CN118294869A - 对电流进行标定的方法、应用、***、计算机程序产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对电流进行标定的方法，其包括：将电流的电流量程划分为多个电流区间；针对多个电流区间中的每个电流区间，分别确定相应的标定参量，其包括标定因子k和标定偏移量b，其中，获取来自参考电流装置的参考电流值I_REF并且获取来自电流检测装置的电流检测值I_MES，根据参考电流值I_REF和电流检测值I_MES确定标定参量，标定参量通过公式I_REF＝k*I_MES+b表示参考电流值I_REF和电流检测值I_MES的对应关系；针对多个电流区间中的每个电流区间，分别存储相应的标定参量。此外，本发明涉及一种应用、一种用于对电流进行标定的***以及一种计算机程序产品。通过本发明能够提高电流测量的精度。

Description

对电流进行标定的方法、应用、***、计算机程序产品

技术领域

本发明涉及电流测量技术领域。具体地，本发明涉及一种用于对电流进行标定的方法。此外，本发明涉及一种应用、一种用于对电流进行标定的***以及一种计算机程序产品。

背景技术

在电力***监测、电动机控制、新能源汽车等领域，准确地测量电流的重要性是不言而喻的。然而，由于电流传感器的非完全线性特性，常常导致电流测量结果并不准确。

因此，需要一种改进的方法来提高电流测量的精度。

发明内容

本发明所基于的任务在于，提供一种改进的对电流进行标定或校准的技术方案，从而在需要高精度电流测量的应用场景中以简单且可靠的方式有效地降低电流测量的误差、提高电流测量的精度。

该任务通过一种用于对电流进行标定的方法、一种根据本方面的方法的应用、一种用于对电流进行标定的***以及一种计算机程序产品得以解决。在下文中还将进一步地描述本发明的优选实施方式。

根据本方面的第一方面，提供一种用于对电流进行标定的方法，所述方法包括：

将所述电流的电流量程划分为多个电流区间；

针对所述多个电流区间中的每个电流区间，分别确定相应的标定参量，所述标定参量包括标定因子k和标定偏移量b，其中，获取来自参考电流装置的参考电流值I_REF并且获取来自电流检测装置的电流检测值I_MES，根据所述参考电流值I_REF和所述电流检测值I_MES确定所述标定参量，所述标定参量通过公式I_REF＝k*I_MES+b表示所述参考电流值I_REF和所述电流检测值I_MES的对应关系；和

针对所述多个电流区间中的每个电流区间，分别存储所述相应的标定参量。

根据本发明，通过标定不同电流区间的相应标定参数(标定因子k和标定偏移量b)，能够针对电流量程的不同范围进行个体化的、精确的修正，从而提高电流测量的精度。尤其是在电流传感器的非完全线性特性的情况下，这将是非常有利的。

根据本发明的一个优选实施方式设置，针对所述多个电流区间中的每个电流区间，使用两点法或线性拟合方法确定所述标定参量。

根据本发明的一个优选实施方式设置，在使用两点法的情况下，分别使用所述电流区间的两个端点。

根据本发明的一个优选实施方式设置，根据实际使用情况和/或根据所述标定参量对所述电流区间进行划分。

根据本发明的一个优选实施方式设置，根据所述标定参量将所述电流区间进一步细分和/或将所述电流区间合并。

根据本发明的一个优选实施方式设置，如果所述标定参量表明用于所述电流区间的偏差、例如均方差大于一预定阈值，则将所述电流区间进一步细分，和/或，如果所述标定参数表明用于相邻电流区间的标定参量的偏差小于一预定阈值，则将所述相邻电流区间合并。

根据本方面的第二方面，提供一种根据本发明的方法的应用，所述应用包括：

获取来自电流检测装置的电流检测值I_MES；

确定所述电流检测值I_MES所在的电流区间，并且确定所述电流区间的标定参量，所述标定参量包括标定因子k和标定偏移量b；和

根据所述标定参量确定经修正的电流修正值I，其中，I＝k*I_MES+b。

根据本发明的一个优选实施方式设置，通过将所述电流检测值I_MES与一个电流区间的两个端点进行比较或通过将所述电流检测值I_MES与相邻两个电流区间的相应的起始端点进行比较，确定所述电流检测值I_MES所在的电流区间。

