信号采样方法、系统及车辆

摘要

本发明公开了一种信号采样方法、系统及车辆。其中，信号采样系统，包括：用于提供信号采样值的信号提供单元，其中，信号提供单元由第一电源供电；采样电路，采样电路分别与信号提供单元和第一电源相连，以获取信号提供单元的信号采样值和第一电源的电压；采样值处理单元，采样值处理单元与采样电路相连，用于根据第一电源的电压和第一基准电压的比值得到第一补偿参数，并根据第一补偿参数对信号采样值进行修正。本发明的信号采样系统可以有效提升信号采样值的精度，从而间接地提升了车辆的控制精度。

权利要求

1.一种车辆，其特征在于，包括：信号采样系统，所述信号采样系统包括：用于提供信号采样值的信号提供单元，其中，所述信号提供单元由第一电源供电；

采样电路，所述采样电路分别与所述信号提供单元和所述第一电源相连，以获取所述信号提供单元的信号采样值和所述第一电源的电压；

采样值处理单元，所述采样值处理单元与所述采样电路相连，用于根据所述第一电源的电压和第一基准电压的比值得到第一补偿参数，并根据所述第一补偿参数对所述信号采样值进行修正，所述采样值处理单元为MCU；

其中，所述采样值处理单元由第二电源供电，所述第二电源为所述车辆中已有模块的电源；

所述采样电路与所述第二电源相连，以获取所述第二电源的电压；

所述采样值处理单元还用于根据所述第二电源的电压和第二基准电压的比值得到第二补偿参数，并根据所述第二补偿参数对所述信号采样值进行进一步修正，以得到最终的信号采样值。

2.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述采样电路包括信号采样电路，所述信号采样电路包括：采样输入端和采样输出端；

滤波磁珠，所述滤波磁珠的一端与所述采样输入端相连；

第一分压滤波电路，所述第一分压滤波电路的一端与所述滤波磁珠的另一端相连；

第一跟随器，所述第一跟随器的一端与所述第一分压滤波电路的另一端相连，所述第一跟随器的另一端通过第一电阻与所述采样输出端相连；

位于所述第一电阻与所述采样输出端之间的第一滤波电路和第一钳位电路。

3.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述采样电路还包括电源电压采样电路，所述电源电压采样电路包括：电源电压输入端和电源电压输出端；

第二分压滤波电路，所述第二分压滤波电路的一端与所述电源电压输入端相连；

第二跟随器，所述第二跟随器的一端与所述第二分压滤波电路的另一端相连，所述第二跟随器的另一端通过第二电阻与所述电源电压输出端相连；

位于所述第二电阻与所述电源电压输出端之间的第二滤波电路和第二钳位电路。

4.根据权利要求3所述的车辆，其特征在于，所述电源电压采样电路包括电路结构相同的第一电源电压采样电路和第二电源电压采样电路，以分别采集所述第一电源的电压和所述第二电源的电压。

5.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述信号提供单元包括传感器和/或车辆的电子控制单元。

6.一种信号采样方法，其特征在于，应用于车辆，包括以下步骤：采样值处理单元获取信号提供单元的信号采样值和第一电源的电压，其中，所述信号提供单元由第一电源供电，所述采样值处理单元为MCU；

