CN107728094B - 电流校准系数测量装置和方法、电流检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流校准系数测量装置和方法、电流检测装置和方法。所述测量装置包括上位机和电流源，电流源与待校准的电流检测装置的分流器串联，电流检测装置还包括用于采集分流器两端的电压模拟信号的电压采集单元、用于将电压模拟信号进行模数转换，得到电压值的电压模数转换单元、以及用于根据电压值和分流器的标称阻值计算检测电流值的电流计算单元；上位机用于控制电流源输出指定电流值的电流，根据指定电流值和电流计算单元计算出的检测电流值计算得到电流校准系数。本发明实施例的测量装置，提供了一种全新的电流检测装置的电流校准系数的测量方案，为电流检测装置的电流检测提供了电流校准依据，提高了电流检测的精度。

Description

电流校准系数测量装置和方法、电流检测装置和方法

技术领域

本发明涉及电池组管理技术领域，具体涉及一种电流校准系数测量装置和方法、电流检测装置和方法。

背景技术

电动汽车替代燃油汽车已成为汽车业发展的趋势，电池包的续行里程、使用寿命及使用安全等对电动汽车的使用都显得尤为重要。故需在电动汽车中配置电流检测装置来检测电池包充放电电流值，以根据测量得到的电流值计算电池包的荷电状态(SOC)即当前可用容量。

根据电流测量原理的不同，现有动力车辆电流检测装置主要采用有霍尔(HALL)效应、磁通门和分流器三种原理。HALL效应和磁通门两种原理的电流传感器是基于电流与磁场的相互转化最终得到采样电流值，外界电磁干扰会对电流采样影响较大，且成本较贵，因此，电流的测量多采用分流器实现。分流器实际就是一个阻值很小的电阻，当有直流电流通过时，产生压降，通过测得分流器上的压降，从而得到流过分流器的电流。

基于分流器进行电流测量，实现简单，但是在基于分流器的电流检测装置中需要用到模数转换电路对采集的分流器上的电压模拟信号进行模数转换，而在转换过程中会使得转换后的电压值与实际的采样值之间出现误差，从而导致电流测量电池组中电流值的测量结果出现误差，测量精度较低，目前还没有一种好的对基于分流器的电流测量装置进行测量校准的方式。

发明内容

本发明实施例提供了一种电流校准系数测量装置和方法、电流检测装置和方法，通过该装置和方法，能够实现电对流检测装置的电流校准系数的测量，基于测量的电流校准系数能够有效提高电流检测的准确度。

根据本发明的一个方面，本发明实施例提供了一种电流校准系数测量装置，该测量装置包括上位机和电流源；

电流源与待校准的电流检测装置的分流器串联，电流检测装置还包括用于采集分流器两端的电压模拟信号的电压采集单元、用于将电压模拟信号进行模数转换，得到电压值的电压模数转换单元、用于根据分流器的标称阻值和电压值计算检测电流值的电流计算单元、以及用于为电流检测装置提供工作电源的供电单元；

上位机，用于向电流源发送电流输出指令，控制电流源输出指定电流值的电流，根据指定电流值和电流计算单元计算出的检测电流值计算得到电流校准系数，电流校准系数用于在将电流检测装置用于电路回路中的电流检测时，对电流计算单元计算出的电流值进行校准；

电流源，用于接收电流输出指令，根据电流输出指令输出指定电流值的电流。

根据本发明的一个方面，本发明实施例提供了一种基于本发明实施例的测量装置的电流校准系数测量方法，该方法包括：

将待校准的电流检测装置的分流器与电流源串联；

控制电流源输出指定电流值的电流，获取待校准的电流检测装置的电流计算单元计算出的检测电流值；

根据指定电流值和检测电流值计算得到电流检测装置的电流校准系数。

根据本发明的另一个方面，本发明实施例提供了一种电流检测装置，包括用于为电流检测装置提供工作电源的供电单元，该电流检测装置还包括：

分流器，串联于需要进行电流检测的电路回路中；

电压采集单元，用于采集分流器两端的电压模拟信号；

电压模数转换单元，用于将电压模拟信号进行模数转换，并将转换后的电压值输入到电流计算单元；

电流计算单元，用于根据电压值和分流器的标称阻值计算电路回路的电流值I₀，并将I₀输入到电流校准单元；

电流校准单元，用于根据预存的电流校准系数对I₀进行校准，得到校准后的电流值I，电流校准系数为将分流器与电流源串联，根据电流源输出的指定电流值和指定电流值的电流流经分流器时电流计算单元计算出的检测电流值确定的。

根据本发明的另一个方面，本发明实施例提供了一种基于本发明实施例的电流检测装置的电流检测方法，该检测方法包括：

将电流检测装置的分流器串联于需要进行电流检测的电路回路中；

获取电流计算单元计算出的电流值；

根据电流校准单元预存的电流校准系数对计算出的电流值进行校准，得到校准后的电流值。

根据本发明的再一个方面，本发明实施例提供了一种电池组，该电池组中包括本发明实施例的电流检测装置，电路回路为电池组的充/放电回路。

根据本发明的又一个方面，本发明实施例提供了一种电池管理系统，该电池管理系统包括本发明实施例的所述的电流检测装置。

本发明实施例的电流校准系数测量装置和方法、电流检测装置和方法，根据对基于分流器原理实现的电流检测装置的检测，实现了电流检测装置的电流校准系数的测量，使电流检测装置在通过电流计算单元得到电流初步检测结果后，又可以进一步根据电流校准系数对检测得到的电流值进行校准，以使校准后的电流值更接近回路中的真实电流。本发明实施例的电流校准系数测量装置和方法，提供了一种全新的电流检测装置的电流校准系数测量方案，本发明实施例的电流检测装置和方法，与现有技术相比，能够有效减少电流检测装置本身所引起的电流检测结果的误差，提高了电流检测的准确度。