根据本方面的第三方面，提供一种用于对电流进行标定的***，所述***被配置为实施根据本发明的方法和/或实施根据本发明的应用。

根据本方面的第四方面，提供一种计算机程序产品、例如计算机可读程序介质，所述计算机程序产品包括或存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被处理器运行时，所述计算机程序指令能够实施根据本发明的方法和/或能够实施根据本发明的应用。

在此，结合根据本发明的用于对电流进行标定的方法所描述的特征、细节和优点也适用于根据本发明的应用、根据本发明的用于对电流进行标定的***、以及根据本发明的计算机程序产品，并且反之亦然。

附图说明

下面通过参照附图更详细地描述本发明。附图示出：

图1示意性地示出根据本发明的用于对电流进行标定的方法F1及其应用F2的原理性方框图；和

图2示意性地示出根据本发明的用于对电流进行标定的***的原理性方框图。

具体实施方式

在图1中示意性地示出根据本发明的用于对电流进行标定的方法F1及其应用F2的原理性方框图。

在方法F1(标定流程)中，能够在步骤S1中划分电流区间，即将待标定的电流的量程或电流检测装置的量程划分为多个电流区间CI_j，其中，j＝1、2、…、N，其中，N≥2。在此，能够根据实际使用情况或凭借先验知识或以预先给定的步长对所述电流区间进行划分，例如在开始标定流程之前。替代地或附加地，能够根据在下文中将要详细阐述的标定参量的分布或变化过程对所述电流区间进行划分，例如在标定流程中或在标定流程结束之后。

在步骤S3中，针对所述多个电流区间中的每个电流区间，分别确定相应的标定参量，所述标定参量包括标定因子k_j和标定偏移量b_j。具体地，获取来自参考电流装置(例如高精度电流设备)的参考电流值I_REF并且获取来自电流检测装置(例如待标定的电流传感器)的电流检测值I_MES，根据所述参考电流值I_REF和所述电流检测值I_MES确定所述标定参量、即所述标定因子和所述标定偏移量。例如通过以下公式表示所述参考电流值I_REF和所述电流检测值I_MES的对应关系：

I_REF＝k_j*I_MES+b_j。

在一个实施例中，使用两点法确定所述标定参量、即所述标定因子k_j和所述标定偏移量b_j。优选地，在此能够使用相应的电流区间的两个端点。

在另一个实施例中，使用线性拟合方法确定所述标定参量、即所述标定因子k_j和所述标定偏移量b_j。换言之，在已划分的一个电流区间内，获取多个、例如几十个、几百个或者更多对参考电流值I_REF和电流检测值I_MES，并且借此在使用线性拟合方法的情况下确定所述标定因子k_j和所述标定偏移量b_j。

在步骤S5中，针对所述多个电流区间中的每个电流区间，分别存储所述相应的标定参量。例如，将标定因子k_j和标定偏移量b_j成对地相应于电流区间地写入存储单元中、尤其是控制器的存储单元中。

在此，应该理解的是，虽然在图1中示出的方法F1的原理性方框图以流程图的形式给出并且各个步骤S1、S3和S5按照箭头依次示出，但是这些步骤S1、S3和S5并不是必然按照箭头示出的顺序依次执行的。除非在本文中明确说明，否则这些步骤S1、S3和S5的执行顺序并没有受到严格的限制，而是可以以其它的顺序执行。此外，这些步骤S1、S3和S5的执行次数也没有受到严格的限制，而是可以根据需要多次执行。

例如，在一种可能的实施方式中，首先，使用以预先给定的步长将电流的量程划分为多个电流区间(步骤S1)。随后，例如使用两点法确定已划分的多个不同的电流区间的标定系数k_j和偏移量b_j，或者，例如使用线性拟合方法确定所述参考电流值I_REF和所述电流检测值I_MES的对应关系、即标定系数k_j和偏移量b_j(步骤S3)。最后，基于步骤S3的电流数据(所述参考电流值I_REF和所述电流检测值I_MES)和/或结果数据(标定系数k_j和偏移量b_j)再次执行步骤S1。在此，如果所述标定参量(k_j和b_j)表明用于一个电流区间的(所述参考电流值I_REF和所述电流检测值I_MES的计算值k_j*I_MES+b_j)偏差、例如均方差大于一预定阈值，则将所述一个电流区间进一步细分、例如二分，并且获得细分后的子电流区间(相应于步骤S1)；相应地，再次针对所述细分后的子电流区间确定所述相应的标定参量(相应于步骤S3)。由此，能够更有针对性地划分电流区间并且因而提高电流检测的精度。替代地或附加地，如果所述标定参数表明用于相邻的两个电流区间或连续多个电流区间的标定参量的偏差小于一预定阈值或者甚至相等，则将这些电流区间合并。由此，能够减少对存储单元的存储空间的要求。

