本发明涉及电池的均衡领域，尤其是一种电池管理系统的电流漂移校正方法、系统及装置。
背景技术：
出于成本的考虑，电池管理系统实际使用的电流传感器往往存在一定的漂移值，精度不高。在对累积型的状态进行测量时(如采用电流积分法估计电池剩余电量时)，电池管理系统很容易会出现由电流传感器漂移带来的发散现象。为此，有必要对电流传感器漂移进行校正，降低测量误差。
现有的漂移校正技术主要采样开环的方法来矫正电流传感器漂移，或者在零电流时对电流传感器漂移进行修正，这类方法对不同的使用环境、温度或传感器型号的鲁棒性差，兼容性不好。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明的第一目的在于：提供一种测量误差小、鲁棒性好和兼容性良好的，电池管理系统的电流漂移校正方法。
本发明的第二目的在于：提供一种测量误差小、鲁棒性好和兼容性良好的，电池管理系统的电流漂移校正系统。
本发明的第三目的在于：提供一种测量误差小、鲁棒性好和兼容性良好的，电池管理系统的电流漂移校正装置。
本发明所采取的第一技术方案是：
一种电池管理系统的电流漂移校正方法，包括以下步骤：
对电流传感器的测量结果进行温度漂移修正，得到温度漂移修正后的电流；
建立电池模型，并计算建立的电池模型与电池实际测量电压的电压残差；
根据计算的电压残差计算电流传感器的漂移电流；
将温度漂移修正后的电流与电流传感器的漂移电流相加，得到电池管理系统的电流真实值。
进一步，所述对电流传感器的测量结果进行温度漂移修正，得到温度漂移修正后的电流这一步骤，具体包括：
离线获取电流传感器在不同温度下测量不同电流时的测量结果；
将离线获取的测量结果与电流传感器的真实值进行数值拟合，得到离线获取的测量结果mi与电流传感器的真实值ri的拟合关系f()，所述拟合关系f()的表达式为：ri＝f(mi,t)，其中，t为温度；
根据得到的拟合关系f()，计算温度漂移修正后的电流。
进一步，所述建立电池模型，并计算建立的电池模型与电池实际测量电压的电压残差这一步骤，具体包括：
离线获取待用电池的电池模型；
根据离线获取的电池模型计算建立的电池模型与电池实际测量电压的电压残差。
进一步，所述离线获取待用电池的电池模型这一步骤，具体包括：
离线获取待用电池在不同温度下的ocv-soc散点表，并根据离线获取的ocv-soc散点表用函数拟合法得到待用电池的电池模型，其中，ocv为待用电池的开路电压，soc为待用电池的剩余电量；
获取待用电池的直流内阻，所述获取待用电池的直流内阻的方法包括离线方法和在线方法中的任一种，所述待用电池的直流内阻dcr的表达式为：dcr＝δv/δi，其中，δv为待用电池电压v突变前后的电压差值，δi为待用电池电流i突变前后的电流差值；
根据待用电池的电池模型和直流内阻dcr计算待用电池的端电压，所述待用电池的端电压vt计算公式为：vt＝ocv+i*dcr。
进一步，所述根据离线获取的电池模型计算建立的电池模型与电池实际测量电压的电压残差这一步骤，具体包括：
确定待用电池的soc，所述待用电池的soc的确定方法包括手动设定，从上一次的记录数据中读取和ocv-soc校准中的任一种；
测量待用电池的实际端电压ut；
根据待用电池的soc计算待用电池模型的端电压vt；
根据待用电池的实际端电压ut与待用电池模型的端电压vt，计算建立的电池模型与电池实际测量电压的电压残差，所述电池模型与电池实际测量电压的电压残差err计算公式为：err＝ut-vt。
进一步，所述根据计算的电压残差计算电流传感器的漂移电流这一步骤，具体为：
根据计算的电压残差计算电流传感器的漂移电流，所述电流传感器的漂移电流计算公式为：iflo(k+1)＝a*iflo(k)+g(err)，其中，err为计算的电压残差，a为0～1的常数，iflo(k+1)和iflo(k)分别为电流传感器当前的漂移电流和上一次的漂移电流，g(err)为由电压残差err决定的电流漂移变化值。
