一种消除共模电压误差的电池电压采样系统及补偿方法技术方案

本发明专利技术属于电池电压测量技术领域，涉及一种消除共模电压误差的电池电压采样系统及补偿方法。现有的电池电压采样通常采用高共模电压差动放大器消除共模电压，但在高精度测量设备中，共模电压造成的误差依然无法满足精度需求。本发明专利技术提供的补偿方法，其先测试每个电池采样通道的共模补偿系数，再根据每个电池采样通道的采样电压计算出每个电池采样通道的共模电压值，每个电池采样通道的电压补偿值为共模补偿系数与共模电压值的乘积。本发明专利技术的补偿方法可以测量任意电池串联中的采样电压，有效提高电压采样精度，精度达到万二之下。精度达到万二之下。精度达到万二之下。

【技术实现步骤摘要】
一种消除共模电压误差的电池电压采样系统及补偿方法


[0001]本专利技术属于电池电压测量
，具体是关于一种消除共模电压误差的电池电压采样系统及补偿方法。

技术介绍

[0002]在新能源领域中，通常为了提高输出电压，需要多节电池串联。而由于电池失效时易导致着火，爆炸，因此在使用电池时，需要时刻监测电池的状态，比如温度，电压；避免电池发生过热，过冲，过放而导致失效；因此电池的状态尤为重要，对每个电池电芯的温度和电压都需要实时采样监测；其中，在电芯的电压采样中，由于电池是多节单体串联，因此前级的电芯电压会作为共模电压叠加到后级电芯的采样上，这样会导致采样精度降低，在一些高精度电池充放电检测设备中，共模电压的影响尤为明显。
[0003]为了解决共模电压的影响，现有技术方案中通常采用高共模电压差动放大器，比如AD629，但是此种方案依然存在共模电压而造成的误差，只不过比普通运放的误差小，然而在高精度测量设备中此种共模电压造成的误差依然无法满足高精度需求。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术目的在于提供一种消除共模电压误差的补偿方法，通过补偿每个电池采样通道采样电压的补偿值解决了高精度测量系统中多节电池串联采样电芯电压时，由于共模电压而导致电压采样误差偏大的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种用于消除共模电压误差的电池电压采样补偿方法，其特征在于：先测试每个电池采样通道的共模补偿系数，再根据每个电池采样通道的采样电压计算出每个电池采样通道的共模电压值，则每个电池采样通道的电压补偿值为共模补偿系数与共模电压值的乘积。
[0007]进一步，本专利技术的一种用于消除共模电压误差的电池电压采样补偿方法，包括下述步骤：
[0008]步骤S1：通过一次函数Y＝KX+B逐个校准电池采样通道的线性度误差，获得校准系数K和B；
[0009]步骤S2：读取校准后的单个电池采样通道的测量值V3；
[0010]步骤S3：计算额定共模电压产生的误差；
[0011]在电池采样通道的前端加入额定共模电压Vcom，读取测量值V4，则额定共模电压产生的误差＝(V3
‑
V4)；
[0012]步骤S4：计算共模补偿系数C；
[0013]所述的共模补偿系数C＝额定共模电压Vcom/(V3
‑
V4)；
[0014]步骤S5：去掉额定共模电压Vcom，所有的电池采样通道接入单体电池，读取到电压值后，每个电池采样通道计算各自所承受的共模电压V5；
[0015]步骤S6：每个电池采样通道的电池电压值VOUT＝K(X+C X V5)+B。
[0016]进一步，所述步骤S1中，一次函数采用两点校准，即输入为0时，读取测量值V1，输入为3.3v，读取测量值V2。
[0017]进一步，所述步骤S1中，将所述的校准系数K和B写入到存储器内。
[0018]进一步，所述步骤S6中，通过处理器计算每个电池采样通道的电池电压值。
[0019]本专利技术还提供一种用于消除共模电压误差的电池电压采样补偿系统，其特征在于：包括多个依次串联的电池采样通道、模数转换器和处理器，每个所述电池采样通道的正负极连接有差分运放器，所述差分运放器将所述电池采样通道的电压的模拟信号转换为单端信号输入到后级的模数转换器，所述模数转换器把所述模拟信号转换成数字信号后传输给所述的处理器，其特征在于：在所述的电池采样通道的负端和采样系统的系统地端之间接入有额定共模电压Vcom。
[0020]进一步，所述额定共模电压Vcom为差分运放器的正负级输入电压之和的一半。
[0021]进一步，所述的差分运放器为AD629；所述的模数转换器为AD7606，所述的处理器为GD32F303ZET6，所述的存储器为24LC641。
[0022]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点和效果：