附图说明

通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显,其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1为本发明一个实施例中一种电流校准系数测量装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中模数转换器的增益误差曲线示意图；

图3为本发明另一个实施例中一种电流校准系数测量装置的结构示意图；

图4为本发明实施例中分流器的电阻温度特性曲线的示意图；

图5为本发明再一个实施例中一种电流校准系数测量装置的结构示意图；

图6为本发明实施例中一种电流校准系数测量方法的流程图；

图7为本发明具体实施例中待校准的电流检测装置的结构示意图；

图8为本发明具体实施例中电流校准系数测量装置和电流检测装置的连接拓扑结构示意图；

图9为本发明具体实施例中电流校准系数测量装置测量电流校准系数的流程示意图；

图10为本发明一个实施例中一种电流检测装置的结构示意图；

图11为本发明另一个实施例中一种电流检测装置的结构示意图；

图12为本发明实施例中一种电流检测方法的流程示意图；

图13示出了能够根据本发明实施例的电流检测方法和装置的计算设备的示例性硬件架构的结构图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。

图1示出了本发明实施例提供的一种电流校准系数测量装置的结构示意图。由图中可以看出，电流校准系数测量装置100主要可以包括上位机110和电流源120。

电流源120与待校准的电流检测装置200的分流器210串联，用于根据上位机110的电流输出指令输出指定电流值的电流。

上述电流检测装置200还包括用于采集分流器210两端的电压模拟信号的电压采集单元220(分流器210与电流源120串联，电流源120输出的电流流过分流器210后，分流器210上就会产生一个压降，电压采集单元220对分流器220上的电压采样得到电压模拟信号)、用于将电压模拟信号进行模数转换，得到电压值的电压模数转换单元230、用于根据电压模数转换单元230转换得到的电压值和分流器210的标称阻值计算检测电流值的电流计算单元240、以及用于为电流检测装置100提供工作电源的供电单元250。供电单元250分别为电流检测装置100的需要工作电源的各模块(包括上述电压采集模块220、电压模数转换单元230和电流计算单元240等)供电。

上位机110，用于向电流源120发送电流输出指令，控制电流源120输出指定电流值的电流，根据指定电流值和电流计算单元240计算出的检测电流值计算得到电流检测装置200的电流校准系数，电流校准系数用于在将电流检测装置200用于电路回路中的电流检测时，对电流计算单元240计算出的电流值进行校准。

本发明实施例的电流校准系数测量装置100，用于在将电流检测装置200用于电路回路中的电流测量之前，对电流检测装置200进行测试，以测试得到电流检测装置200的电流校准系数，以使电流检测装置200能够根据该电流校准系数对其电流计算单元240计算出的电路回路中的电流值进行校准，得到更接近电路回路实际电流值的结果，提高电流检测装置200对电路回路中电流检测的准确度。

需要说明的，本发明实施例中，检测电流值中的检测只是用于说明该电流值是由电流检测装置200的电流计算单元240计算出的。电流源120作为测试装置的基准电流源，该电流源为高精度电流源，即电流源的输出误差足够低，如输出误差一般小于1‰或者更小。

为了减少单次测试即只输出一个上述指定电流值所引起的偶然误差或其它干扰造成测量误差过大所引起的电流校准系数不准确或不能使用的问题，本发明实施例中，上位机110，具体用于控制电流源120依次输出n个不同指定电流值的电流，根据n个不同指定电流值和对应的n个检测电流值，计算电流校准系数，其中，n≥2。

电流检测装置200基于分流器210实现电流检测时，造成电流计算单元114计算出的电流值出现误差的原因主要有分流器210导致的误差和电压模数转换单元230(一般采用模数转换器ADC)导致的误差。

对于由电压模数转换单元230导致的误差，包括偶然误差和系统误差。偶然误差如ADC的量化误差，不可由校准消除，系统误差可通过进行一些计算来校准，从而得到更接近真实值的测量值。ADC产生的系统误差主要包括偏移误差(零位误差)和增益误差。

图2示出了ADC全量程范围内增益误差的变化示意图(没有考虑其它信号源所带来的误差和非线性)。如图中所示，K表示ADC的增益误差因子(增益系数)，图中中间实线曲线为理想ADC的传输特性曲线，如果ADC的模拟输入和数字输出在x轴和y轴增量相等，则它们的传输特性为中间虚线所示，即K＝1。然而，实际的ADC传输特性并非如此，实际的ADC传输特性曲线可能为图中K＞1对应的实线曲线或者是K＜1对应的实线曲线，K≠1时的虚线与K＝1时的虚线的差值，即为增益误差，即为本发明实施例的电流校准系数测量装置通过对电流检测装置进行测试得到电流校准系数，根据该电流校准系数对电流值进行校准来尽量减小或消除的误差。

由图2中所示的增益误差曲线可以看出，增益误差可以使用一个合适的线性系数(即校准后的值和待校准的值之间为线性关系)作修正即可使实际误差曲线较好的与理想曲线基本重合，达到减小或消除增益误差的目的。而ADC的偏移误差在同一温度环境下基本为一定值，可通过向零点移动来消除大部分偏移误差。因此，可以通过一常数系数实现对偏移误差的校准。

分流器210所引起的电流检测结果的误差包括分流器本身的标称阻值(即仪器表面所标的电阻值)与实际阻值的差异引起的误差(简称分流器阻值的误差)。对于分流器阻值的误差，因分流器型的电流检测设备是采用欧姆定律，即

其中，I_t：测量电流值；U_d：分流器两端压降；R_s：分流器典型阻值即标称阻值。

令分流器实际电阻值R_a的误差为n％，只考虑分流器阻值带来的电流测量值误差Err，可得

而对于同一分流器210，分流器阻值的误差可以认为是一常量，对整个电流检测结果的采样值精度影响都为Err，故将测试精度值往零点方向移动|Err|数值即可较好的消除分流器阻值的误差带来的误差。因此，可以通过一常数系数即常数项来消除分流器阻值的误差。