进一步，所述电流漂移变化值g(err)的计算方法包括线性方法和比例-积分方法中的任一种，所述线性方法对应的g(err)表达式为：g(err)＝k*err，其中k是大于0的常数；所述比例-积分方法对应的g(err)表达式为：g(err)＝k1*err+k2*∫err；其中k1和k2均是大于0的常数，∫为积分符号。
进一步，还包括以下步骤：
以电池管理系统的电流真实值作为电流输入，采用电流积分的方法估计电池的剩余电量。
本发明所采取的第二技术方案是：
一种电池管理系统的电流漂移校正系统，包括：
温度漂移修正模块，用于对电流传感器的测量结果进行温度漂移修正，得到温度漂移修正后的电流；
电压残差计算模块，用于建立电池模型，并计算建立的电池模型与电池实际测量电压的电压残差；
漂移电流计算模块，用于根据计算的电压残差计算电流传感器的漂移电流；
电流真实值获取模块，用于将温度漂移修正后的电流与电流传感器的漂移电流相加，得到电池管理系统的电流真实值。
本发明所采取的第三技术方案是：
一种电池管理系统的电流漂移校正装置，包括：
存储器，用于存放程序；
处理器，用于加载所述程序以执行如第一技术方案所述的一种电池管理系统的电流漂移校正方法。
本发明的方法有益效果是：首先采用常规的温度漂移修正的方法对电流传感器的测量结果进行初步的温度漂移修正；其次建立准确的电池模型，通过电池模型与电池实际测量电压的对比，得到电压残差；再利用电压残差进一步计算电流传感器的漂移；最后将温度漂移修正后的电流与漂移电流相加，得到电池管理系统的电流真实值，本发明的技术方案在现有温度漂移修正方法的基础上增设了根据电压残差来进行进一步漂移修正的方法，将模型输出的电压与真实测量的电压之间的电压残差作为电流传感器漂移的成因之一，通过将温度漂移修正后的电流与漂移电流相加得到的电流真实值实现了对电流传感器电流的闭环修正，电流测量结果误差更小，能适应不同的使用环境、温度或传感器型号的要求，鲁棒性好，实现复杂度低，无需额外硬件，成本低，且结果可以直接与大部分现有的电池管理系统方案结合，有着良好的兼容性。
本发明的系统有益效果是：首先在温度漂移修正模块中采用常规的温度漂移修正的方法对电流传感器的测量结果进行初步的温度漂移修正；其次在电压残差计算模块中建立准确的电池模型，通过电池模型与电池实际测量电压的对比，得到电压残差；再在漂移电流计算模块中利用电压残差进一步计算电流传感器的漂移；最后在电流真实值获取模块中将温度漂移修正后的电流与漂移电流相加，得到电池管理系统的电流真实值，本发明的技术方案在现有温度漂移修正方法的基础上增设了根据电压残差来进行进一步漂移修正的方法，将模型输出的电压与真实测量的电压之间的电压残差作为电流传感器漂移的成因之一，通过将温度漂移修正后的电流与漂移电流相加得到的电流真实值实现了对电流传感器电流的闭环修正，电流测量结果误差更小，能适应不同的使用环境、温度或传感器型号的要求，鲁棒性好，实现复杂度低，无需额外硬件，成本低，且结果可以直接与大部分现有的电池管理系统方案结合，有着良好的兼容性。
本发明的装置有益效果是：处理器加载存储器存放的程序首先采用常规的温度漂移修正的方法对电流传感器的测量结果进行初步的温度漂移修正；其次建立准确的电池模型，通过电池模型与电池实际测量电压的对比，得到电压残差；再利用电压残差进一步计算电流传感器的漂移；最后将温度漂移修正后的电流与漂移电流相加，得到电池管理系统的电流真实值，本发明的技术方案在现有温度漂移修正方法的基础上增设了根据电压残差来进行进一步漂移修正的方法，将模型输出的电压与真实测量的电压之间的电压残差作为电流传感器漂移的成因之一，通过将温度漂移修正后的电流与漂移电流相加得到的电流真实值实现了对电流传感器电流的闭环修正，电流测量结果误差更小，能适应不同的使用环境、温度或传感器型号的要求，鲁棒性好，实现复杂度低，无需额外硬件，成本低，且结果可以直接与大部分现有的电池管理系统方案结合，有着良好的兼容性。