在方法F2(修正流程)中，在步骤S02中，获取来自电流检测装置的电流检测值I_MES。

随后，在步骤S04中，软件修正模块确定所述电流检测值I_MES所在的电流区间CI_j。视电流区间CI_j的存储方式而定，在一种情况下，将所述电流检测值I_MES与一个电流区间CI_j的两个端点(起始端点和结束端点)进行比较；在另一种情况下，将所述电流检测值I_MES与相邻两个电流区间CI_j、CI_j+1的相应的起始端点进行比较。

在步骤S06中相应于所述电流区间CI_j的标定参量(所述标定参量包括标定因子k_j和标定偏移量b_j，其能够从存储单元中读出，如横向箭头示出的那样)确定经修正的电流修正值I＝k_j*I_MES+b_j。

最后，在步骤S08中，输出经修正的电流修正值I，用于后续处理。

接下来，对根据本发明的用于对电流进行标定的方法F1及其应用F2的一个具体示例进行阐述。

在标定流程F1中，首先，根据实际使用情况将电流划分为不同的电流区间，如在下表中所示：

随后，在每个电流区间内选择两个电流点、即两个参考电流值注入(优选地，选择电流区间的两个端点或所述两个端点附近的值)，并且读取电流检测装置检测到的电流检测值，根据两个端点处的所注入的参考电流值和检测到的电流检测值，通过求解二元一次方程，能够得到标定因子k_j和标定偏移量b_j。

具体地，以10A-50A这一电流区间CI₂为例：

1.通过高精度电流设备注入10A电流(参考电流值)，读取电流检测装置的电流检测值，在此，假设检测到的电流检测值为10.4A；

2.通过高精度电流设备注入49A电流(参考电流值)，读取电流检测装置的电流检测值，在此，假设检测到的电流检测值为49.5A。

由此，得到以下二元一次方程：

10.4*k₂+b₂＝10

49.5*k₂+b₂＝49

求解上述二元一次方程可得：

k₂＝(49-10)/(49.5-10.4)＝0.9974

b₂＝10-(10.4*0.9974)＝0.3927

通过相同的方法，能够得到所划分的所有电流区间的标定因子k_j和标定偏移量b_j。

最后，将标定因子k_j和标定偏移量b_j成对地写入控制器的存储单元中，该存储单元通常为EEPROM(Electrically Erasable Programmable read only memory，带电可擦可编程只读存储器)、NVM(non-volatile memory，非易失性存储器)、Dflash(Data flash)等。

在修正流程F2中，当电流检测装置获取电流检测值后，软件修正模块根据该电流测量值的大小，判断电流测量值处于哪个电流区间并且选择与该电流区间对应的标定因子k_j和标定偏移量b_j，以及，将电流检测装置检测到的电流检测值乘以所选择的标定因子k_j并加上所选择的标定偏移量b_j，从而计算并输出经修正的电流修正值I＝k_j*I_MES+b_j。

同样以10A-50A这一电流区间为例：

-假设电流检测装置获取的或检测到的电流检测值是32A；

-软件修正模块由此判断出电流检测值处于[10-50A)的电流区间CI₂；

-软件修正模块选择或使用与电流区间CI₂对应的标定参量k₂和b₂对32A的电流检测值进行修正；以及

-计算或输出经修正的电流I＝k₂*32+b₂＝0.9974*32-0.3927＝

31.5241A。

在图2中示意性地示出根据本发明的用于对电流进行标定的***的原理性方框图。

***包括电流检测装置11、例如电流传感器，该电流检测装置具有非完全线性特性。电流检测装置11构造为，在标定流程F1中、在(通过高精度电流设备注入的)给定的参考电流值I_REF下获取待标定的或检测到的电流测量值I_MES，以及，在修正流程F2中获取待修正的或当前检测到的电流测量值I_MES。