可见，对于由于电压模数转换单元230和分流器阻值的误差所引起的电流检测装置200的电流检测结果的误差，可以通过线性系数和常数系数实现校准，因此，通过一次函数可以实现校准。

基于上述原理，本发明一实施例中，上位机110，具体用于根据n个不同指定电流值和对应的n个检测电流值，通过最小二乘法拟合直线方式计算电流校准系数，电流校准系数包括线性校准系数A和常数校准系数B。

最小二乘法(又称最小平方法)是一种数学优化技术，它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配，以使总的拟合误差达到最小。因此，本发明实施例中，上位机110通过最小二乘法拟合直线方式计算电流校准系数，可得到使电流检测值与指定电流值匹配度很高的电流校准系数。由最小二乘法拟合直线方式的特点可知，基于该方式得到电流校准系数包括两个，即上述线性校准系数A和常数校准系数B。

在本发明一具体实施例中，设n个不同指定电流值为y₁，y₂，………，y_n，上位机110控制电流源120先后输出这n个指定电流值，使n个电流先后流经分流器210、电压采集单元220、电压模数转换单元230和电流计算单元240进行相应处理后，电流计算单元240计算出与y₁，y₂，………，y_n一一对应的n个检测电流值，记为x₁，x₂，………，x_n。此时，便得到用于计算电流校准系数的n对电流数据，即(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，……，(x_n，y_n)。根据n对电流数据，通过最小二乘法，拟合得到一条直线：

y＝Ax+B (3)

记

则

基于公式(3)-(8)即可计算得到电流校准系数的线性校准系数A和常数校准系数B。

上位机110计算得出校准系数A和B后，在将电流检测装置200应用于电路回路(如电池组的充放电回路)的电流检测时，电流检测装置200即可根据该电流校准系数实现对其电流计算单元240计算出的电流值的校准。具体的，假设在一充/放电回路中，电流检测单元240计算出的电流值为I₁，则通过测量装置计算出的上述电流校准系数校准后的电流值I₂＝AI₁+B。

本发明一实施例中，电流校准系数测量装置100还可以包括用于放置所述电流检测装置200的温箱130，如图3所示。

上位机110，具体用于在温箱130的温度为分流器210的电阻温度特性的参考温度T₁时，控制电流源120输出指定电流值的电流，根据指定电流值和T₁时电流计算单元240计算出的检测电流值计算T₁时的电流校准系数。

上位机110，还用于根据T₁时的电流校准系数和所述分流器的电阻温度特性曲线确定分流器210的工作温度区间中除T₁之外的每个温度的电流校准系数，得到所述分流器的温度与电流校准系数的映射关系。

本发明实施例中，上位机110，还用于在温箱130的温度为T₂时，控制电流源120输出指定电流值的电流，根据指定电流值、T₁时的检测电流值和分流器210的标称阻值计算T₁时分流器的第一实际电阻值R₁，根据指定电流值、T₂时的检测电流值和分流器210的标称阻值计算T₂时分流器的第二实际电阻值R₂，根据R₁和R₂计算分流器210在T₂时的电阻变化率即电阻温度系数，根据T₁和T₂时的电阻变化率确定分流器210的电阻率变化曲线即电阻温度特性曲线，T₂不等于T₁。

上位机110在根据指定电流值、T₁时的检测电流值和分流器210的标称阻值计算T₁时分流器的第一实际电阻值R₁时，具体的是通过将T₁时的检测电流值和分流器210的标称阻值相乘，再将乘积除以检测电流值对应的指定电流值得到的。同样的，通过将T₂时的检测电流值和分流器210的标称阻值相乘之后再除以T₂时的检测电流值所对应的指定电流值即可得到第二实际电阻值R₂。

在实际应用中，若上位机110控制电流源120输出的是n个不同的指定电流值，对应的检测电流值也为n个，此时，计算分流器210的实际阻值时，可以根据实际需要进行不同的选择，如可以选用n对电流值中的一对指定电流值和检测电流值进行计算，也可以是根据n对指定电流值和检测电流值中的每一对分别进行计算，以n个计算结果的均值作为最终的真实电阻值。

需要说明的是，本发明实施例中，上述温度T₁为分流器210的电阻温度特性的参考温度，即电阻温度系数可以看作零时的温度，一般参考温度可以选择为20℃或者25℃。上述温度T₂可以为分流器210的工作温度区间中除T₁之外的任一温度，优选为与T₁的差值大于设定值的温度，以避免两个温度过于接近，造成确定出的电阻率变化曲线的准确度不够高。分流器210的工作温度区间即分流器210可正常工作的一个温度范围，该温度值可以根据经验值或者实验值或者器件上标注的工作温度范围确定。

在实际应用中，在分流器210中流过的电流较大时，分流器210会有发热现象，会引起分流器阻值的变化，即产生温度漂移，对电流检测装置200的电流检测结果也会造成影响。也就是说，分流器210对电流检测结果所造成的影响还包括不同环境温度下，分流器阻值的变化所引起的误差(简称为分流器温度的误差)。

为了进一步提高电流校准系数测量的准确性，本发明实施例中，通过温箱130实现对电流检测装置200所在环境温度的控制，以进行对由于温度变化所引起的分流器210阻值的变化进行测定，得到分流器温度与电流校准系数的映射关系，从而在进行电流校准时，便可以根据分流器210当前的温度，找到对应温度的电流校准系数，减小因温度漂移线性所造成的影响，提高校准结果的准确度。