附图说明
图1为本发明一种电池管理系统的电流漂移校正方法的步骤流程图；
图2为本发明的电流漂移校正方法的一种具体实现流程图；
图3为本发明实施例1直流电阻与soc的关系图；
图4为本发明实施例1计算的漂移电流值与真实漂移电流值的对比图；
图5为本发明实施例1采用不同电流修正方法来估计soc的结果对比图。
具体实施方式
参照图1，一种电池管理系统的电流漂移校正方法，包括以下步骤：
对电流传感器的测量结果进行温度漂移修正，得到温度漂移修正后的电流；
建立电池模型，并计算建立的电池模型与电池实际测量电压的电压残差；
根据计算的电压残差计算电流传感器的漂移电流；
将温度漂移修正后的电流与电流传感器的漂移电流相加，得到电池管理系统的电流真实值。
传统开环的电流漂移修正方法，预先设定好“在一定温度下，电流的漂移就是一个确定的数值”这种关系，并没有结合残差进行反馈修正，精度不高，且鲁棒性差。本发明通过温度漂移修正与残差反馈修正的闭环修正方法，可以在平均意义上提高电流检测的精度，在将本方法与电流积分法合并估计电池剩余电量时，不但能够提高估计精度，而且还能对电池老化产生自适应的修正，其实现复杂度低，无需额外硬件，成本低，且可以直接与大部分现有的电池管理系统方案结合，有着良好的兼容性。
进一步作为优选的实施方式，所述对电流传感器的测量结果进行温度漂移修正，得到温度漂移修正后的电流这一步骤，具体包括：
离线获取电流传感器在不同温度下测量不同电流时的测量结果；
将离线获取的测量结果与电流传感器的真实值进行数值拟合，得到离线获取的测量结果mi与电流传感器的真实值ri的拟合关系f()，所述拟合关系f()的表达式为：ri＝f(mi,t)，其中，t为温度；
根据得到的拟合关系f()，计算温度漂移修正后的电流。
其中，对电流传感器的测量结果进行温度漂移修正沿用了常用的温度漂移修正方法，通过离线获取的部分带温度漂移的测量结果和真实值，拟合出二者的关系曲线或关系函数，接着可根据实时的温度、测量结果和拟合出的关系曲线或关系函数来得到温度漂移修正后的电流。
进一步作为优选的实施方式，所述建立电池模型，并计算建立的电池模型与电池实际测量电压的电压残差这一步骤，具体包括：
离线获取待用电池的电池模型；
根据离线获取的电池模型计算建立的电池模型与电池实际测量电压的电压残差。
进一步作为优选的实施方式，所述离线获取待用电池的电池模型这一步骤，具体包括：
离线获取待用电池在不同温度下的ocv-soc散点表，并根据离线获取的ocv-soc散点表用函数拟合法得到待用电池的电池模型，其中，ocv为待用电池的开路电压，soc为待用电池的剩余电量；
获取待用电池的直流内阻，所述获取待用电池的直流内阻的方法包括离线方法和在线方法中的任一种，所述待用电池的直流内阻dcr的表达式为：dcr＝δv/δi，其中，δv为待用电池电压v突变前后的电压差值，δi为待用电池电流i突变前后的电流差值；
根据待用电池的电池模型和直流内阻dcr计算待用电池的端电压，所述待用电池的端电压vt计算公式为：vt＝ocv+i*dcr。
进一步作为优选的实施方式，所述根据离线获取的电池模型计算建立的电池模型与电池实际测量电压的电压残差这一步骤，具体包括：
确定待用电池的soc，所述待用电池的soc的确定方法包括手动设定，从上一次的记录数据中读取和ocv-soc校准中的任一种；
测量待用电池的实际端电压ut；
根据待用电池的soc计算待用电池模型的端电压vt；
