所述环境温度结合所述第二对应关系计算出分流电阻的温差电动势;
S5:根据所述测量电压、所述温差电动势与校准阻值计算出校准电流,其方式是,由测量电压和温差电动势的差值除以校准阻值得出校准电流,由此既可以消除由温差电动势引起的偏置电流的影响,也可以消除由于分流电阻在不同电流下的线性度差异所产生的阻值误差,这能够明显提升电流检测精度。
示例性地,在步骤S2中,分流电阻的电流范围与阻值的第一对应关系通过测试设备预先获得并且存储在用于分流电阻的控制器或电池管理系统中,其中,首先在开路状态下检测分流电阻的零点误差,然后通过测试设备检测不同的电流范围中的线性度误差,所述线性度误差由在相应电流范围内的多个输出电流的平均值求取,基于分流电阻的零点误差和线性度误差计算出校准系数,由所述校准系数和分流电阻的额定阻值获得相应于该电流范围的校准阻值。
示例性地,分流电阻的温度差、环境温度与温差电动势的第二对应关系通过多样品标定拟合曲线获得,所述多样品标定拟合曲线通过改变分流电阻的温度差和环境温度所测量出的电势差绘制拟合而成,所述第二对应关系同样被预先存储在用于分流电阻的控制器和/或电池管理系统中。
示例性地,根据本发明的电流检测方法附加地包括在步骤S2之后实施的步骤S6:获取环境温度与分流电阻的阻值的第三对应关系,所述第三对应关系表明环境温度对于分流电阻的阻值的影响,由分流电阻的环境温度结合所述第三对应关系获得用于分流电阻的阻值的修正系数,通过所述修正系数对在步骤S2中计算出的校准阻值进一步修正,由此可以消除分流电阻所处的环境温度导致的阻值误差并且获得更准确的校准阻值,从而进一步提升电流检测精度。在此,第三对应关系可以通过实验数据和/或经验数据获得并且预先存储在用于分流电阻的控制器和/或电池管理系统中。在此,步骤S6可以和步骤S3或步骤S4同时实施。
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的电流检测组件100的示意性框图。在此,电流检测组件100尤其用于车辆的电池包。
如图2所示,电流检测组件100包括分流电阻10,所述分流电阻可以串联在电池包的电流回路中,由作用在分流电阻10上的电压和分流电阻10的阻值可以计算出流经分流电阻10的电流,其中,分流电阻10具有位于中间的电阻部分11和分别在两端与电阻部分11固定连接的电流输入部分12以及电流输出部分13,所述电流输入部分和所述电流输出部分又分别与电流回路中的其它部件电连接,电流回路中的电流依次流经电流输入部分12、电阻部分11和电流输出部分13。在此,电阻部分11由具有较小阻值的金属材料、例如锰铜合金制造,而电流输入部分12和电流输出部分13例如由纯铜制造。在此,电流输入部分12和电流输出部分13也可以由不同的金属材料制造。当然也可以考虑另外的本领域技术人员认为有意义的金属材料。示例性地,电阻部分11分别与电流输入部分12和电流输出部分13以真空电子束焊接的方式一体地构造,由此可以确保电阻部分11与电流输入部分12和电流输出部分13的固定连接。
在此,在分流电阻10的运行过程中,电阻部分11、电流输入部分12和电流输出部分13分别具有不同的温度,并且分别在电阻部分11与电流输入部分12和电流输出部分13的接触点处存在温度差,由所述温度差在汤姆逊效应和珀耳帖效应的共同作用下产生温差电动势,所述温差电动势在电阻部分11中引起偏置电流。
如图2所示,电流检测组件100包括电压检测装置20,所述电压检测装置构造成用于检测作用在分流电阻10、尤其是电阻部分11上的测量电压。尤其地,电压检测装置20的两个检测部位分别设置在电阻部分11分别与电流输入部分12和电流输出部分13接触的两端。
如图2所示,电流检测组件100包括温度检测装置30,所述温度检测装置构造成用于检测电流输入部分12处的第一温度、电流输出部分13处的第二温度以及分流电阻10的环境温度,其中,温度检测装置30包括布置在电流输入部分12的表面上的第一温度传感器31、布置在电流输出部分13上的第二温度传感器32和与分流电阻10间隔开布置的第三温度传感器33。在此,第三温度传感器33示例性地布置在用于电流检测组件100的控制器40的印刷电路板上。但也可能的是,设置有多个第三温度传感器33,所述第三温度传感器分别布置在分流电阻10周围的电子部件上,通过这些第三温度传感器33的检测结果的平均值确定分流电阻10的环境温度。
如图2所示,电流检测组件100包括控制器40,所述控制器分别与电压检测装置20和温度检测装置30的各个温度传感器电连接,以分别获取测量分流电阻10的电压、温度差和环境温度,并且构造成利用根据本发明的计算机程序产品实施根据本发明的电流检测方法,所述计算机程序产品包括计算机程序,当所述计算机程序被一个或多于一个处理器执行时,所述处理器能够执行根据本发明的电流检测方法。