在实际操作中，上位机110还可以根据指定电流值和T₂时的检测电流值计算T₂时的电流校准系数，此时，上位机110在根据T₁时的电流校准系数和电阻温度特性曲线确定工作温度区间中除T₁之外的每个温度的电流校准系数时，则不需要再计算工作温度区间中T₂时电流校准系数。

图4示出了三种不同电阻温度系数(TCR)下的电阻温度特性曲线。图中，横坐标表示温度，纵坐标表示在参考温度为20℃时温度每变化一度时电阻变化的比例即电阻变化率。曲线a为TCR为50ppm/k时的电阻的温度特性曲线(即电阻率变化曲线)，曲线b为TCR为0ppm/k时的电阻的温度特性曲线，曲线c为TCR为-50ppm/k时的电阻的温度特性曲线。由三条曲线可以看出，电阻率变化曲线的形状变化趋势基本一致，绕参考温度20℃时的点作旋转，以20℃为T₁，如果测得T₂时的电阻变化率，即可确定出该分流器在T₁-T₂这个温度曲线内的电阻温度特性曲线。在确定出电阻率变化曲线后，即可依据参考温度下的电阻值计算得出其它温度下的电阻值。

具体的，以一个温度点T₁的实际电阻值R(T₁)为参照值，测得另一温度值T₂时的实际电阻值为R(T₂)，通过T₁、T₂及两个温度点的阻值，可得到两个温度点电阻值的变化率ΔR％(温度T₂时的电阻变化率)，即：

以温度T₁作为参考温度即基准值，由T₂时的电阻变化率即可确定得到该分流器的阻值随温度变化的曲线即分流器的工作温度区间的电阻率变化率曲线。

而由欧姆定律(公式(1))可知，阻值的变化对电流值产生的影响为一次线性影响，因此，分流器温度的误差即阻值变化引起的误差会对线性校准系数产生一定影响，可以根据计算出的不同温度下的阻值的变化对参考温度即T₁时的线性校准系数进行修正。因此，通过该电阻率变化率曲线和已知的T₁时电流校准系数，即可得到各温度下的电流校准系数，得到上述映射关系，从而减小了因温漂带来的影响，实现温度补偿，在电流检测装置的工作温度范围内，增加了电流检测精度。

本发明实施例中，上位机110，具体用于在通过最小二乘法拟合直线方式计算T₁时的电流校准系数时，根据工作温度区间中除T₁之外的温度T和电阻温度特性曲线确定T时分流器210的第三实际电阻值R₃，根据R₃和T₁时的电流校准系数计算T时的电流校准系数，计算公式为：

A₃＝A₁*R₃/R₁，B₃＝B₁ (10)

其中，A₁为T₁时的线性校准系数，A₃为T时的线性校准系数，B₁为T₁时的常数校准系数，B₃为T时的常数校准系数。

本发明实施例中，上述待检测的电流检测装置200还可以包括电流校准单元260，如图5所示(图中供电单元250未示出)。

上位机110，还用于将电流校准系数发送至电流校准单元260。

电流校准单元260，用于接收并存储电流校准系数。

供电单元250，还用于为电流校准单元260提供工作电源。

本发明实施例的电流校准系数测量装置100，上位机110在得出电流校准系数后，可以将电流校准系数写入到对应的电流检测装置200的电流校准单元260中，在将电流检测装置200应用于电流回路中进行电流检测时，电流校准单元260便可以根据其存储的电流校准系数对由电流计算单元240计算出的电流值进行校准修正，有效提高电路回路中电流检测的准确性。

本发明实施例中，上位机110，还用于在将电流校准系数发送至电流校准单元260后，控制电流源120输出一设定电流值的电流，接收电流校准单元260发送的电流校准值，根据设定电流值和电流校准值计算电流检测装置200的测量误差，若测量误差小于预设的电流误差，则将电流校准系数确定为电流校准单元260的电流校准系数。

电流校准单元260，还用于根据电流校准系数对电流计算单元240计算出的与设定电流值对应的电流检测值进行校准，得到校准电流值，将电流校准值发送至上位机110。

本发明实施例中，上位机110在完成电流校准系数计算后，通过将电流校准系数写入电流校准单元260，再通过控制电流源120输出设定电流值的电流，通过电流校准单元260对此时电流计算单元240计算出的与设定电流值相对应的检测电流值进行校准，得到校准电流值，根据校准电流值和设定电流值判断此时电流检测装置200的测试精度是否符合设定的精度要求即测量误差小于预设的电流误差，如果符合则可以将电流校准系数作为电流校准单元260实际电流检测时的校准系数，如果不符合，则说明电流校准系数不符合测量精度要求或者电流检测模装置200不符合测试精度要求，需要重新测量电流校准单元260的电流校准系数或直接判断电流检测装置200测量误差太大，不适合应用于电流回路中电流的检测。

本发明实施例中，若上位机110同时计算了T₁时的电流校准系数和T₂时的电流校准系数，则需要分别对两个温度下的电流校准系数均进行精度检测，此时，则需要两个温度下的电流校准系数均需要满足测量精度要求。

需要说明的是，在实际操作中，可以由上位机110控制电流校准单元260在接收到电流校准系数后，根据电流校准系数对电流计算单元240计算出的电流检测值进行校准，得到校准电流值。电流校准单元260在对检测电流值进行校准时，此时的检测电流值可以是由上位机110控制电流源120重新输出的上述设定电流值的电流，该电流经由电流采样单元220采样、电压模数转换单元230和电流计算单元240处理后，电流计算单元240计算出的检测电流值，也可以是测试电流校准系数时电流计算单元240计算过的检测电流值。也就是说，可以是由电流校准系数测量装置100再对已经写入电流校准系数的电流检测装置200再进行一次测试，根据电流源120此时输出的设定电流值和电流校准单元260输出的校准电流值判定电流检测装置200的测试精度是否符合要求，也可以是直接由电流校准单元260对未写入电流校准系数时的电流检测值直接进行校准，根据校准电流值和对应的指定电流值判断。