根据待用电池的实际端电压ut与待用电池模型的端电压vt，计算建立的电池模型与电池实际测量电压的电压残差，所述电池模型与电池实际测量电压的电压残差err计算公式为：err＝ut-vt。
进一步作为优选的实施方式，所述根据计算的电压残差计算电流传感器的漂移电流这一步骤，具体为：
根据计算的电压残差计算电流传感器的漂移电流，所述电流传感器的漂移电流计算公式为：iflo(k+1)＝a*iflo(k)+g(err)，其中，err为计算的电压残差，a为0～1的常数，iflo(k+1)和iflo(k)分别为电流传感器当前的漂移电流和上一次的漂移电流，g(err)为由电压残差err决定的电流漂移变化值。
进一步作为优选的实施方式，所述电流漂移变化值g(err)的计算方法包括线性方法和比例-积分方法中的任一种，所述线性方法对应的g(err)表达式为：g(err)＝k*err，其中k是大于0的常数；所述比例-积分方法对应的g(err)表达式为：g(err)＝k1*err+k2*∫err；其中k1和k2均是大于0的常数，∫为积分符号。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，还包括以下步骤：
以电池管理系统的电流真实值作为电流输入，采用电流积分的方法估计电池的剩余电量。
本发明计算得到的电池管理系统的电流真实值，能对电池老化产生自适应的修正，可以和现有的其他soc估计算法无缝对接，有着良好的兼容性。
与图1的方法相对应，本发明一种电池管理系统的电流漂移校正系统，包括：
温度漂移修正模块，用于对电流传感器的测量结果进行温度漂移修正，得到温度漂移修正后的电流；
电压残差计算模块，用于建立电池模型，并计算建立的电池模型与电池实际测量电压的电压残差；
漂移电流计算模块，用于根据计算的电压残差计算电流传感器的漂移电流；
电流真实值获取模块，用于将温度漂移修正后的电流与电流传感器的漂移电流相加，得到电池管理系统的电流真实值。
与图1的方法相对应，一种电池管理系统的电流漂移校正装置，包括：
存储器，用于存放程序；
处理器，用于加载所述程序以执行如图1所示的一种电池管理系统的电流漂移校正方法。
下面结合说明附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
实施例1
参照图2，本实施例采用本发明的电流漂移校正方法来估计磷酸铁锂电池的剩余电量过程，具体包括以下步骤：
a、离线获取电流传感器在不同温度下的漂移电流；
b、离线获取待用电池的电池模型；
c、在线辨识漂移电流；
d、基于电流积分法的电池soc估计。
所述步骤a可具体细分为如下步骤：
a1、获取电流传感器不同温度t下测量不同电流时的测量结果mi；
a2、将步骤a1的结果mi与真实值ri进行数值拟合，得到二者的拟合关系f()，拟合关系f()可以表示为：ri＝f(mi,t)；
a3、用拟合关系f()和实时测量结果计算电池管理系统的测量电流i。
优选地，本实施例的拟合关系为：ri＝mi。
所述步骤b具体包括如下步骤：
b1、离线获取电池在不同温度下的ocv-soc散点表，并用高次函数进行拟合，得到相应的电池模型。其中ocv指电池的开路电压，soc指电池的剩余电量。
优选地，本例中拟合出的电池模型为：
vmo＝e0+iinput·r-k0/soc-k1·soc+k2·ln(soc)+k3·ln(1-soc)其中，vmo为模型输出电压，iinput为模型输入电流，r为电池内阻；e0、k0、k1和k2均为模型系数，可以预先设定或给定。
b2、获取电池的直流内阻；
直流内阻的获取方法包括但不限于离线方法和在线方法。直流内阻dcr被定义为当电流i突变时，电压v的差值与电流i的差值之比：
dcr＝δv/δi
b3、计算待用电池的端电压；
电池的端电压vt可以表示为ocv与直流阻抗在电流i(充电时为正电流，放电时为负电流)作用下压降的共同结果：