示例性地,当电流检测组件100设计用于车辆的电池包时,控制器40可以直接集成在电池包的电池管理系统的高压监控单元(High Voltage Supervising Unit,HVSU)中。
前面对于实施方式的阐释仅在所述示例的框架下描述本发明。当然,只要在技术上有意义,实施方式的各个特征能够自由地相互组合,而不偏离本发明的框架。
对于本领域的技术人员而言,本发明的其他优点和替代性实施方式是显而易见的。因此,本发明就其更宽泛的意义而言并不局限于所示和所述的具体细节、代表性结构和示例性实施例。相反,本领域的技术人员可以在不脱离本发明的基本精神和范围的情况下进行各种修改和替代。
Claims (10)
1.一种基于分流电阻(10)的电流检测方法,其特征在于,所述电流检测方法至少包括以下步骤:
S1:检测作用在所述分流电阻(10)上的测量电压;
S2:获取所述分流电阻(10)的电流范围与阻值的第一对应关系,根据所述测量电压结合所述第一对应关系计算出校准阻值;
S3:检测在所述分流电阻(10)的电流输入部分(12)处的第一温度和在所述分流电阻(10)的电流输出部分(13)处的第二温度以及所述分流电阻(10)的环境温度;
S4:获取所述分流电阻(10)的温度差、环境温度与温差电动势的第二对应关系,根据所述第一温度和所述第二温度的温度差、所述环境温度结合所述第二对应关系计算出所述分流电阻(10)的温差电动势;
S5:根据所述测量电压、所述温差电动势与校准阻值计算出校准电流。
2.根据权利要求1所述的电流检测方法,其特征在于,
在步骤S2中,由所述测量电压和所述分流电阻(10)的额定阻值计算出基准电流,根据所述基准电流所处的电流范围确定所述校准阻值。
3.根据权利要求1或2所述的电流检测方法,其特征在于,
在步骤S2中,所述第一对应关系通过测试设备预先获得,其中,在不同的电流范围中,基于分流电阻(10)的零点误差和线性度误差计算出校准系数,由所述校准系数和所述分流电阻的额定阻值获得所述校准阻值。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电流检测方法,其特征在于,
所述第二对应关系通过多样品标定拟合曲线获得;和/或
所述第一对应关系和所述第二对应关系预先存储在用于所述分流电阻(10)的控制器(40)和/或电池管理系统中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电流检测方法,其特征在于,
所述电流检测方法附加地包括在步骤S2之后实施的步骤S6:获取环境温度与所述分流电阻的阻值的第三对应关系,由所述环境温度结合所述第三对应关系对在步骤S2中计算出的所述校准阻值进一步修正。
6.一种计算机程序产品,其包括计算机程序,其特征在于,当所述计算机程序被一个或多于一个处理器执行时,所述处理器能够执行根据权利要求1-5中任一项所述的电流检测方法。
7.一种电流检测组件(100),其特征在于,所述电流检测组件(100)至少包括:
-分流电阻(10),所述分流电阻包括电阻部分(11)、电流输入部分(12)和电流输出部分(13);
-电压检测装置(20),所述电压检测装置被配置成适于检测作用在所述分流电阻(10)上的测量电压;
-温度检测装置(30),所述温度检测装置被配置成适于检测所述电流输入部分(12)处的第一温度、所述电流输出部分(13)处的第二温度以及所述分流电阻(10)的环境温度;和
-控制器(40),所述控制器分别与所述电压检测装置(20)和所述温度检测装置(30)电连接并且被配置成适于利用根据权利要求6所述的计算机程序产品实施根据权利要求1至5中任一项所述的电流检测方法。
8.根据权利要求7所述的电流检测组件(100),其特征在于,
所述电阻部分(11)由锰铜合金制造并且所述电流输入部分(12)和/或所述电流输出部分(13)由纯铜制造;和/或
所述电阻部分(11)分别与所述电流输入部分(12)和所述电流输出部分(13)以真空电子束焊接的方式一体地构造。
9.根据权利要求7或8所述的电流检测组件(100),其特征在于,
所述温度检测装置(30)包括布置在所述电流输入部分(12)上的第一温度传感器(31)、布置在所述电流输出部分(13)上的第二温度传感器(32)和与所述分流电阻(10)间隔开布置的第三温度传感器(33)。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的电流检测组件(100),其特征在于,
所述控制器(40)集成在电池管理系统的高压监控单元中。
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