專利名稱：電壓自動(dòng)校準(zhǔn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池管理系統(tǒng)(BMS)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電池管理系統(tǒng)(BMS)的電壓自動(dòng)校準(zhǔn)裝置。
背景技術(shù)：
電池管理系統(tǒng)(BMS)電壓采集模塊要實(shí)時(shí)采集監(jiān)控成百上千個(gè)單體電池的電壓， 單體電壓的采集精度直接決定著BMS對(duì)電池保護(hù)的實(shí)時(shí)性和有效性。目前業(yè)界采用的集成芯片采集方案和分立元器件采集方案均存在由于電路固有的不一致性造成電壓失調(diào)，最終導(dǎo)致電壓采集的偏差大。出廠前需要對(duì)電壓采集模塊的電壓采集功能進(jìn)行校準(zhǔn)。傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法如下連接電壓采集模塊采集排線至電池串，記錄各通道采集的單體電壓，用高精度萬用表依次測(cè)量各單體電壓，并計(jì)算各通道采集值與高精度萬用表測(cè)量值的差值，選取中間值對(duì)電壓采集模塊進(jìn)行校準(zhǔn)。該方法過度依賴于人工操作，步驟繁瑣， 制約著電壓采集模塊的批量生產(chǎn)，同時(shí)存在電池電壓離散差異和由于人工測(cè)量和計(jì)算疏忽造成最終校準(zhǔn)值錯(cuò)誤的可能，不能夠真正的保證電壓采集模塊的采集精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有校準(zhǔn)方法的不足提出了一種基于工裝的全自動(dòng)校準(zhǔn)方案，采用一路高精度電壓基準(zhǔn)源模擬真實(shí)電池，通過依次切換多路繼電器到對(duì)應(yīng)通道，完成所有通道的電壓采集，電壓采集模塊通過CAN總線把電壓信息上傳至單片機(jī)控制單元，單片機(jī)控制單元進(jìn)行誤差比較和數(shù)據(jù)處理，計(jì)算出校準(zhǔn)值，通過CAN總線發(fā)送至電壓采集模塊，最終完成電壓校準(zhǔn)，無需人工操作，避免電池電壓離散誤差和人為誤差，能夠保證電壓采集精度從 IOmV提升至anV。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種電壓自動(dòng)校準(zhǔn)裝置，包括有高精度電壓基準(zhǔn)源、多路通道切換繼電器、電壓采集模塊和單片機(jī)控制單元，其特征在于每路通道切換繼電器的一端分別與高精度電壓基準(zhǔn)源相連，每路通道切換繼電器的另一端分別與電壓采集模塊的各個(gè)電壓采集通道相連，所述單片機(jī)控制單元與每路通道切換繼電器的控制端相連，單片機(jī)控制單元控制多路通道切換繼電器的切換，單片機(jī)控制單元通過CAN總線與電壓采集模塊相連，獲取電壓采集模塊的通道采集電壓，完成對(duì)電壓校準(zhǔn)值的計(jì)算，并通過CAN總線對(duì)電壓采集模塊進(jìn)行電壓校準(zhǔn)； 當(dāng)啟動(dòng)電壓自動(dòng)校準(zhǔn)功能時(shí)，單片機(jī)控制單元首先控制第一路通道切換繼電器吸合， 使得電壓采集模塊的第一電壓采集通道與高精度基準(zhǔn)源導(dǎo)通，然后通過CAN總線請(qǐng)求并且獲取電壓采集模塊第一電壓采集通道的電壓采集值，繼而單片機(jī)控制單元控制第一路通道切換繼電器斷開，同時(shí)閉合第二路通道切換繼電器，使得電壓采集模塊的第二電壓采集通道與高精度基準(zhǔn)源導(dǎo)通，然后通過CAN總線請(qǐng)求并且獲取電壓采集模塊第二電壓采集通道的電壓采集值；依次類推，直至單片機(jī)控制單元完成對(duì)電壓采集模塊所有電壓采集通道的電壓采集值的獲取，最后單片機(jī)控制單元控制所有通道切換繼電器斷開；單片機(jī)控制單元依次計(jì)算每路通道的采集電壓值與真實(shí)值的差值，得出差值數(shù)列，然后求出差值數(shù)列的最小方差的無偏移估計(jì)值，即為最終的電壓校準(zhǔn)值；
單片機(jī)控制單元計(jì)算出電壓校準(zhǔn)值后，通過CAN總線將電壓校準(zhǔn)值發(fā)送至電壓采集模塊，所述電壓采集模塊接收并保存電壓校準(zhǔn)值完成后，回復(fù)電壓校準(zhǔn)值配置成功的響應(yīng)指令至電壓自動(dòng)校準(zhǔn)工裝，以后電壓采集模塊每次都把采集電壓值與電壓校準(zhǔn)值求和，作為最終的采集電壓值參與數(shù)據(jù)計(jì)算和狀態(tài)判斷，電壓采集模塊電壓校準(zhǔn)完成。所述的一種電壓自動(dòng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述高精度電壓基準(zhǔn)源由2. 5V穩(wěn)壓芯片及其外圍電路組成，高精度電壓基準(zhǔn)源的輸出電壓標(biāo)稱精度為lmV，且具有溫度補(bǔ)償功能。與原有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在