vt＝ocv+i*dcr
优选地，本实施例中，电池的直流内阻是动态实时在线获取并通过低通滤波来拟合修正的，如图3所示。
所述步骤c具体包括如下步骤：
c1、指定电池的初始soc；
初始soc指定的方法包括但不限于：手动设定，ocv-soc校准，从上次的记录数据中读取等；优选地，本实施例中soc指定的方法是初始ocv-soc校准。
c2、根据初始soc进行循环，最终得到漂移电流iflo。
所述步骤c2在进行循环(循环结束的条件，如循环次数等，可预先设定)时依次执行以下步骤c21～c25：
c21、测量电池的端电压ut，电流i；
c22、根据温度漂移的方法修正电流i；
c23、根据电池模型计算电池端电压vt；
c24、计算模型与实际测量的电压残差：err＝ut-vt；
c25、根据残差err，按照方法g计算漂移电流iflo：
iflo(k+1)＝a*iflo(k)+g(err)，其中，a是介于0～1的常数，iflo(k+1)和iflo(k)分别为电流传感器第k+1次(即当前)循环时的漂移电流和第k次(即上一次)循环时的漂移电流。
所述的方法g包括但不限于如下方法：
a)线性方法：g(err)＝k*err；其中k是大于0的常数；
b)比例-积分方法：g(err)＝k1*err+k2*∫err；其中k1和k2均是大于0的常数。
所述步骤d中，用于积分的电流是温度漂移修正后的电流与漂移电流的累加和。
优选地，本实施例中方法g采用的是比例-积分法，具体的电流漂移跟踪结果，以及相应的soc估计结果，如图4和图5所示。
从图4和图5可以看出，本实施例采用本发明的漂移校正方法可以有效抑制电池管理系统中的电流漂移，保证了电池电流在平均意义下测量准确，用该电流估计的电池剩余电量(soc)估计误差小于3％。
实施例2
本实施例采用了与实施例1相似的方法来估计磷酸铁锂电池剩余电量，其与实施例1的主要区别有以下3点：
1)本实施例在步骤a2中拟合关系f()的表达式为：
ri＝(1.123+0.1662*mi-0.004063*mi*mi-0.1168/mi)*(1.928+0.1929*△t-0.002464*△t*△t-0.147/△t)
其中，△t表示当前温度传感器温度与0摄氏度的差值，即：△t＝(t-0)。实际在使用中，t一般大于0摄氏度。
2)本实施例在步骤b1中拟合出的电池模型表达式为：
uoc＝β0+β1soc+β2soc2+β3soc3+β4soc4+β5soc5
其中，uoc为电池的开路电压，β0、β1、β2、β3、β4和β5均为电池模型参数，可以预先设定或给定。
3)本实施例中获取电池的直流内阻dcr的方式是离线指定的。
本实施例具体的soc估计结果，如下表1所示。
表1
从表1可以看出，本实施例采用本发明的漂移校正方法可以有效抑制电池管理系统中的电流漂移，保证了电池电流在平均意义下测量准确，用该电流估计的电池剩余电量(soc)估计误差小于3％。
总的来说，本发明公开了一种电池管理系统的电流漂移校正方法、系统及装置，在现有温度漂移修正方法的基础上增设了根据电压残差来进行进一步漂移修正的方法，将模型输出的电压与真实测量的电压之间的电压残差作为电流传感器漂移的成因之一，通过将温度漂移修正后的电流与漂移电流相加得到的电流真实值实现了对电流传感器电流的闭环修正，电流测量结果误差更小，能适应不同的使用环境、温度或传感器型号的要求，实现复杂度低，无需额外硬件，成本低，且结果可以直接与大部分现有的电池管理系统方案结合，有着良好的兼容性。本发明可以保证电池电流在平均意义下测量准确，用该电流估计的电池剩余电量(soc)估计误差小于3％，可以和现有的其他soc估计算法无缝对接，具有广阔的市场应用场景。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。