根据所述第一电源的电压和第一基准电压的比值得到第一补偿参数;根据所述第一补偿参数对所述信号采样值进行修正；

所述方法还包括：

所述采样值处理单元获取第二电源的电压，其中，所述采样值处理单元由第二电源供电，所述第二电源为所述车辆中已有模块的电源；

根据所述第二电源的电压和第二基准电压的比值得到第二补偿参数；

根据所述第二补偿参数对所述信号采样值进行进一步修正，以得到最终的信号采样值。

7.根据权利要求6所述的信号采样方法，其特征在于，所述第一补偿参数k1通过如下公式得到，所述公式为：k1=(AD1‑SET)/AD1；

其中，所述AD1为第一电源的电压，所述AD1‑SET为第一基准电压。

8.根据权利要求6或7所述的信号采样方法，其特征在于，所述第二补偿参数k2通过如下公式得到，所述公式为：K2=(AD2‑SET)/AD2；

其中，所述AD2第二电源的电压，所述AD2‑SET第二基准电压。

9.根据权利要求8所述的信号采样方法，其特征在于，所述最终的信号采样值AD‑final通过如下公式得到，所述公式为：AD‑final=AD3*k1*k2，

其中，所述AD3为信号采样值。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有信号采样程序，其特征在于，该信号采样程序被处理器执行时实现权利要求6‑9任一项所述的信号采样方法。

说明书

信号采样方法、系统及车辆

技术领域

[0001] 本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种信号采样方法、系统及车辆。

背景技术

[0002] 随着电动汽车的日益智能化，用户对车辆的性能要求也越来越高，比如对车辆扭矩控制和响应的准确度要求越来越高，而这准确度的高低和信号的采样精度息息相关，通常情况下，成本较低的采样方法其精度也较低，如果要求较高的采样精度，其电路的成本也会响应增加很多。

[0003] 例如：由于成本较低的传感器(例如电流霍尔等)和控制单元(MCU，例如DZ60)等其本身内部无电源基准源，而是使用外部供电电源作为其自身电源基准源进行采样或控制，通常情况下，出于成本或者空间的考虑，一般不会给每个传感器和MCU等单独设计一个高精度的电源，而是借用其他已有模块的电源，这样多个模块使用一个电源，由于电路器件的差异，很难保证大批量电路板中每块电路板的电源电压都保持一致，这样就会造成采样电压的不一致性，即采样精度变低，而电路板用于控制的程序是相同的，因此会造成车辆的控制精度降低。

[0004] 出于车辆控制和响应精度的考虑，也有的会选用内部自带电源基准源的传感器和MCU等，由于传感器或者MCU供应商等要将单独的高精度的电源基准源集成到传感器或MCU等中，这样虽然精度得到了保障，但是会造成成本的提升。

发明内容

[0005] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

[0006] 为此，本发明的第一个目的在于提出一种信号采样系统。该信号采样系统可以有效提升信号采样值的精度，从而间接地提升了车辆的控制精度。

[0007] 本发明的第二个目的在于提出一种车辆。

[0008] 本发明的第三个目的在于提出一种信号采样方法。

[0009] 本发明的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。

[0010] 为了实现上述目的，本发明的第一方面的实施例公开了一种信号采样系统，包括：用于提供信号采样值的信号提供单元，其中，所述信号提供单元由第一电源供电；采样电路，所述采样电路分别与所述信号提供单元和所述第一电源相连，以获取所述信号提供单元的信号采样值和所述第一电源的电压；采样值处理单元，所述采样值处理单元与所述采样电路相连，用于根据所述第一电源的电压和第一基准电压的比值得到第一补偿参数，并根据所述第一补偿参数对所述信号采样值进行修正。

[0011] 根据本发明实施例的信号采样系统，可以有效提升信号采样值的精度，从而间接地提升了车辆的控制精度。

[0012] 本发明的第二方面的实施例公开了一种车辆，包括：根据上述第一方面的实施例所述的信号采样系统。该车辆具有信号采样值的精度高的优点，从而间接地提升了车辆的控制精度。

[0013] 本发明的第三方面的实施例公开了一种信号采样方法，包括以下步骤：采样值处理单元获取信号提供单元的信号采样值和第一电源的电压，其中，所述信号提供单元由第一电源供电；根据所述第一电源的电压和第一基准电压的比值得到第一补偿参数；根据所述第一补偿参数对所述信号采样值进行修正。