(1)、本發(fā)明引入一個(gè)高精度基準(zhǔn)源模擬多串電池，通過繼電器依次切換通道完成多路電壓采集，克服了電池電壓的波動(dòng)和離散差異，一致性更高；
(2)、工裝與電壓采集模塊通過總線通信的方式，交互電壓采集信息和校準(zhǔn)值，且校準(zhǔn)值源于單片機(jī)控制單元自動(dòng)計(jì)算，避免了人為誤差和繁瑣的人工操作，提高了電壓采樣精度，發(fā)展了產(chǎn)品的生產(chǎn)力。


圖1為本發(fā)明裝置原理圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1，一種電壓自動(dòng)校準(zhǔn)裝置，包括有高精度電壓基準(zhǔn)源、多路通道切換繼電器、電壓采集模塊和單片機(jī)控制單元，高精度電壓基準(zhǔn)源由2. 5V穩(wěn)壓芯片及其外圍電路組成，高精度電壓基準(zhǔn)源的輸出電壓標(biāo)稱精度為lmV，且具有溫度補(bǔ)償功能，另外5°C之內(nèi)的電壓漂移可忽略不計(jì)，每路通道切換繼電器的一端分別與高精度電壓基準(zhǔn)源相連，每路通道切換繼電器的另一端分別與電壓采集模塊的各個(gè)電壓采集通道相連，單片機(jī)控制單元與每路通道切換繼電器的控制端相連，單片機(jī)控制單元控制多路通道切換繼電器的切換，單片機(jī)控制單元通過CAN總線與電壓采集模塊相連，獲取電壓采集模塊的通道采集電壓，完成對(duì)電壓校準(zhǔn)值的計(jì)算，并通過CAN總線對(duì)電壓采集模塊進(jìn)行電壓校準(zhǔn)；
當(dāng)啟動(dòng)電壓自動(dòng)校準(zhǔn)功能時(shí)，單片機(jī)控制單元首先控制第一路通道切換繼電器吸合， 使得電壓采集模塊的第一電壓采集通道與高精度基準(zhǔn)源導(dǎo)通，然后通過CAN總線請(qǐng)求并且獲取電壓采集模塊第一電壓采集通道的電壓采集值，繼而單片機(jī)控制單元控制第一路通道切換繼電器斷開，同時(shí)閉合第二路通道切換繼電器，使得電壓采集模塊的第二電壓采集通道與高精度基準(zhǔn)源導(dǎo)通，然后通過CAN總線請(qǐng)求并且獲取電壓采集模塊第二電壓采集通道的電壓采集值；依次類推，直至單片機(jī)控制單元完成對(duì)電壓采集模塊所有電壓采集通道的電壓采集值的獲取，最后單片機(jī)控制單元控制所有通道切換繼電器斷開；
單片機(jī)控制單元依次計(jì)算每路通道的采集電壓值與真實(shí)值的差值，得出差值數(shù)列，然后求出差值數(shù)列的最小方差的無偏移估計(jì)值，即為最終的電壓校準(zhǔn)值；
單片機(jī)控制單元計(jì)算出電壓校準(zhǔn)值后，通過CAN總線將電壓校準(zhǔn)值發(fā)送至電壓采集模塊，電壓采集模塊接收并保存電壓校準(zhǔn)值完成后，回復(fù)電壓校準(zhǔn)值配置成功的響應(yīng)指令至電壓自動(dòng)校準(zhǔn)工裝，以后電壓采集模塊每次都把采集電壓值與電壓校準(zhǔn)值求和，作為最終的采集電壓值參與數(shù)據(jù)計(jì)算和狀態(tài)判斷，電壓采集模塊電壓校準(zhǔn)完成。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行說明
首先將待校準(zhǔn)電壓檢測(cè)模塊的電壓檢測(cè)排線和CAN通信線與電壓自動(dòng)校準(zhǔn)裝置對(duì)接， 觸摸屏顯示通信正常后，點(diǎn)擊觸摸屏自動(dòng)校準(zhǔn)啟動(dòng)按鈕，自動(dòng)校準(zhǔn)功能開始。單片機(jī)控制單元首先控制繼電器Kl+與KI-閉合，使待檢電壓采集模塊第1采集通道與高精度基準(zhǔn)源導(dǎo)通。延時(shí)50ms待系統(tǒng)穩(wěn)定后，單片機(jī)控制單元通過CAN總線發(fā)送電壓信息請(qǐng)求指令給待檢電壓檢測(cè)模塊，接收到第1路電壓采集數(shù)據(jù)Vl后，暫時(shí)保存。單片機(jī)控制單元控制繼電器Kl+與Kl-斷開，而后控制繼電器K2+與K2-閉合，使待檢電壓采集模塊第2采集通道與高精度基準(zhǔn)源導(dǎo)通。延時(shí)50ms待系統(tǒng)穩(wěn)定后，單片機(jī)控制單元通過CAN總線發(fā)送電壓信息請(qǐng)求指令給待檢電壓檢測(cè)模塊，接收到第2路電壓采集數(shù)據(jù)V2后，暫時(shí)保存。