专利名称：电压自动校准装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池管理系统(BMS)技术领域，具体涉及一种电池管理系统(BMS)的电压自动校准装置。
背景技术：
电池管理系统(BMS)电压采集模块要实时采集监控成百上千个单体电池的电压， 单体电压的采集精度直接决定着BMS对电池保护的实时性和有效性。目前业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电路固有的不一致性造成电压失调，最终导致电压采集的偏差大。出厂前需要对电压采集模块的电压采集功能进行校准。传统校准方法如下连接电压采集模块采集排线至电池串，记录各通道采集的单体电压，用高精度万用表依次测量各单体电压，并计算各通道采集值与高精度万用表测量值的差值，选取中间值对电压采集模块进行校准。该方法过度依赖于人工操作，步骤繁琐， 制约着电压采集模块的批量生产，同时存在电池电压离散差异和由于人工测量和计算疏忽造成最终校准值错误的可能，不能够真正的保证电压采集模块的采集精度。
发明内容
本发明针对现有校准方法的不足提出了一种基于工装的全自动校准方案，采用一路高精度电压基准源模拟真实电池，通过依次切换多路继电器到对应通道，完成所有通道的电压采集，电压采集模块通过CAN总线把电压信息上传至单片机控制单元，单片机控制单元进行误差比较和数据处理，计算出校准值，通过CAN总线发送至电压采集模块，最终完成电压校准，无需人工操作，避免电池电压离散误差和人为误差，能够保证电压采集精度从 IOmV提升至anV。本发明的技术方案如下
一种电压自动校准装置，包括有高精度电压基准源、多路通道切换继电器、电压采集模块和单片机控制单元，其特征在于每路通道切换继电器的一端分别与高精度电压基准源相连，每路通道切换继电器的另一端分别与电压采集模块的各个电压采集通道相连，所述单片机控制单元与每路通道切换继电器的控制端相连，单片机控制单元控制多路通道切换继电器的切换，单片机控制单元通过CAN总线与电压采集模块相连，获取电压采集模块的通道采集电压，完成对电压校准值的计算，并通过CAN总线对电压采集模块进行电压校准； 当启动电压自动校准功能时，单片机控制单元首先控制第一路通道切换继电器吸合， 使得电压采集模块的第一电压采集通道与高精度基准源导通，然后通过CAN总线请求并且获取电压采集模块第一电压采集通道的电压采集值，继而单片机控制单元控制第一路通道切换继电器断开，同时闭合第二路通道切换继电器，使得电压采集模块的第二电压采集通道与高精度基准源导通，然后通过CAN总线请求并且获取电压采集模块第二电压采集通道的电压采集值；依次类推，直至单片机控制单元完成对电压采集模块所有电压采集通道的电压采集值的获取，最后单片机控制单元控制所有通道切换继电器断开；单片机控制单元依次计算每路通道的采集电压值与真实值的差值，得出差值数列，然后求出差值数列的最小方差的无偏移估计值，即为最终的电压校准值；
单片机控制单元计算出电压校准值后，通过CAN总线将电压校准值发送至电压采集模块，所述电压采集模块接收并保存电压校准值完成后，回复电压校准值配置成功的响应指令至电压自动校准工装，以后电压采集模块每次都把采集电压值与电压校准值求和，作为最终的采集电压值参与数据计算和状态判断，电压采集模块电压校准完成。所述的一种电压自动校准装置，其特征在于所述高精度电压基准源由2. 5V稳压芯片及其外围电路组成，高精度电压基准源的输出电压标称精度为lmV，且具有温度补偿功能。与原有技术相比，本发明的有益效果体现在
(1)、本发明引入一个高精度基准源模拟多串电池，通过继电器依次切换通道完成多路电压采集，克服了电池电压的波动和离散差异，一致性更高；
(2)、工装与电压采集模块通过总线通信的方式，交互电压采集信息和校准值，且校准值源于单片机控制单元自动计算，避免了人为误差和繁琐的人工操作，提高了电压采样精度，发展了产品的生产力。
图1为本发明装置原理图。
具体实施例方式参见图1，一种电压自动校准装置，包括有高精度电压基准源、多路通道切换继电器、电压采集模块和单片机控制单元，高精度电压基准源由2. 5V稳压芯片及其外围电路组成，高精度电压基准源的输出电压标称精度为lmV，且具有温度补偿功能，另外5°C之内的电压漂移可忽略不计，每路通道切换继电器的一端分别与高精度电压基准源相连，每路通道切换继电器的另一端分别与电压采集模块的各个电压采集通道相连，单片机控制单元与每路通道切换继电器的控制端相连，单片机控制单元控制多路通道切换继电器的切换，单片机控制单元通过CAN总线与电压采集模块相连，获取电压采集模块的通道采集电压，完成对电压校准值的计算，并通过CAN总线对电压采集模块进行电压校准；