[0014] 根据本发明实施例的信号采样方法，可以有效提升信号采样值的精度，从而间接地提升了车辆的控制精度。

[0015] 本发明的第四方面的实施例公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有信号采样程序，其特征在于，该信号采样程序被处理器执行时实现上述的第三方面的实施例所述的信号采样方法。

附图说明

[0016] 图1是根据本发明一个实施例的信号采样系统的结构框图；

[0017] 图2是根据本发明一个实施例的信号采样系统的示意图；

[0018] 图3是根据本发明一个实施例的信号采样系统的信号采样电路的电路图；

[0019] 图4是根据本发明一个实施例的第一电源电压采样电路的电路图；

[0020] 图5是根据本发明一个实施例的第二电源电压采样电路的电路图；

[0021] 图6是根据本发明一个实施例的车辆的结构框图；

[0022] 图7是根据本发明一个实施例的信号采样方法的流程图；

[0023] 图8是根据本发明另一个实施例的信号采样方法的流程图；

[0024] 图9是根据本发明再一个实施例的信号采样方法的流程图。

具体实施方式

[0025] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0026] 以下结合附图描述根据本发明实施例的信号采样方法、系统及车辆。

[0027] 图1是根据本发明一个实施例的信号采样系统的结构框图。

[0028] 如图1所示，并结合图2，根据本发明一个实施例的信号采样系统100，包括：信号提供单元110、采样电路120和采样值处理单元130。

[0029] 其中，信号提供单元110用于提供信号采样值，其中，信号提供单元110由第一电源140供电。采样电路120分别与信号提供单元110和第一电源140相连，以获取信号提供单元
110的信号采样值和第一电源140的电压。采样值处理单元130与采样电路120相连，用于根据第一电源140的电压和第一基准电压的比值得到第一补偿参数，并根据第一补偿参数对信号提供单元110提供的信号采样值进行修正。

[0030] 需要说明的是，信号提供单元110是通过外接的第一电源140进行供电的，通常情况下，出于成本或者空间的考虑，一般情况下不会给信号提供单元110单独设计一个高精度的电源，而是借用车辆中其它已有的模块的电源，这样，多个模块使用一个电源，节省了车辆的成本，即：省去了为每一个信号提供单元110内部配备独立的高精度的电源，进而降低了成本。

[0031] 其中，信号提供单元110包括但不限于车辆中的传感器和/或车辆的电子控制单元。

[0032] 在多个模块使用一个电源的情况下，由于电路器件的差异，很难保证大批量的电路板中每块电路板的电源电压都保持一致，因此，可能会造成采样电压的不一致性，即：信号采样值的采样精度变低，而基于信号采样值而用于控制车辆某些功能的程序是相同的，因此，会造成车辆的控制精度降低。所以，本发明的实施例中，采样值处理单元130用于根据第一电源140的电压和第一基准电压的比值得到第一补偿参数，并根据第一补偿参数对信号提供单元110提供的信号采样值进行修正，由此，保证了信号采样值的采样精度，间接地提升了车辆的控制精度。

[0033] 其中，第一电源电压AD1的计算公式是一次线性关系或者二次方关系(第一电源电压是可以检测采样得到的实际电压)，第一补偿参数k1可通过如下公式得到，公式为：

[0034] k1＝(AD1‑SET)/AD1；

[0035] 其中，AD1为第一电源的电压，AD1‑SET为第一基准电压。

[0036] 需要说明的是，AD1是经过采样电路120采样后的第一电源的电压，通过采样电路的采样通道进行采样时，通常对第一电源的实际电压进行放大，具体取决于放大倍数，即：两者之间一般成线性或者二次方关系，甚至N次方关系。

[0037] 其中，换算方法一般为：AD1计算方式包括：AD1＝ax+b或者AD1＝ax2+bx+c；AD1‑2 2
SET计算方式包括：AD1‑SET＝ax+b，或者，AD1‑SET＝ax+bx+c或者AD1‑SET＝ax+bx+c。