***还包括参考电流装置、例如高精度电流设备11’。参考电流装置11’构造为，在标定流程F1中，注入给定的参考电流值I_REF，尤其是电流区间的两个端点处的参考电流值。

***还包括标定装置、尤其是产线标定装置13。标定装置13至少包括第一控制单元(或一个或多个处理器)，并且能够实施根据本发明的标定方法F1，例如确定与各个电流区间CI_j对应的标定参量k_j和b_j以及将这些值存储到存储单元中。在此，存储单元尤其是(电流检测装置11的或与电流检测装置11在功能上连接的)控制器的存储单元。在此，存储单元例如是EEPROM、NVM、Dflash等。

***包括软件修正模块15。软件修正模块15至少包括第二控制单元(或一个或多个处理器)，并且能够实施根据本发明的修正方法F2，具体地：基于所获取的、来自电流检测装置的电流检测值I_MES确定所述电流检测值I_MES所在的电流区间，并且选择或确定所述电流区间的标定参量、即标定因子k和标定偏移量b，例如通过访问控制器的存储单元，以及，根据所述标定参量确定并输出经修正的电流修正值I＝k*I_MES+b。在此，软件修正模块15可以是电流传感器11的组成部分，也可以是与电流传感器11在功能上连接的控制单元或控制模块，在此不做限制。

总之，根据本发明，尤其是针对电流传感器的非完全线性特性，对不同的电流区间的参数(因子和偏移量)分别进行标定，从而能够分区间地对测得的电流进行修正。由此提高了电流测量的精度。这尤其是在需要高精度的电流测量的领域中是十分重要的，例如动力电池(例如电池管理***)、电力***、工业自动化以及其他相关领域。此外，根据本发明的方法能够有利地在下线(End of Line，EOL)时实施，然而，能够想到的是，本发明不限于此，而是能够以合适的方式在其他情况下用于对电流测量进行标定或校准。

尽管在此详细描述了本发明的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本发明的范围构成限制。在不偏离本发明的核心和范围的前提下，可以提出各种替换方案和修改方案。

Claims (10)

1.一种用于对电流进行标定的方法，所述方法包括：

将所述电流的电流量程划分为多个电流区间；

针对所述多个电流区间中的每个电流区间，分别确定相应的标定参量，所述标定参量包括标定因子k和标定偏移量b，其中，获取来自参考电流装置的参考电流值I_REF并且获取来自电流检测装置的电流检测值I_MES，根据所述参考电流值I_REF和所述电流检测值I_MES确定所述标定参量，所述标定参量通过公式I_REF＝k*I_MES+b表示所述参考电流值I_REF和所述电流检测值I_MES的对应关系；和

针对所述多个电流区间中的每个电流区间，分别存储所述相应的标定参量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，针对所述多个电流区间中的每个电流区间，使用两点法或线性拟合方法确定所述标定参量。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，在使用两点法的情况下，分别使用所述电流区间的两个端点。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，根据实际使用情况和/或根据所述标定参量对所述电流区间进行划分。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，根据所述标定参量将所述电流区间进一步细分和/或将所述电流区间合并。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，如果所述标定参量表明用于所述电流区间的偏差、例如均方差大于一预定阈值，则将所述电流区间进一步细分，和/或，如果所述标定参数表明用于相邻电流区间的标定参量的偏差小于一预定阈值，则将所述相邻电流区间合并。

7.一种根据权利要求1至6中任一项所述的方法的应用，所述应用包括：

获取来自电流检测装置的电流检测值I_MES；

确定所述电流检测值I_MES所在的电流区间，并且确定所述电流区间的标定参量，所述标定参量包括标定因子k和标定偏移量b；和

根据所述标定参量确定经修正的电流修正值I，其中，I＝k*I_MES+b。

8.根据权利要求7所述的应用，其中，通过将所述电流检测值I_MES与一个电流区间的两个端点进行比较或通过将所述电流检测值I_MES与相邻两个电流区间的相应的起始端点进行比较，确定所述电流检测值I_MES所在的电流区间。

9.一种用于对电流进行标定的***，所述***被配置为实施根据权利要求1至6中任一项所述的方法和/或实施根据权利要求7或8所述的应用。

10.一种计算机程序产品、例如计算机可读程序介质，所述计算机程序产品包括或存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被处理器运行时，所述计算机程序指令能够实施根据权利要求1至6中任一项所述的方法和/或能够实施根据权利要求7或8所述的应用。