CN207396562U - 一种提高模拟前端精度的校正补偿电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种提高模拟前端精度的校正补偿电路，包括电芯电压、电流采集模块，还包括：AFE模拟前端芯片、MCU和参考电压源；所述AFE模拟前端芯片采集电芯电压、电流采集模块输出的电池包内电芯的电压、电流信号，并设置参考电压源输出匹配的理论电压；所述MCU将采集到的参考电压源实际输出的电压值减去理论参考电压源实际输出的电压值，计算出系统实时综合误差，并将该实时误差补偿到电池包电芯的电压信号或者温度采集信号内来提高系统采集精度。本实用新型通过引入参考电压源，实现电压，电流，温度采集信号的实时校正补偿，极大的提高AFE模拟前端芯片的精度，降低了系统采集信号的误差。
Description
技术领域
本实用新型涉及采用新能源的BMS系统领域，尤其涉及一种提高模拟前端精度的校正补偿电路。
背景技术
在BMS系统里面，最核心的元件就是AFE模拟前端芯片，用于采样电池包内单体电芯的电压，以及整个电池包的总电压，总电流。然而，在测试过程中，来自AFE模拟前端芯片内部和外部的因素都会导致误差的产生：
在AFE模拟前端芯片外部，由于池包内单体电芯通过采样线束，连接器端子进行采样的因素，加上BMS系统里AFE模拟前端芯片会加一级或者两级滤波器来防护浪涌冲击，这些因素都会加剧AFE模拟前端芯片误差产生；在AFE模拟前端芯片内部，AFE‐模拟前端芯片核心的检测单元通常由模拟的多路切换开关，ADC转换器等组成。通道选通，外部环境的干扰，环境温度变化，都会引入测量误差。
市面上常规的做法，是在BMS系统出厂前，做板级矫正。比如高低温，常温下，几个标准电压值下面的板级矫正。把实际量测到的电池电芯电压或者电流值，与ADC转换后的结果，进行比较，得到误差值。然后根据实际以后BMS实际的工作环境温度，电芯的实际工作电压曲线，应用各种预判的算法，把这个误差值补偿进去，来减少系统的测量误差。
其中，包含的常见的软件补偿方法，都是补偿一个直流偏置。有先进的软件补偿算法，通过一个一阶线性函数，不仅仅补偿直流偏置，还对增益进行线性补偿。这些补偿方法都是预判型的补偿方法，而且在生产时候，极大的增加了产线的工序和矫正工时，不利于提高系统的效率。
现有的方案都是基于出厂时候的测量，矫正几个独立的单点数据。一般都是出厂时的做一次的校正补偿，后续实际运行中，不再做校正补偿。没有实时，连续的对各种复杂工况下的矫正。也缺乏对器件老化，误差积累的矫正。即时后续情况有变化，还是按照以前的校正参数运行。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种提高模拟前端精度的校正补偿电路。
本实用新型的技术方案如下：一种提高模拟前端精度的校正补偿电路，包括电芯电压、电流采集模块，其特征在于，还包括：AFE模拟前端芯片、 MCU和参考电压源；所述AFE模拟前端芯片连接电芯电压、电流采集模块， AFE模拟前端芯片还与MCU连接，所述MCU与参考电压连接，所述参考电压源与AFE模拟前端芯片的引脚连接；所述AFE模拟前端芯片采集电芯电压、电流采集模块输出的电池包内电芯的电压、电流信号，并设置参考电压源输出匹配的理论电压；所述MCU将采集到的参考电压源实际输出的电压值减去参考电压源的理论电压值，计算出系统总得综合误差，并将该误差补偿到电池包电芯的电压信号内来提高系统采集精度。
进一步地，所述AFE模拟前端芯片与电芯电压、电流采集模块之间还设有均衡滤波模块。
进一步地，所述AFE模拟前端芯片还通过一温度检测滤波模块连接温度探点。
进一步地，所述AFE模拟前端芯片还可通过菊花链级联进行扩展。
进一步地，所述AFE模拟前端芯片的型号为MC33771、LTC6802、LTC6803、 LTC6804、LTC6811、ISL78600、ISL94212中任意一种，并且不仅局限上述的 AFE芯片型号。
进一步地，所述MCU的型号为S912XET256、G64、MPC5744、MPC5746 中任意一种，并且不仅局限上述的MCU芯片型号。
进一步地，所述AFE模拟前端芯片通过SPI串口通讯与MCU连接。
采用上述方案，本实用新型通过引入参考电压源，实现电压，电流，温度采集信号的实时校正补偿，极大的提高AFE模拟前端芯片的精度，降低了系统采集信号的误差。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为AFE模拟前端芯片的电路图；
图3为参考电压源的电路原理图；
图4为均衡滤波模块部分电路的电路原理图；
图5为温度检测滤波模块的电路原理图；
图6为菊花链级联的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。
参照图1至图6，为了提高新能源BMS系统的测量精度，本实用新型提供一种提高模拟前端精度的校正补偿电路，包括电芯电压、电流采集模块5，还包括：AFE模拟前端芯片1、MCU 2和参考电压源3；所述AFE模拟前端芯片1连接电芯电压、电流采集模块5，AFE模拟前端芯片1还与MCU 2连接，所述MCU 2与参考电压连接，所述参考电压源3与AFE模拟前端芯片1的引脚连接。
其中，AFE模拟前端芯片1用于采集电压、电流信号。AFE模拟前端芯片1的内部通常含有：差分采样电路、多路切换开关、多路逻辑选通电路、 ADC模拟数字转换器、通用模拟通道输入口、SPI通讯接口、菊花链通讯接口以及一些内部供电单元。AFE模拟前端芯片1通常都是选择LTC，MAXIAM， INTERSIL，NXP等厂家的AFE方案。例如，所述型号为MC33771、LTC6802、 LTC6803、LTC6804、LTC6811、ISL78600、ISL94212任意一种的AFE模拟前端芯片1。