[0023]本专利技术的采样系统及补偿方法通过预先测试出每个电池采样通道的共模补偿系数，再根据每个通道的采样电压，可以计算出每个电池采样通道的共模电压值，共模补偿系数与共模电压值的乘积即为每个电池采样通道的电压补偿值，本专利技术可以测量任意电池串联中采样电压，有效提高电压采样精度，精度达到万二之下。
附图说明
[0024]图1为现有的电池电压采样系统结构框图。
[0025]图2为本专利技术的电池电压采样系统结构框图。
[0026]图3为本专利技术的电池电压采样补偿方法流程图。
[0027]其中，1
‑
电池采样通道，2
‑
差分运放器，3
‑
数模转换器，4
‑
处理器，5
‑
存储器。
具体实施方式
[0028]以下将结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，以便更清楚理解本专利技术的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本专利技术范围的限制，而只是为了说明本专利技术技术方案的实质精神。
[0029]如图1所示。现有的电池采样系统中，通过差分运放器2采样电池采样通道1内的电池两端的电压，将电压信号转换为单端信号输入到后级的模数转换器3，模数转换器3把模拟信号转换成数字信号后，通过SPI把数据传输给处理器4，处理器4和上位机通过以太网通讯，显示出采样值。此种采样系统在高精度测量设备中，采样系统依然存在共模电压而造成的误差，只不过比普通运放的误差小，在高精度测量设备中，共模电压造成的误差依然无法满足精度需求。
[0030]如图2所示。本专利技术提供一种用于消除共模电压误差的电池电压采样系统，所述的采样系统包括多个依次串联的电池采样通道1、模数转换器3和处理器4，所述的电池采样通道内设置电池，每个电池采样通道1的正负极连接有差分运放器2，所述差分运放器2将采样
通道的电池电压的模拟信号转换为单端信号输入到后级的模数转换器3，所述模数转换器3把模拟信号转换成数字信号后传输给处理器4，所述处理器4上连接有上位机和存储器5，其特征在于：在所述的电池采样通道1的负端和采样系统的系统地端之间接入有额定共模电压，所述额定共模电压为差分运放器2正负级输入电压之和的一半。
[0031]进一步，其中差分运放器2优选使用AD629，模数转换器3优选使用AD7606；处理器4优选使用GD32F303ZET6，存储器5优先使用24LC641。
[0032]本专利技术基于上述的采样系统还提供一种用于消除共模电压误差的电池电压采样补偿方法，该方法适用于高精度测试系统中多节串联电池的电压采样。其中先测试出每个电池采样通道1的共模补偿系数，写入到存储器5中，再根据每个电池采样通道1的采样电压，可以计算出每个电池采样通道1的共模电压值，共模补偿系数与共模电压值的乘积即为每个电池采样通道1的补偿值。
[0033]如图3所示。进一步，本专利技术提供的一种用于消除共模电压误差的电池电压采样补偿方法，具体包括下述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于消除共模电压误差的电池电压采样补偿方法，其特征在于：先测试每个电池采样通道的共模补偿系数，再根据每个电池采样通道的采样电压计算出每个电池采样通道的共模电压值，则每个电池采样通道的电压补偿值为共模补偿系数与共模电压值的乘积。2.根据权利要求1所述的一种用于消除共模电压误差的电池电压采样补偿方法，其特征在于：包括下述步骤：步骤S1：通过一次函数Y＝KX+B逐个校准电池采样通道的线性度误差，获得校准系数K和B；步骤S2：读取校准后的单个电池采样通道的测量值V3；步骤S3：计算额定共模电压产生的误差；在所述电池采样通道的前端加入额定共模电压Vcom，读取测量值V4，则额定共模电压产生的误差＝(V3
‑
V4)；步骤S4：计算共模补偿系数C；所述的共模补偿系数C＝额定共模电压Vcom/(V3
‑
V4)；步骤S5：去掉所述额定共模电压Vcom，所有的电池采样通道接入单体电池，读取到电压值后，每个电池采样通道计算各自所承受的共模电压V5；步骤S6：每个电池采样通道的电池电压值VOUT＝K(X+CXV5)+B。3.根据权利要求2所述的一种用于消除共模电压误差的电池电压采样补偿方法，其特征在于：所述步骤S1中，一次函数采用两点校准，即输入为0时，读取...

【专利技术属性】
技术研发人员：程国庆，蔡晓，常亚婷，张慧，吴远航，刘强，张聪，
申请(专利权)人：西安迅湃快速充电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：