本发明实施例中，电流源120，还可以用于在根据电流输出指令输出指定电流值的电流后，将电流源120输出的实际电流值发送到上位机110。

此时，上位机110，具体用于根据指定电流值对应的实际电流值和检测电流值计算得到电流检测装置200的电流校准系数。

在实际应用中，由于高精度的电流源120的电流实际输出值与电流输出指令中的指定电流值也可能不会完全一致，现有的一些高精度的电流源可以在根据上位机110的电流输出指令进行电流输出后，将其输出的与所指令中要求的指定电流值相对应的实际输出电流值反馈给上位机110。因此，为了进一步提高电流校准系数的计算精度，本发明实施例中，上位机110优选根据电流源120反馈的与指定电流值对应的实际电流值和电流计算单元240计算出的检测电流值进行电流校准系数的计算。

需要说明的是，在实际应用中，本发明实施例中的校准系数测量装置100可以只在将电流检测装置200应用到电路回路的电流检测之前或者需要对电流检测装置200重新进行校准测定时使用。

本发明实施例的电流校准系数测量装置100和电流检测装置200的各单元的具体实现是可以根据实际需要确定的，并不局限于某一具体形式，各部件之间可以单独实现，也可以是两个或两个以上的部件集成实现。例如，检测装置的各单元可以采用芯片或者处理器实现，也可以通过对应的功能电路或其他形式实现。如电流检测装置200的电流计算单元240、电流校准单元260均可以直接采用芯片实现。再例如，电流计算单元240和电流校准单元260也可以集成在一个芯片中，如集成在一个微控制单元(MCU)中，MCU同时完成电流计算及电流校准。

需要说明的是，对于本领域技术人员来说，在实际应用中，对于电流检测装置200，为了使输入信号满足电压模数转换单元230的信号处理要求，在电压模数转换单元230的前端一般还需要连接一些前端处理单元，如可以包括滤波和/或放大电路等，在将电压模拟信号输入到电压模数转换单元230之前，对模拟信号进行相应的处理。

基于本发明实施例的电流校准系数测量装置，本发明实施例还提供了一种电流校准系数测量方法，如图6所示。本发明实施例的电流校准系数测量方法主要可以包括以下步骤：

步骤S11：将待校准的电流检测装置的分流器与电流源串联。

步骤S12：控制电流源输出指定电流值的电流，获取待校准的电流检测装置的电流计算单元计算出的检测电流值；

步骤S13：根据指定电流值和检测电流值计算电流校准系数。

本发明实施例中，控制电流源输出指定电流值的电流，获取待校准的电流检测装置的电流计算单元计算出的检测电流值，包括：

控制电流源依次输出n个不同指定电流值的电流，获取电流计算单元输出的与n个不同指定电流值相对应的n个检测电流值，其中，n≥2。

根据指定电流值和检测电流值计算电流校准系数，包括：

根据n个不同指定电流值和对应的n个检测电流值，计算电流校准系数。

本发明实施例中，根据n个不同指定电流值和对应的n个检测电流值，计算电流校准系数，包括：

根据n个不同指定电流值和对应的n个检测电流值，通过最小二乘法拟合直线方式计算电流校准系数，电流校准系数包括线性校准系数和常数校准系数。

本发明实施例中，控制电流源输出指定电流值的电流，获取待校准的电流检测装置的电流计算单元计算出的检测电流值，包括：

在电流检测装置的环境温度为分流器的电阻温度特性的参考温度T₁时，控制电流源输出指定电流值的电流。

获取电流计算单元在T₁时计算出的检测电流值。

根据指定电流值和检测电流值计算电流校准系数，包括：

根据指定电流值和T₁时的检测电流值计算T₁时的电流校准系数。

此时，本发明实施例的电流校准系数测量方法还包括：

根据T₁时的电流校准系数和分流器的电阻温度特性曲线确定分流器的工作温度区间中除T₁之外的每个温度的电流校准系数，得到分流器的温度与电流校准系数的映射关系。

本发明实施例中，电流校准系数测量方法还可以包括：

在电流检测装置的环境温度为T₂时，控制电流源输出指定电流值的电流，T₂不等于T₁。

获取电流计算单元在T₂时计算出的检测电流值。

根据指定电流值、T₁时的检测电流值和分流器的标称阻值计算T₁时分流器的第一实际电阻值R₁。

根据指定电流值、T₂时的检测电流值和分流器的标称阻值计算T₂时分流器的第二实际电阻值R₂。

根据R₁和R₂计算分流器在T₂时的电阻变化率，根据T₂时的电阻变化率确定分流器的电阻温度特性曲线。

本发明实施例中，根据T₁时的电流校准系数和分流器在的电阻率变化曲线确定分流器的工作温度区间中除T₁之外的每个温度的电流校准系数，得到分流器的温度与电流校准系数的映射关系，包括：

根据工作温度区间中除T₁之外的温度T和电阻率变化曲线确定T时分流器的第三实际电阻值R₃。

根据R₃和T₁时的电流校准系数计算T时的电流校准系数，计算公式为：

A₃＝A₁*R₃/R₁，B₃＝B₁

其中，其中，A₁为T₁时的线性校准系数，A₃为T时的线性校准系数，B₁为T₁时的常数校准系数，B₃为T时的常数校准系数。

为了更好的说明本发明实施例的电流校准系数测量装置和测量方法，下面结合具体实施例进行说明。

图7为本具体实施例中待校准的电流检测装置200的结构示意图，图8为本具体实施例中电流校准系数测量装置100和电流检测装置200的连接关系拓扑图，本具体实施例中的供电单元为图8中所示的电源，用于为电流检测装置200提供工作电源。图9示出了本具体实施例中校准系数测量装置100对电流检测装置200进行测试，获取电流检测装置200的电流校准系数的流程示意图。

