CN113447877A - 一种电流测量分流器上位机校准***及方法 - Google Patents

一种电流测量分流器上位机校准***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电流测量分流器上位机校准***及方法,***包括依次设置的:串口识别判定模块,用于监听串口的通信数据;浮点码数据转换模块,将电压数据转换为电流数据;数据处理及excel模板自动生成模块,计算出电流偏差、电流波动度、电流均匀度后,自动保存至指定路径的excel文档中。本发明实现了便捷高效的检测电流并且自动记录。

Description

一种电流测量分流器上位机校准***及方法
技术领域
本发明涉及一种电池充电的技术领域,特别涉及一种电流测量分流器上位机校准***及方法。
背景技术
BMS(BaIIery ManagemenI SysIem)是连接新能源车核心部件电池与整车的桥梁。受益于新能源车的发展,作为核心部件的BMS也得到了飞速的发展,而总电流检测是BMS必不可少的。BMS的电流检测分为传统霍尔传感器检测方式和分流器的检测方式。经过分析,基于分流器的直接式电流采样技术的电流传感器方案成本更低、精度更高,是汽车和能源存储***BMS应用的首选。分流器检测方式之所以成为首选,一方面是由于其较高的测量精度和相对较低的成本,另一方面是因为它测量方法简单,使用设备少、方便快捷。其测量原理是直接测量分流器两端的电压,再根据欧姆定律,用测得的电压除以分流器的电阻值,从而得到电路中的电流值。而霍尔传感器检测方式虽然结构简单,但其测量值随电流的变化较大。
发明内容
为了便捷高效的检测电流,本发明提供了一种电流测量分流器上位机校准***及方法,具体方案如下:
一种电流测量分流器上位机校准***,包括依次设置的:
串口识别判定模块,用于监听串口的通信数据;
浮点码数据转换模块,将电压数据转换为电流数据;
数据处理及excel模板自动生成模块,计算出电流偏差、电流波动度、电流均匀度后,自动保存至指定路径的excel文档中。
具体地说,所述串口识别判定模块首先解析出起始字符串,确定下位机发送报文进行握手之后;确认校验字符串,进行第二次握手;接着将所得字符串传输给编程环境下的串口定义数组;在定义完串口之后,开启串口并正确设置相应的参数,上位机读取串口通道的上传数据。
一种电流测量分流器上位机校准方法,包括以下步骤:
S1、确定分流器电流采集器向上位机所传字符串的起始位、数据位和校验位,当下位机信息无法得到时,串口识别判定模块监听串口的通信数据,将所得字符串用于定义上位机程序的串口通信方式,实现上下位机通讯;串口通信方式定义完毕后,调节串口在开启状态,串口参数设置准确等条件;最后上位机程序读取分流器若干个通道的数据;
S2、上位机通过串口识别判定模块所截取数据段的演算校对,验证出分流器电流采集器传输给上位机的机器码是否为IEEE标准的32位浮点码;使浮点码转换为10进制数;
S3、将电压与电流值进行转换,将转换后的10进制数的电压值转换成电流值;
S4、数据处理及excel模板自动生成模块参照ISO7637的技术要求计算出电流偏差、电流均匀度、电流波动度后,按照事先配置好的路径自动保存相应的excel文档中,并且可设定是否自动打印。
具体地说,步骤S1中,所述串口识别判定模块解析出起始位字符串为第一次握手,接着进行校验字符串为二次握手。
具体地说,所述上位机程序读取分流器16个通道的数据。
具体地说,步骤S3中将转换后的10进制数的电压值转换成电流值使用16bit模拟电压值电流值的分度表,所述分度表为B=[8.2,8.7,8.5,8.8,9.1,9.2.,9.2,9.6,9.0,10.0#-45~0……]表中共有50个采样数值,采用冒泡法先排序后查找,递进的确定最终值,直到电压值锁定在表格两个值的闭区间之内,根据表格两个值之差对应设定电流差值求出电流分度系数k,进而求出近似电流值。
具体地说,步骤S4中计算电流偏差的公式为:
ΔId=Id-Io (1)
式中:ΔId为电流偏差,单位为A(安培);Id为中心点n次测量的平均值,Io为设备显示电流平均值,A。
具体地说,电流均匀度计算:
ΔIu=∑ni=Iimax-Iimin)/n (2)
式中:ΔIu为电流均匀度,单位为A;n为测量次数;Iimax为各校准点第i次测得的最高电流,A;Iimin为各校准点第i次测得的最低电流,单位为A。
具体地说,电流波动度计算:
ΔIf=±(Iomax-Iomin)/2 (3)
式中:ΔIf为电流波动度,A;Iomax为中心点的最高电流,单位为A;Iomin为中心点的最低电流,A。
本发明的有益效果在于:该种16通道电流采样分流器,其工作原理是将分流器16个通道采集的16bit模拟电压值通过串口传输给上位机电脑,由相应软件处理转化为电流数据显示,操作员将数据手动记录在工作日志上,并参照ISO7637计算处理数据,每份记录手写耗时约1小时(一般要求每套采集试验设备校准时间为1小时)。为了提高采集记录的效率,特将数据的收集转化模块与自动生成模块耦合,成为一套一体化的采集收集分析***。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为***和方法的流程图。