[0038] 在以上描述中，AD1可以通过采样得到，另外，a、b、c是常数，通常可根据传感器或者其他信号的规格书或特性来确定，通过上述两式可以得到AD1‑SET。

[0039] 另外，第一基准电压就是相关技术中的“传感器或者其他信号要求供电的电压，即为一个固定值”，它是传感器或者其他信号内部的基准电源值。可以预先得到。

[0040] 以传感器进行采样为例，先对传感器的供电电源(即第一电源140)与理想基准电源(即：第一基准电压)进行比较，如果不一致，则根据实际的供电电源(即：第一电源140的电压)和理想基准电源的比值计算第一补偿参数，并将传感器的信号采样值按照第一补偿参数进行换算，从而，最终得出准确的信号采样值。

[0041] 在以上示例中，例如第一电源140标定的是提供5V的电源，而由于电路器件的差异，提供的真实的电源可能与5V存在偏差，因此，在该示例中，第一基准电压可以设为5V。

[0042] 根据本发明实施例的信号采样系统，采样值处理单元可以在信号采样时对信号提供单元110的供电电源进行校准，并根据校准情况得出补偿参数，对信号采样值进行补偿，从而提升了信号的采样精度，进而，间接地提升了车辆的控制精度。

[0043] 在本发明的一个实施例中，采样值处理单元130由第二电源150供电。采样电路120与第二电源150相连，以获取第二电源150的电压。采样值处理单元130还用于根据第二电源150的电压和第二基准电压的比值得到第二补偿参数，并根据第二补偿参数对信号采样值进行进一步修正，以得到最终的信号采样值。

[0044] 需要说明的是，采样值处理单元130是通过外接的第二电源150进行供电的，通常情况下，出于成本或者空间的考虑，一般情况下不会给每一个采样值处理单元130(如车辆的电子控制单元MCU，Micro Controller Unit)单独设计一个高精度的电源，而是借用车辆中其它已有的模块的电源，这样，多个模块使用一个电源，节省了车辆的成本，即：省去了为每一个采样值处理单元130内部配备独立的高精度的电源，进而降低了成本。

[0045] 在多个模块使用一个电源的情况下，由于电路器件的差异，很难保证大批量的电路板中每块电路板的电源电压都保持一致，因此，可能会造成供电电压的不一致性，即：信号采样值的采样精度变低，而基于信号采样值而用于控制车辆某些功能的程序是相同的，因此，会造成车辆的控制精度降低。所以，本发明的实施例中，采样值处理单元130还用于根据第二电源150的电压和第二基准电压的比值得到第二补偿参数，并根据第二补偿参数对信号提供单元110提供的信号采样值进行修正，由此，进一步保证了信号采样值的采样精度，间接地提升了车辆的控制精度。

[0046] 其中，第二补偿参数k2通过如下公式得到，公式为：

[0047] K2＝(AD2‑SET)/AD2，

[0048] 其中，AD2为第二电源的电压，AD2‑SET为第二基准电压。

[0049] 第二基准电压就是相关技术中的“MCU要求供电的电压，即为一固定值”，它是MCU内部的基准电源值。可以预先得到。

[0050] 需要说明的是，AD2是经过采样电路120采样后的第二电源的电压，通过采样电路的采样通道进行采样时，通常对第二电源的实际电压进行放大，具体取决于放大倍数，即：两者之间一般成线性或者二次方关系，甚至N次方关系。

[0051] 换算方法一般为：AD2计算方式包括：AD2＝ax+b或者AD2＝ax2+bx+c；AD2‑SET计算2
方式包括：AD2‑SET＝ax+b或者AD2‑SET＝ax+bx+c。