依次獲取所有電壓采集數(shù)據(jù)后，單片機(jī)控制單元斷開所有繼電器，將電壓采集數(shù)據(jù)數(shù)組各個(gè)元素{ VI，V2，…VN}依次與真實(shí)值V做差，得出差值數(shù)列{ Vl-V，V2-V,… VN-V},根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)，求出最小方差無偏移估計(jì)值(即電壓校準(zhǔn)值)，通過CAN總線發(fā)送至待檢測(cè)電壓采集模塊。電壓自動(dòng)校準(zhǔn)工裝接收到待檢電壓采集模塊響應(yīng)的電壓校準(zhǔn)值配置成功報(bào)文后， 在觸摸屏上提示電壓自動(dòng)校準(zhǔn)完成，并且顯示電壓校準(zhǔn)值。
權(quán)利要求
1.一種電壓自動(dòng)校準(zhǔn)裝置，包括有高精度電壓基準(zhǔn)源、多路通道切換繼電器、電壓采集模塊和單片機(jī)控制單元，其特征在于每路通道切換繼電器的一端分別與高精度電壓基準(zhǔn)源相連，每路通道切換繼電器的另一端分別與電壓采集模塊的各個(gè)電壓采集通道相連， 所述單片機(jī)控制單元與每路通道切換繼電器的控制端相連，控制多路通道切換繼電器的切換，單片機(jī)控制單元通過CAN總線與電壓采集模塊相連，獲取電壓采集模塊的通道采集電壓，完成對(duì)電壓校準(zhǔn)值的計(jì)算，并通過CAN總線對(duì)電壓采集模塊進(jìn)行電壓校準(zhǔn)；當(dāng)啟動(dòng)電壓自動(dòng)校準(zhǔn)功能時(shí)，單片機(jī)控制單元首先控制第一路通道切換繼電器吸合， 使得電壓采集模塊的第一電壓采集通道與高精度基準(zhǔn)源導(dǎo)通，然后通過CAN總線請(qǐng)求并且獲取電壓采集模塊第一電壓采集通道的電壓采集值，繼而單片機(jī)控制單元控制第一路通道切換繼電器斷開，同時(shí)閉合第二路通道切換繼電器，使得電壓采集模塊的第二電壓采集通道與高精度基準(zhǔn)源導(dǎo)通，然后通過CAN總線請(qǐng)求并且獲取電壓采集模塊第二電壓采集通道的電壓采集值；依次類推，直至單片機(jī)控制單元完成對(duì)電壓采集模塊所有電壓采集通道的電壓采集值的獲取，最后單片機(jī)控制單元控制所有通道切換繼電器斷開；單片機(jī)控制單元依次計(jì)算每路通道的采集電壓值與真實(shí)值的差值，得出差值數(shù)列，然后求出差值數(shù)列的最小方差的無偏移估計(jì)值，即為電壓校準(zhǔn)值；單片機(jī)控制單元計(jì)算出電壓校準(zhǔn)值后，通過CAN總線將電壓校準(zhǔn)值發(fā)送至電壓采集模塊，所述電壓采集模塊接收并保存電壓校準(zhǔn)值完成后，回復(fù)電壓校準(zhǔn)值配置成功的響應(yīng)指令至電壓自動(dòng)校準(zhǔn)工裝，以后電壓采集模塊每次都把采集電壓值與電壓校準(zhǔn)值求和，作為最終的采集電壓值參與數(shù)據(jù)計(jì)算和狀態(tài)判斷，電壓采集模塊電壓校準(zhǔn)完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電壓自動(dòng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述高精度電壓基準(zhǔn)源由2. 5V穩(wěn)壓芯片及其外圍電路組成，高精度電壓基準(zhǔn)源的輸出電壓標(biāo)稱精度為lmV，且具有溫度補(bǔ)償功能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電壓自動(dòng)校準(zhǔn)裝置，包括有高精度電壓基準(zhǔn)源、多路通道切換繼電器、電壓采集模塊和單片機(jī)控制單元，每路通道切換繼電器的一端分別與高精度電壓基準(zhǔn)源相連，每路通道切換繼電器的另一端分別與電壓采集模塊的各個(gè)電壓采集通道相連，單片機(jī)控制單元與每路通道切換繼電器的控制端相連，單片機(jī)控制單元通過CAN總線與電壓采集模塊相連，獲取電壓采集模塊的通道采集電壓，完成對(duì)電壓校準(zhǔn)值的計(jì)算，并通過CAN總線對(duì)電壓采集模塊進(jìn)行電壓校準(zhǔn)。本發(fā)明無需人工操作，避免了電池電壓離散誤差和人為誤差，能夠保證電壓采集精度從10mV提升至2mV。
文檔編號(hào)G01R35/00GK102565743SQ201210011660
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者嚴(yán)春早, 劉新天, 姚高亮, 王立田 申請(qǐng)人:安徽力高新能源技術(shù)有限公司