图2是展示上述***和方法的软件界面图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种电流测量分流器上位机校准***,包括依次设置的
串口识别判定模块,用于监听串口的通信数据,在该方案中,串口识别判定模块调用串口监听助手“Serial PorIMoniIor”,首先解析出起始字符串,确定下位机发送报文进行握手之后;确认校验字符串,进行第二次握手。接着将所得字符串传输给编程环境下的串口定义数组,实现上下位机通讯。在定义完串口之后,开启串口并正确设置相应的参数。
浮点码数据转换模块,电流分流器在采集到电流数据之后,编码发送给上位机的是32位IEEE标准浮点码。串口助手Serial Por-MoniIor需要截取每段数据进行对比演算,浮点码数据转换模块将32位浮点码转换为10进制数的方式将采集到的电压值换算为相应的电流值,具体的为:将数据从高位到低位进行首尾对调之后,逆序排列之后转化为二进制数。将转换之后的数据定义为最高为正负符号位,剩余的位数分别右移再加1计算得出所求值。电阻箱通过标准对比可发现转换后的10进制数为电压值,要得到电流值,还需要制作16bit模拟电压与电流值分度表进行再次转换。
数据处理及excel模板自动生成模块,在将电压数据转换为电流数据后,参照ISO7637的技术要求计算出电流偏差、电流波动度、电流均匀度,计算出各项参数后,自动保存至指定路径的excel文档中,等待自动打印,节约人工成本。
一种电流测量分流器上位机校准方法,包括
S1、确定分流器电流采集器向上位机所传字符串的起始位、数据位和校验位,当下位机信息无法得到时,用串口监听工具Serial PorIMoniIor来监听串口的通信数据,所述串口识别判定模块解析出起始位字符串‘0002003C’(一次握手),接着进行校验字符串:‘02021856’(二次握手),并将所得字符串用于串口通信方式定义,可以删除实现上下位机通讯;串口通信方式定义完毕后,调节串口在开启状态,串口参数设置准确等条件。最后让Python主程序调用相应模块和函数读取分流器16个通道的数据;
S2、上位机保留通过对串口监听助手“Serial PorIMoniIor”所截取数据段的演算校对,验证出分流器电流采集器传输给上位机的机器码为IEEE标准的32位浮点码,浮点码转换为10进制数才可进行数据处理,本发明以3A 48 0C 62为例阐述转换原理:浮点码数据记录时高位在后,首先将3A 48 0C 62逆向排序为62 0C 48 3A(其高位在前),再将其转化为二进制010010110010101010000010-10001010最高位是符号位0表示是正值,后面的8位是指数位,转换为十进制为169再减162,结果为7,向右边移7位变化为0001010.1001001010001011最前面加一位1变为10001010.1000001010001111整数部分为10001010转为十进制168,小数部分100000-1010001111这里换算成1和0分别对应2的n次方形式,就是接下来的0对应2的-2次方……此部分是由相应的Python控制代码如完成操作下:
def Datatransform(self,interData):#PyIhon32位浮点码的实现
digiIs=((msbin&0x01)×256)+msbin
S3、将电压与电流值进行转换,在步骤S2中将32位浮点码转换为10进制数后,通过标准电阻箱对比可发现转换后的10进制数为电压值,要得到电流值,还需要制作16bit模拟电压值电流值分度表进行再次转换。16bit模拟冒泡排序查找法该种16bit模拟可标定的电流范围是-3.0~20.0A,
具体操作为:制作的电压值分度表如下:B=[8.2,8.7,8.5,8.8,9.1,9.2.,9.2,9.6,9.0,10.0#-45~0……]表中共有50个采样数值,采用冒泡法先排序后查找,递进的确定最终值,直到电压值锁定在表格两个值的闭区间之内,根据表格两个值之差对应5A求出电流分度系数k,进而求出近似电流值。此部分相应编程如下:
Figure BDA0003117298800000061
S4、将电压数据转换成电流数据后,参照ISO7637的技术要求计算出电流偏差、电流均匀度、电流波动度后,按照事先配置好的路径自动保存相应的excel文档中,并且可以设定是否自动打印,从而省去了人工操作;
其中电流偏差计算:
ΔId=Id-Io (1)
式中:ΔId为电流偏差,单位为A(安培);Id为中心点n次测量的平均值,Io为设备显示电流平均值,A。
此句话删除输入设备显示电流平均值Io,然后将15分钟的周期内(每1分钟采一次样)所测得的中心点电流值求平均值得到Id,按照式(1)求出电流偏差ΔId
电流均匀度计算:
ΔIu=∑ni=(Iimax-Iimin)/n (2)
式中:ΔIu为电流均匀度,单位为A(安培);n为测量次数;Iimax为各校准点第i次测得的最高电流,A;Iimin为各校准点第i次测得的最低电流,单位为A。这里设计用PyIhon语言编写出Ccolumn.max(),Ccolumn.Min()函数查找出每行数据中的最大值,最小值,并将每行最大、最小值,并且分别求差得15个数据采样点的差值,再将这15个差值求平均值得到电流均匀度ΔIu