[0052] 在以上描述中，AD2可以通过采样得到，另外，a、b、c是常数，通常可根据MCU的规格书或MCU内部电路来确定，通过上述两式可以得到AD2‑SET。

[0053] 另外，第二基准电压就是MCU或者MCU内部电路的基准电源值，即一个固定在值，可以预先得到。

[0054] 因此，最终的信号采样值AD‑final通过如下公式得到，公式为：

[0055] AD‑final＝AD3*k1*k2，

[0056] 其中，a、b为常数。例如：当信号采样值输入给采样值处理单元130(如MCU)时，先比较自身供电的电源(即：第二电源150)和理想基准电源(即：第二基准电压)进行比较，如果不一致，则根据实际供电电源(第二电源150的电压)和理想基准电源的比值计算出第二补偿参数，并将信号采样值按照第二补偿参数进行换算，最后得出准确的信号采样值。

[0057] 在以上示例中，例如第二电源140标定的是提供5V的电源，而由于电路器件的差异，提供的真实的电源可能与5V存在偏差，因此，在该示例中，第二基准电压可以设为5V。

[0058] 根据本发明实施例的信号采样系统，采样值处理单元可以在信号采样时对信号提供单元110的供电电源和采样值处理单元130的供电电源进行校准，并根据校准情况得出补偿参数，对信号采样值进行补偿，从而提升了信号的采样精度，进而，间接地提升了车辆的控制精度。

[0059] 如图3所示，在本发明的一个实施例中，采样电路120包括信号采样电路，信号采样电路包括：采样输入端112、采样输出端12、滤波磁珠CZ1、第一分压滤波电路、第一跟随器IC2和第一钳位电路。

[0060] 其中，滤波磁珠CZ1的一端与采样输入端112相连。第一分压滤波电路的一端与滤波磁珠CZ1的另一端相连。第一跟随器IC2的一端与第一分压滤波电路的另一端相连，第一跟随器IC2的另一端通过第一电阻R6与采样输出端12相连。第一钳位电路位于第一电阻R6与采样输出端12之间。

[0061] 具体地说，通过滤波磁珠CZ1滤除电路中的高频干扰信号。第一跟随器IC2在电路中起到了缓冲和隔离的作用。第一分压滤波电路包括电阻R4、电阻R5和电容C3，其中，电阻R4的一端与滤波磁珠CZ1相连，另一端与电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端接地。第一钳位电路包括二极管D2，二极管D2的管脚1和电源VCC相连，管脚2接地，管脚3与采样输出端12相连，第一钳位电路起到电压钳位的作用。信号采样电路还包括电容C4，其中，电容C4的一端与采样输出端12相连且另一端接地。

[0062] 如图4所示，采样电路120还包括电源电压采样电路，电源电压采样电路包括：电源电压输入端111、电源电压输出端11、第二分压滤波电路、第二跟随器IC1和第二钳位电路。

[0063] 其中，第二分压滤波电路的一端与电源电压输入端111相连。第二分压滤波电路包括电阻R1、电阻R2和电容C1。第二跟随器IC1的一端与第二分压滤波电路的另一端相连，第二跟随器IC2的另一端通过第二电阻R3与电源电压输出端11相连。第二钳位电路位于第二电阻R3与电源电压输出端11之间，第二钳位电路包括二极管D1，二极管D2的管脚1和电源VCC相连，管脚2接地，管脚3与电源电压输出端11相连。还包括：电容C2，电容C2的一端与电源电压输出端11相连，电容C2的另一端接地。

[0064] 该电源电压采样电路可以用来采集第一电源140的电压。同样，用来采集第二电源140的电压的电源电压采样电路与上述的电源电压采样电路相同。即：电源电压采样电路包括电路结构相同的第一电源电压采样电路(如图4所示)和第二电源电压采样电路(如图5所示)，以分别采集第一电源的电压和所述第二电源的电压。