所述AFE模拟前端芯片1采集电芯电压、电流采集模块5输出的电池包内电芯的电压、电流信号，并设置参考电压源3输出匹配的理论电压；该参考电压源3的实现，可以有很多选择，原则是产生一个可以调节的精密参考电压源3。
由于AFE模拟前端芯片1通过I2C或者SPI串口通讯与所述MCU 2连接， MCU 2的另一端连接参考电压源3，参考电源的另一端通过AFE模拟前端芯片1的通用模拟通道输入口连接。因此，AFE模拟前端芯片1、MCU 2和参考电压源3三者之间形成一个闭环。
本实用新型为一闭环校正补偿电路，其中，AFE模拟前端芯片1根据采集到的电池包电芯电压的大小来设置匹配的参考电压源3的理论输出电压。例如，可以根据电池电芯的运行电压，输出2.5V、2.8V、3.0V、3.3V、3.6V、 4.0V、4.2V等电压。
MCU 2可接收AFE模拟前端芯片1输出的参考电压源3理论输出的电压值，以及参考电压源3实际输出的电压值。MCU 2在采样动力电池的电芯电压前，先进行标准电压源输出的校准工作。所述MCU 2将采集到的参考电压源3实际输出的电压值减去参考电压源3的理论电压值，计算出系统总的综合误差。并将该误差补偿到电池包电芯的电压信号内去，就可以提高系统采集精度。根据MCU 2的指令，本实用新型可进行实时在线调节，所述MCU 2的型号为S912XET256、G64、MPC5744、MPC5746任意一种。本实用新型可运用于新能源储能的BMS系统，本实用新型进行补偿校正，可以是每个采样周期都进行；也可以是每次BMS系统开机实行补偿校正。
值得一提的是，所述AFE模拟前端芯片1与电芯电压、电流采集模块5 之间还设有均衡滤波模块4。电芯电压、电流采集模块5采集到的电压、电流信号经过均衡滤波模块4进行电压均衡处理以及滤波处理，并输入AFE 模拟前端芯片1。
所述AFE模拟前端芯片1还通过一温度检测滤波模块6连接温度探点7。其中，温度探点7用于探测温度信号，该信号经过温度检测滤波模块6滤波后传输给AFE模拟前端芯片1。AFE模拟前端芯片1接收该温度信号后再传输给MCU，用于系统误差校正。
所述AFE模拟前端芯片1还连接一菊花链级联8，该菊花链级联8接到 AFE模拟前端芯片1的菊花链通讯接口，通过该菊花链级联8可并联另一 AFE模拟前端芯片1，从而实现对电路的拓展。
综上所述，本实用新型通过引入一精密可编程的参考电压源，实现电压，电流，温度采集信号的实时校正补偿，极大的提高AFE模拟前端芯片的精度，降低了系统采集信号的误差。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种提高模拟前端精度的校正补偿电路，包括电芯电压、电流采集模块，其特征在于，还包括：AFE模拟前端芯片、MCU和参考电压源；所述AFE模拟前端芯片连接电芯电压、电流采集模块，AFE模拟前端芯片还与MCU连接，所述MCU与参考电压连接，所述参考电压源与AFE模拟前端芯片的引脚连接；所述AFE模拟前端芯片采集电芯电压、电流采集模块输出的电池包内电芯的电压、电流信号，并设置参考电压源输出匹配的理论电压；所述MCU将采集到的参考电压源实际输出的电压值减去参考电压源的理论电压值，计算出系统的实时综合误差。
2.根据权利要求1所述的提高模拟前端精度的校正补偿电路，其特征在于，所述AFE模拟前端芯片与电芯电压、电流采集模块之间还设有均衡滤波模块。
3.根据权利要求1所述的提高模拟前端精度的校正补偿电路，其特征在于，该补偿电路还包括温度检测滤波模块、温度探点；所述AFE模拟前端芯片通过温度检测滤波模块连接温度探点。
4.根据权利要求1所述的提高模拟前端精度的校正补偿电路，其特征在于，所述AFE模拟前端芯片还可以通过一菊花链级联。
5.根据权利要求1所述的提高模拟前端精度的校正补偿电路，其特征在于，所述AFE模拟前端芯片的型号选自MC33771、LTC6802、LTC6803、LTC6804、LTC6811、ISL78600、ISL94212中任意一种。
6.根据权利要求1所述的提高模拟前端精度的校正补偿电路，其特征在于，所述MCU的型号选自S912XET256、G64、MPC5744、MPC5746中任意一种。
7.根据权利要求1所述的提高模拟前端精度的校正补偿电路，其特征在于，所述AFE模拟前端芯片通过SPI串口通讯与MCU连接。
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| CN109950947A (zh) * | 2019-02-15 | 2019-06-28 | 南京航空航天大学 | 基于stm32的电池管理系统 |
| CN110471003A (zh) * | 2019-09-24 | 2019-11-19 | 常州格力博有限公司 | 电压采集装置及电压采集方法 |
| CN113530795A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-10-22 | 江苏苏中药业集团医疗器械有限公司 | 一种基于医用真空负压机的电压补偿方法 |
| CN115459809A (zh) * | 2021-06-08 | 2022-12-09 | 江苏锂宁电子科技有限公司 | 一种bms载波通讯电路及其使用方法 |
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