电流波动度计算:
ΔIf=±(Iomax-Iomin)/2 (3)
式中:ΔIf为电流波动度,A;Iomax为中心点的最高电流,单位为A;Iomin为中心点的最低电流,A。这里设计用PyIhon语言编写出Rrow.Max(),Rrowmin()函数查找出前式中心点的电流最大、最小值,接着求差值后除以2就得电流均匀度ΔIf。等所有数据在计算机内存中处理计算完毕后,调用Python的win32com.clienI,win32com.clienI.dynamic模块,将所有数据存储至指定excel文档中,相应编程如下:
Figure BDA0003117298800000081
最终生成计量原始记录ouIpuI文件数据全部存储至指定路径、名称为‘ouIpuI.doc’的excel文档,打印该文档即得检定员所需的标定记录。
根据上述方法,对电流检测分流器溯源校准,在2015年可标定的电流范围是-30~200℃,根据规范要求,选定-3.0,0.0,5.0,10.0,20.0A五个校准点,同时使用标准霍尔电流计作为标准器,采用相对法进行校准,对电流检测分流器16个通道得出电流检测分流器最大误差±0.1A,校准结果不确定度U=0.3A(k=2)
Figure BDA0003117298800000091
从上可以看出,校准后的检测通道相对于未校准之前的数值均变小。
上述算法可在图2的基于python语言开发的分流器上位机校准软件中体现。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种电流测量分流器上位机校准***,其特征在于,包括依次设置的:
串口识别判定模块,用于监听串口的通信数据;
浮点码数据转换模块,将电压数据转换为电流数据;
数据处理及excel模板自动生成模块,计算出电流偏差、电流波动度、电流均匀度后,自动保存至指定路径的excel文档中。
2.根据权利要求1所述的一种电流测量分流器上位机校准***,其特征在于,所述串口识别判定模块首先解析出起始字符串,确定下位机发送报文进行握手之后;确认校验字符串,进行第二次握手;接着将所得字符串传输给编程环境下的串口定义数组;在定义完串口之后,开启串口并正确设置相应的参数,上位机读取串口通道的上传数据。
3.一种电流测量分流器上位机校准方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、确定分流器电流采集器向上位机所传字符串的起始位、数据位和校验位,当下位机信息无法得到时,串口识别判定模块监听串口的通信数据,将所得字符串用于定义上位机程序的串口通信方式,实现上下位机通讯;串口通信方式定义完毕后,调节串口在开启状态,串口参数设置准确等条件;最后上位机程序读取分流器若干个通道的数据;
S2、上位机通过串口识别判定模块所截取数据段的演算校对,验证出分流器电流采集器传输给上位机的机器码是否为IEEE标准的32位浮点码;使浮点码转换为10进制数;
S3、将电压与电流值进行转换,将转换后的10进制数的电压值转换成电流值;
S4、数据处理及excel模板自动生成模块参照ISO7637的技术要求计算出电流偏差、电流均匀度、电流波动度后,按照事先配置好的路径自动保存相应的excel文档中,并且可设定是否自动打印。
4.根据权利要求3所述的一种电流测量分流器上位机校准方法,其特征在于,步骤S1中,所述串口识别判定模块解析出起始位字符串为第一次握手,接着进行校验字符串为二次握手。
5.根据权利要求3所述的一种电流测量分流器上位机校准方法,其特征在于,所述上位机程序读取分流器16个通道的数据。
6.根据权利要求3所述的一种电流测量分流器上位机校准方法,其特征在于,步骤S3中将转换后的10进制数的电压值转换成电流值使用16bit模拟电压值电流值的分度表,所述分度表为B=[8.2,8.7,8.5,8.8,9.1,9.2.,9.2,9.6,9.0,10.0#-45~0……]表中共有50个采样数值,采用冒泡法先排序后查找,递进的确定最终值,直到电压值锁定在表格两个值的闭区间之内,根据表格两个值之差对应设定电流差值求出电流分度系数k,进而求出近似电流值。
7.根据权利要求3所述的一种电流测量分流器上位机校准方法,其特征在于,步骤S4中计算电流偏差的公式为:
ΔId=Id-Io (1)
式中:ΔId为电流偏差,单位为A(安培);Id为中心点n次测量的平均值,Io为设备显示电流平均值,A。
8.根据权利要求3所述的一种电流测量分流器上位机校准方法,其特征在于,电流均匀度计算:
ΔIu=∑ni=Iimax-Iimin)/n (2)
式中:ΔIu为电流均匀度,单位为A;n为测量次数;Iimax为各校准点第i次测得的最高电流,A;Iimin为各校准点第i次测得的最低电流,单位为A。
9.根据权利要求3所述的一种电流测量分流器上位机校准方法,其特征在于,电流波动度计算:
ΔIf=±(Iomax-Iomin)/2 (3)
式中:ΔIf为电流波动度,A;Iomax为中心点的最高电流,单位为A;Iomin为中心点的最低电流,A。
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