[0065] 其中，电源电压输出端11、采样输出端12、电源电压输出端13与采样值处理单元130(如MCU)相连。

[0066] 可以理解的是，第二电源电压采样电路的电路结构与第一电源电压采样电路，此处不做赘述。

[0067] 根据本发明实施例的信号采样系统，可以有效提升信号采样值的精度，从而间接地提升了车辆的控制精度。

[0068] 图6是根据本发明一个实施例的车辆的结构框图。如图6所示，根据本发明一个实施例的车辆600，包括：根据上述任意一个实施例所述的信号采样系统100。该车辆具有信号采样值的精度高的优点，从而间接地提升了车辆的控制精度。

[0069] 需要说明的是，本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。

[0070] 图7是根据本发明一个实施例的信号采样方法的流程图。如图7所示，并结合图8和图9，根据本发明一个实施例的信号采样方法，包括以下步骤：

[0071] S701：采样值处理单元获取信号提供单元的信号采样值和第一电源的电压，其中，所述信号提供单元由第一电源供电。

[0072] S702：根据所述第一电源的电压和第一基准电压的比值得到第一补偿参数。

[0073] S703：根据所述第一补偿参数对所述信号采样值进行修正。

[0074] 其中，第一补偿参数k1通过如下公式得到，公式为：

[0075] k1＝(AD1‑SET)/AD1，

[0076] 其中，AD1为第一电源的电压，AD1‑SET为第一基准电压。

[0077] 进一步地，信号采样方法，还包括：所述采样值处理单元获取第二电源的电压，其中，所述采样值处理单元由第二电源供电；根据所述第二电源的电压和第二基准电压的比值得到第二补偿参数；根据所述第二补偿参数对所述信号采样值进行进一步修正，以得到最终的信号采样值。

[0078] 其中，第二补偿参数k2通过如下公式得到，所述公式为：

[0079] K2＝(AD2‑SET)/AD2，

[0080] 其中，AD2为第二电源的电压，AD2‑SET为第二基准电压。

[0081] 最终的信号采样值AD‑final通过如下公式得到，公式为：

[0082] AD‑final＝AD3*k1*k2，

[0083] 其中，所述AD3为信号采样值。

[0084] 具体来说，如图8所示，包括：

[0085] S01：MCU(即：采样值处理单元)接收到传感器或其他信号源的信号采样值；

[0086] S02：将其采样值按照传感器或其他信号供电电源的补偿参数1(第一补偿参数)进行换算，以保证信号采样值不受传感器或其他信号供电电源的影响从而保证其采样准确性。

[0087] S03：将其采样值按照MCU供电电源的补偿参数2(第二补偿参数)进行换算，以保证信号采样值不受MCU供电电源的影响从而保证其采样的准确性。

[0088] S04：信号采样值根据步骤S02和步骤S03的补偿和换算，得出最终的信号采样值。

[0089] 本发明实施例的信号采样方法，通过保证信号源和最终接收源MCU的供电电源和基准电源的一致性来确保信号采样的准确性。

[0090] 在具体实施中，为了提高信号采样的准确性，对信号采样进行补偿和换算，如图9所示，所述步骤S02和S03，具体包括：

[0091] 步骤S021以及步骤S031，MCU接收到传感器/其他信号或自身供电电源的采样值。

[0092] 步骤S022以及步骤S032，判断传感器/其他信号或自身供电电源是否是在基准电源的精度范围内；如果是，进入步骤S023以及S033，如果否，进入步骤S024以及S034；

[0093] 步骤S023以及步骤S033，不需要计算补偿参数，补偿参数为一设定值。

[0094] 步骤S024以及S034，根据供电电源采样值和基准电源值计算出补偿参数。

[0095] 本发明实施例的信号采样方法，通过保证信号源和最终接收源MCU的供电电源和基准电源的一致性来确保信号采样的准确性。

[0096] 需要说明的是，本发明实施例的方法的具体实现方式与本发明实施例的系统的具体实现方式类似，具体请参见系统部分的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。

[0097] 进一步地，本发明的实施例公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有信号采样程序，该信号采样程序被处理器执行时实现上述任意一个实施例所述的信号采样方法。

[0098] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

[0099] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。