由图7可以看出，本具体实施例的电流检测装置200可以划分为一路为实现回路中电流检测的电流采样部分，一路为采集分流器(SHUNT)的温度值的温度采样部分，电流采样部分包括SHUNT、电压采集单元、放大电路、电压模数(AD)采样单元即电压AD转换单元和电流计算单元。图中的箭头表示需要进行电流检测的充/放电回路中的电流方向，电流计算单元完成回路中电流的计算，将计算结果发送至电流校准单元，温度采样部分则将采集的SHUNT的温度值发送至电流校准单元，由电流校准单元根据计算的电流值和温度值实现电流值的校准。为了提高温度采样精度，温度采集单元尽量靠近SHUNT的中心。

在将图7中所示的电流检测装置200应用于实际的电流回路之前，通过图8中所示的电路拓扑结构对电流检测装置200进行测试，得到满足测量精度要求的电流校准系数，如图9所示，本具体实施例中，电流校准系数的获取主要可以包括以下步骤：

a.将待测试的电流检测装置放入温箱。

b.上位机或者人工控制温箱的温度值达到参考温度T₁。

c.采用图8中所示的拓扑结构，由上位机控制完成温度T₁下对电流检测装置的测试，得到T₁温度下的电流校准系数A₁和B₁，并将A₁和B₁写入电流检测装置的电流校准单元。

d.上位机对写入A₁和B₁的电流检测装置的检测精度进行检测，判断A₁和B₁校准系数下的电流检测装置的检测精度是否符合预设的精度要求，如果满足则将此时的A₁和B₁确定为T₁温度下电流校准单元的电流校准系数，并进入下一步。

本具体实施例中，还设置了设定温度下获取电流校准系数的次数限值，本具体实施中次数限值为2次，由图中可以看出，如果上述检测精度不满足预设的精度要求，则进一步判断是否是首次向电流校准单元写入校准系数，如果是，则返回步骤c进行重新测试，如果不是，则判定电流检测装置不符合电流检测精测要求，需要更换电流检测装置。

e.上位机或者人工控制温箱的温度值达到设定温度值T₂。

f.采用图8中所示的拓扑结构，由上位机控制完成温度T₁下对电流检测装置的测试，得到T₂温度下的电流校准系数A₂和B₂，并将A₂和B₂写入电流校准单元。

g.上位机获对写入A₂和B₂的电流检测装置的检测精度进行校准，判断A₂和B₂校准系数下的电流检测装置的检测精度是否符合预设的精度要求，如果满足则将此时的A₂和B₂确定为T₂温度下电流校准单元的电流校准系数，并进入下一步。在不满足预设的精度要求时，进一步判断是否是首次向电流校准单元写入校准系数，如果是，则返回步骤f进行重新测试，如果不是，则判定电流检测装置不符合电流检测精测要求，需要更换电流检测装置。

h.上位机确定T₁温度下和T₂温度下分流器的电阻值，将温度T₁作为参考温度，根据两个温度下的电阻值计算得出T₂温度时的电阻变化率，根据T₁和T₂时的电阻变化率确定分流器的电阻温度特性曲线。

i.上位机根据T₁温度下的A₁和B₁，以及电阻温度特性曲线确定得到分流器的工作温度区间中除T₁和T₂之外的每个温度时的电流校准系数，得到分流器温度与电流校准系数的映射关系，将映射关系写入电流校准单元，完成电流校准系数的获取。

在将上述映射关系写入电流校准单元后，完成对电流检测装置的校准，即可将校准后的图7中所示的电流检测装置应用于实际需要进行电流检测的回路中，实现回路中电流的检测及校准。

本发明实施例还提供了一种电流检测装置，如图10所示。该电流检测装置10包括分流器11、电压采集单元12、电压模数转换单元13、电流计算单元14、电流校准单元15和供电单元16。

分流器11串联于需要进行电流检测的电路回路中，当电路回路中的电流流过分流器11时，分流器11的两端就会产生压降。

电压采集单元12，用于采集分流器11两端的电压模拟信号，即采集分流器11的电压信号。

电压模数转换单元13，用于将电压模拟信号进行模数转换，并将转换后的电压值输入到电流检测单元14。

电流计算单元14，用于根据电压值和分流器11的标称阻值计算电路回路的电流值I₀，并将I₀输入到电流校准单元15。

电流校准单元15，用于根据预存的电流校准系数对I₀进行校准，得到校准后的电流值I，电流校准系数为将分流器与电流源串联，根据电流源输出的指定电流值和指定电流值的电流流经分流器时电流计算单元计算出的检测电流值确定的。

供电单元16，用于为电流检测装置10提供工作电源，具体用于为电压采集单元12、电压模数转换单元13、电流计算单元14和电流校准单元15提供各单元所需的工作电源。

本发明实施例的电流检测装置10，电流校准系数是在将分流器11与电流源串联后，根据电流源输出的指定电流值和该指定电流值的电流流经分流器11时由电流检测单元14检测出的检测电流值确定的，即将电流源作为测试用电流源，对电流检测装置10进行测试，具体的，使电流源输出的指定电流值的电流流过分流器11，再根据指定电流值和该指定电流值经电流检测装置10检测后其电流计算单元11计算出的检测电流值确定出电流校准系数。由于电流校准系数是基于对电流检测装置10的测试得出的，因此，本发明实施例的电流检测装置10，在电流计算单元11基于分流器11完成电路回路中的电流检测后，再由电流校准单元15根据上述电流校准系数进行校准，可有效提高电路回路中电流检测的准确性。

由前文中的描述可知，本发明实施例的电流校准单元15中预存的电流校准系数可以是通过本发明任一实施例的电流校准系数测量装置对电流检测装置10进行测试后，计算得出的该检测装置的电流校准系数。