当启动电压自动校准功能时，单片机控制单元首先控制第一路通道切换继电器吸合， 使得电压采集模块的第一电压采集通道与高精度基准源导通，然后通过CAN总线请求并且获取电压采集模块第一电压采集通道的电压采集值，继而单片机控制单元控制第一路通道切换继电器断开，同时闭合第二路通道切换继电器，使得电压采集模块的第二电压采集通道与高精度基准源导通，然后通过CAN总线请求并且获取电压采集模块第二电压采集通道的电压采集值；依次类推，直至单片机控制单元完成对电压采集模块所有电压采集通道的电压采集值的获取，最后单片机控制单元控制所有通道切换继电器断开；
单片机控制单元依次计算每路通道的采集电压值与真实值的差值，得出差值数列，然后求出差值数列的最小方差的无偏移估计值，即为最终的电压校准值；
单片机控制单元计算出电压校准值后，通过CAN总线将电压校准值发送至电压采集模块，电压采集模块接收并保存电压校准值完成后，回复电压校准值配置成功的响应指令至电压自动校准工装，以后电压采集模块每次都把采集电压值与电压校准值求和，作为最终的采集电压值参与数据计算和状态判断，电压采集模块电压校准完成。下面结合附图对本发明的具体实现过程进行说明
首先将待校准电压检测模块的电压检测排线和CAN通信线与电压自动校准装置对接， 触摸屏显示通信正常后，点击触摸屏自动校准启动按钮，自动校准功能开始。单片机控制单元首先控制继电器Kl+与KI-闭合，使待检电压采集模块第1采集通道与高精度基准源导通。延时50ms待系统稳定后，单片机控制单元通过CAN总线发送电压信息请求指令给待检电压检测模块，接收到第1路电压采集数据Vl后，暂时保存。单片机控制单元控制继电器Kl+与Kl-断开，而后控制继电器K2+与K2-闭合，使待检电压采集模块第2采集通道与高精度基准源导通。延时50ms待系统稳定后，单片机控制单元通过CAN总线发送电压信息请求指令给待检电压检测模块，接收到第2路电压采集数据V2后，暂时保存。依次获取所有电压采集数据后，单片机控制单元断开所有继电器，将电压采集数据数组各个元素{ VI，V2，…VN}依次与真实值V做差，得出差值数列{ Vl-V，V2-V,… VN-V},根据数理统计知识，求出最小方差无偏移估计值(即电压校准值)，通过CAN总线发送至待检测电压采集模块。电压自动校准工装接收到待检电压采集模块响应的电压校准值配置成功报文后， 在触摸屏上提示电压自动校准完成，并且显示电压校准值。
权利要求
1.一种电压自动校准装置，包括有高精度电压基准源、多路通道切换继电器、电压采集模块和单片机控制单元，其特征在于每路通道切换继电器的一端分别与高精度电压基准源相连，每路通道切换继电器的另一端分别与电压采集模块的各个电压采集通道相连， 所述单片机控制单元与每路通道切换继电器的控制端相连，控制多路通道切换继电器的切换，单片机控制单元通过CAN总线与电压采集模块相连，获取电压采集模块的通道采集电压，完成对电压校准值的计算，并通过CAN总线对电压采集模块进行电压校准；当启动电压自动校准功能时，单片机控制单元首先控制第一路通道切换继电器吸合， 使得电压采集模块的第一电压采集通道与高精度基准源导通，然后通过CAN总线请求并且获取电压采集模块第一电压采集通道的电压采集值，继而单片机控制单元控制第一路通道切换继电器断开，同时闭合第二路通道切换继电器，使得电压采集模块的第二电压采集通道与高精度基准源导通，然后通过CAN总线请求并且获取电压采集模块第二电压采集通道的电压采集值；依次类推，直至单片机控制单元完成对电压采集模块所有电压采集通道的电压采集值的获取，最后单片机控制单元控制所有通道切换继电器断开；单片机控制单元依次计算每路通道的采集电压值与真实值的差值，得出差值数列，然后求出差值数列的最小方差的无偏移估计值，即为电压校准值；单片机控制单元计算出电压校准值后，通过CAN总线将电压校准值发送至电压采集模块，所述电压采集模块接收并保存电压校准值完成后，回复电压校准值配置成功的响应指令至电压自动校准工装，以后电压采集模块每次都把采集电压值与电压校准值求和，作为最终的采集电压值参与数据计算和状态判断，电压采集模块电压校准完成。
2.根据权利要求1所述的一种电压自动校准装置，其特征在于所述高精度电压基准源由2. 5V稳压芯片及其外围电路组成，高精度电压基准源的输出电压标称精度为lmV，且具有温度补偿功能。
全文摘要
本发明公开了一种电压自动校准装置，包括有高精度电压基准源、多路通道切换继电器、电压采集模块和单片机控制单元，每路通道切换继电器的一端分别与高精度电压基准源相连，每路通道切换继电器的另一端分别与电压采集模块的各个电压采集通道相连，单片机控制单元与每路通道切换继电器的控制端相连，单片机控制单元通过CAN总线与电压采集模块相连，获取电压采集模块的通道采集电压，完成对电压校准值的计算，并通过CAN总线对电压采集模块进行电压校准。本发明无需人工操作，避免了电池电压离散误差和人为误差，能够保证电压采集精度从10mV提升至2mV。
文档编号G01R35/00GK102565743SQ201210011660
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者严春早, 刘新天, 姚高亮, 王立田 申请人:安徽力高新能源技术有限公司