本发明实施例中，上述电路回路指的是有电流流过、需要进行电流检测的回路，包括但不限于电池组的充/放电回路等。

本发明实施例中，电流检测装置10还可以包括温度采集单元17和温度模数转换单元18，如图11所示(图中供电单元16未示出)，供电单元16还用于为温度采集单元17和温度模数转换单元18提供工作电源。

温度采集单元17，用于采集分流器11的温度模拟信号。

温度模数转换单元18，用于将温度模拟信号进行模数转换，并将转换后的温度值输入到电流校准单元15。

电流校准单元15，还用于根据温度值和其预存的分流器的温度与电流校准系数的映射关系确定出对应的电流校准系数，根据确定出的电流校准系数对I₀进行校准，得到I。其中，分流器的温度与电流校准系数的映射关系为根据指定电流值电流检测装置在环境温度为分流器的温度特性的参考温度T₁时的检测电流值计算出的电流校准系数、以及所述分流器在设定温度区间的电阻温度特性曲线得到的，所述设定温度区间的最小值为T₁，最大值为T₂，T₂＞T₁。

在电流校准单元15中存储的电流校准系数为与温度关联的电流校准系数即上述映射关系时，在进行电流检测及校准时，通过采集分流器的当前温度值，以根据当前温度值确定出对应的电流校准系数，使校准后的I最大程度的接近所测试的回路中的电流值。

本发明实施例中，电流校准单元15中预存的上述映射关系可以为本发明实施例中包括温箱的电流校准系数测量装置100对电流检测装置10进行电流校准系数测试后得出的分流器11的温度与电流校准系数的映射关系。

基于本发明实施例的电流检测装置，本发明实施例还提供了一种电流检测方法，如图12所示，该电流检测方法主要可以包括以下步骤：

步骤S21：将电流检测装置的分流器串联于需要进行电流检测的电路回路中。

步骤S22：获取电流计算单元计算出的电流值。

步骤S23：根据电流校准单元预存的电流校准系数对检测出的电流值进行校准，得到校准后的电流值。

需要说明的是，本发明实施例的电流检测方法，适用于本发明实施例的电流检测装置10，也同样适用于其它基于分流器原理实现电流检测的装置中，通过该方法实现对电流检测单元检测出的电流值的修改，使校正后的电流值更接近于电路回路中的实际电流值。

本发明实施例中，若电流校准单元15中存储有分流器11的温度与电流校准系数的映射关系，根据电流校准系数对计算出的电流值进行校准，包括：

获取分流器的温度值。

根据分流器的温度值和映射关系确定出相应的电流校准系数，根据确定出的电流校准系数对计算出的电流值进行校准。

本发明实施例还提供了一种电池组，该电池组中包括本发明实施例的电流检测装置，此时，上述电路回路为电池组的充/放电回路。

本发明实施例还提供了一种电池管理系统，该电池管理系统包括本发明实施例的电流检测装置。

结合图10至图12描述的电流检测装置和方法的至少一部分可以由计算设备800实现。如图13所示，计算设备800可以包括输入设备801、输入接口802、中央处理器803、存储器804、输出接口805、以及输出设备806。其中，输入接口802、中央处理器803、存储器804、以及输出接口805通过总线810相互连接，输入设备801和输出设备806分别通过输入接口802和输出接口805与总线810连接，进而与计算设备800的其他组件连接。具体地，输入设备801接收来自外部的输入信息，并通过输入接口802将输入信息传送到中央处理器803；中央处理器803基于存储器804中存储的计算机可执行指令对输入信息进行处理以生成输出信息，将输出信息临时或者永久地存储在存储器804中，然后通过输出接口805将输出信息传送到输出设备806；输出设备806将输出信息输出到计算设备800的外部供用户使用。

也就是说，图13所示的计算设备800可以被实现为电流检测装置，该检测装置可以包括处理器和存储器。该存储器用于储存有可执行程序代码；处理器用于读取存储器中存储的可执行程序代码以执行上述任一实施例的电流检测方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机指令，当计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行本发明上述任一实施例中提供的电流检测方法。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本发明的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。

Claims (9)

1.一种电流校准系数测量装置，其特征在于，所述测量装置包括上位机和电流源；

所述电流源与待校准的电流检测装置的分流器串联，用于根据所述上位机的电流输出指令输出指定电流值的电流；

所述电流检测装置还包括用于采集分流器两端的电压模拟信号的电压采集单元、用于将所述电压模拟信号进行模数转换，得到电压值的电压模数转换单元、用于根据所述电压值和所述分流器的标称阻值计算检测电流值的电流计算单元、以及用于为所述电流检测装置提供工作电源的供电单元；

所述上位机，用于向所述电流源发送所述电流输出指令，控制所述电流源输出所述指定电流值的电流，根据所述指定电流值和所述检测电流值计算得到所述电流检测装置的电流校准系数，所述电流校准系数用于在将所述电流检测装置用于电路回路中的电流检测时，对所述电流计算单元计算出的电流值进行校准；

所述测量装置还包括用于放置所述电流检测装置的温箱；

所述上位机，具体用于在所述温箱的温度为所述分流器的电阻温度特性的参考温度T₁时，控制所述电流源输出所述指定电流值的电流，根据所述指定电流值和T₁时的检测电流值计算T₁时的电流校准系数；

所述上位机，还用于根据T₁时的电流校准系数和所述分流器的电阻温度特性曲线，确定所述分流器的工作温度区间中除T₁之外的每个温度的电流校准系数，得到所述分流器的温度与电流校准系数的映射关系；

所述上位机，还用于在所述温箱的温度为T₂时，控制所述电流源输出所述指定电流值的电流，根据所述指定电流值、T₁时的检测电流值和所述分流器的标称阻值计算T₁时所述分流器的第一实际电阻值R₁，根据所述指定电流值、T₂时的检测电流值和所述分流器的标称阻值计算T₂时所述分流器的第二实际电阻值R₂，根据R₁和R₂计算所述分流器在T₂时的电阻温度系数，根据T₁和T₂时的电阻温度系数确定出所述分流器的电阻温度特性曲线，T₂不等于T₁；

所述上位机，具体用于在通过最小二乘法拟合直线方式计算T₁时的电流校准系数时，根据所述工作温度区间中除T₁之外的温度T和所述电阻温度特性曲线确定T时所述分流器的第三实际电阻值R₃，根据R₃和T₁时的电流校准系数计算T时的电流校准系数，计算公式为：

A₃＝A₁*R₃/R₁，B₃＝B₁

其中，A₁为T₁时的线性校准系数，A₃为T时的线性校准系数，B₁为T₁时的常数校准系数，B₃为T时的常数校准系数。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，

所述上位机，具体用于控制所述电流源依次输出n个不同指定电流值的电流，根据所述n个不同指定电流值和对应的n个检测电流值，计算所述电流校准系数，其中，n≥2。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，

所述上位机，具体用于根据所述n个不同指定电流值和对应的n个检测电流值，通过最小二乘法拟合直线方式计算所述电流校准系数，所述电流校准系数包括线性校准系数和常数校准系数。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述电流检测装置还包括电流校准单元；

所述上位机，还用于将所述电流校准系数发送至所述电流校准单元；

所述电流校准单元，用于接收并存储所述电流校准系数。

5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，

所述上位机，还用于在将电流校准系数发送至所述电流校准单元后，控制所述电流源输出设定电流值的电流，接收所述电流校准单元发送的电流校准值，根据所述设定电流值和所述电流校准值计算所述电流检测装置的测量误差，若所述测量误差小于预设的电流误差，则将所述电流校准系数确定为所述电流校准单元的电流校准系数；

所述电流校准单元，还用于根据所述电流校准系数对电流计算单元计算出的与所述设定电流值对应的电流检测值进行校准，得到校准电流值，将电流校准值发送至所述上位机。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的测量装置，其特征在于，

所述电流源，还用于在根据所述电流输出指令输出指定电流值的电流后，将电流源输出的实际电流值发送到所述上位机；

所述上位机，具体用于根据所述指定电流值对应的实际电流值和所述检测电流值计算得到所述电流检测装置的电流校准系数。

7.一种基于权利要求1至6中任一项所述的测量装置的电流校准系数测量方法，其特征在于，所述方法包括：

将待校准的电流检测装置的分流器与电流源串联；

控制所述电流源输出指定电流值的电流，获取待校准的电流检测装置的电流计算单元计算出的检测电流值；

根据所述指定电流值和所述检测电流值计算得到所述电流检测装置的电流校准系数；

所述控制所述电流源输出指定电流值的电流，获取待校准的电流检测装置的电流计算单元计算出的检测电流值，包括：

在所述电流检测装置的环境温度为所述分流器的电阻温度特性的参考温度T₁时，控制所述电流源输出指定电流值的电流；

获取所述电流计算单元在T₁时计算出的检测电流值；

所述根据所述指定电流值和所述检测电流值计算得到所述电流检测装置的电流校准系数，包括：

根据所述指定电流值和所述T₁时的检测电流值计算T₁时的电流校准系数；

所述测量方法还包括：

根据T₁时的电流校准系数和所述分流器的电阻温度特性曲线确定所述分流器的工作温度区间中除T₁之外的每个温度的电流校准系数，得到所述分流器的温度与电流校准系数的映射关系；

所述方法还包括：

在所述电流检测装置的环境温度为T₂时，控制所述电流源输出指定电流值的电流，T₂不等于T₁；

获取所述电流计算单元在T₂时计算出的检测电流值；

根据所述指定电流值、T₁时的检测电流值和所述分流器的标称阻值计算T₁时所述分流器的第一实际电阻值R₁；

根据所述指定电流值、T₂时的检测电流值和所述分流器的标称阻值计算T₂时所述分流器的第二实际电阻值R₂；

根据R₁和R₂计算所述分流器在T₂时的电阻温度系数，根据T₁和T₂时的电阻温度系数确定所述分流器的电阻温度特性曲线；

在通过最小二乘法拟合直线方式计算T₁时的电流校准系数时，所述根据T₁时的电流校准系数和所述分流器的电阻温度特性曲线确定所述分流器的工作温度区间中除T₁之外的每个温度的电流校准系数，包括：

根据所述工作温度区间除T₁之外的温度T和所述电阻温度特性曲线确定T时所述分流器的第三实际电阻值R₃；

根据R₃和T₁时的电流校准系数计算T时的电流校准系数，计算公式为：

A₃＝A₁*R₃/R₁，B₃＝B₁

其中，其中，A₁为T₁时的线性校准系数，A₃为T时的线性校准系数，B₁为T₁时的常数校准系数，B₃为T时的常数校准系数。

8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，所述控制所述电流源输出指定电流值的电流，获取待校准的电流检测装置的电流计算单元计算出的检测电流值，包括：

控制所述电流源依次输出n个不同指定电流值的电流，获取所述电流计算单元输出的与所述n个不同指定电流值相对应的n个检测电流值，其中，n≥2；

所述根据所述指定电流值和所述检测电流值计算得到所述电流检测装置的电流校准系数，包括：

根据所述n个不同指定电流值和对应的n个检测电流值，计算所述电流校准系数。

9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，所述根据所述n个不同指定电流值和对应的n个检测电流值，计算所述电流校准系数，包括：

根据所述n个不同指定电流值和对应的n个检测电流值，通过最小二乘法拟合直线方式计算所述电流校准系数，所述电流校准系数包括线性校准系数和常数校准系数。

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