一种电池管理系统的电压测量方法和装置

摘要

本发明提供一种电池管理系统的电压测量方法和装置，所述方法包括：基于电池电压信号和参考电压获取初始电压测量值；接收电压采样积分周期的设定值，并以第一时间间隔连续获取电池的实时温度测量值；计算设定值与第一时间间隔的比值；根据比值确定对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔，并得到对连续获取的实时温度测量值的抽取值；根据抽取值的总个数确定计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数，并计算抽取值的平均值；根据实时温度测量值的抽取值的平均值、电压校准计算公式和校准参数计算得到与每一抽取值的平均值对应的电压校准值；基于每一抽取值的平均值对应的电压校准值和抽取值的平均值的个数计算得到经过校准后的电压测量值。

权利要求

1.一种电池管理系统的电压测量方法，包括以下步骤：

基于电池电压信号和参考电压获取初始电压测量值；

接收电压采样积分周期的设定值，并以第一时间间隔连续获取电池的实时温度测量值；

计算所述设定值与所述第一时间间隔的比值；

根据所述比值确定对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔，并得到对连续获取的实时温度测量值的抽取值；

根据所述抽取值的总个数确定计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数，并计算相应的抽取值的平均值；

根据实时温度测量值的抽取值的平均值、电压校准计算公式和校准参数计算得到与每一个抽取值的平均值对应的电压校准值；

基于所述每一个抽取值的平均值对应的电压校准值和抽取值的平均值的个数计算得到与一个电压采样积分周期对应的经过校准后的电压测量值；

其中，所述电压校准计算公式为：

所述校准参数包括：VMraw为初始电压测量值，N为初始电压测量值的量化位宽，Offset(T)为与温度相关的模数转换器补偿偏移误差，Gain(T)为与温度相关的模数转换器增益误差，Vref(T)为与温度相关的参考电压，MA为对电压信号的量程与参考电压的比值。

2.根据权利要求1所述的电池管理系统的电压测量方法，其特征在于，所述电压采样积分周期的设定值与所述第一时间间隔的比值为2的(n‑1)次方，n为正整数。

3.根据权利要求1所述的电池管理系统的电压测量方法，其特征在于，所述对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔、计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数和抽取值的平均值的个数的乘积等于所述电压采样积分周期的设定值与所述第一时间间隔的比值。

4.根据权利要求2所述的电池管理系统的电压测量方法，其特征在于，当n＝1时，所述对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔与所述第一时间间隔相同；所述计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数为1；所述抽取值的平均值的个数为1。

5.根据权利要求2所述的电池管理系统的电压测量方法，其特征在于，当2≤n≤5时，所述对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔与所述第一时间间隔相同；所述计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数为1；所述抽取值的平均值的个数为2的(n‑1)次方。

6.根据权利要求2所述的电池管理系统的电压测量方法，其特征在于，当6≤n≤9时，所述对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔与所述第一时间间隔相同；所述计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数为2的(n‑5)次方；所述抽取值的平均值的个数为2的4次方。

7.根据权利要求2所述的电池管理系统的电压测量方法，其特征在于，当10≤n≤15时，所述对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔为所述第一时间间隔的2的(n‑9)次方倍；所述计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数为2的4次方；所述抽取值的平均值的个数为2的4次方。

8.根据权利要求1所述的电池管理系统的电压测量方法，其特征在于，所述参考电压包括齐纳电压提供的参考电压或带隙电压类型的参考电压。

9.一种电池管理系统的电压测量装置，包括：

基础测量模块，被配置为：基于电池电压信号和参考电压获取初始电压测量值；

控制器，用于控制发送电压采样积分周期的设定值和传输电压测量的校准参数；

滑动抽取平均滤波模块，被配置为：

接收电压采样积分周期的设定值，并以第一时间间隔连续获取电池的实时温度测量值；

计算所述设定值与所述第一时间间隔的比值；

根据所述比值确定对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔，并得到对连续获取的实时温度测量值的抽取值；

根据所述抽取值的总个数确定计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数，并计算相应的抽取值的平均值；

电压测量校准引擎，被配置为：

根据实时温度测量值的抽取值的平均值、电压校准计算公式和校准参数计算得到与每一个抽取值的平均值对应的电压校准值；

第二平均滤波模块，被配置为：

基于所述每一个抽取值的平均值对应的电压校准值和抽取值的平均值的个数计算得到与一个电压采样积分周期对应的经过校准后的电压测量值；

所述基础测量模块、控制器、电压测量校准引擎、滑动抽取平均滤波模块和第二平均滤波模块之间通过网络通信实现数据和指令的传输；

其中，所述电压校准计算公式为：

所述校准参数包括：VMraw为初始电压测量值，N为初始电压测量值的量化位宽，Offset(T)为与温度相关的模数转换器补偿偏移误差，Gain(T)为与温度相关的模数转换器增益误差，Vcref(T)为与温度相关的参考电压，MA为对电压信号的量程与参考电压的比值。

10.根据权利要求9所述的电池管理系统的电压测量装置，其特征在于，所述基础测量模块包括△‑∑模数转换器和积分器。

11.根据权利要求9所述的电池管理系统的电压测量装置，其特征在于，所述电压采样积分周期的设定值与所述第一时间间隔的比值为2的(n‑1)次方，n为正整数。

12.根据权利要求9所述的电池管理系统的电压测量装置，其特征在于，所述对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔、计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数和抽取值的平均值的个数的乘积等于所述电压采样积分周期的设定值与所述第一时间间隔的比值。

说明书

一种电池管理系统的电压测量方法和装置

技术领域

[0001] 本发明主要涉及信息技术领域，尤其涉及一种电池管理系统的电压测量方法和装置。

背景技术

[0002] 电池电压是电池重要的状态参数，尤其在新能源电动汽车领域，锂电池电压是基本的监测指标之一，电压监测对新能源电动汽车无论在充电场景、行驶场景或停驶场景的风险预警尤其重要，所以对电池组件的高精度电压测量提出了更高要求。

[0003] 本申请涉及的信息技术领域，更具体的电池管理系统技术领域，针对高精度电压测量场景，环境温度是构成电压测量精度误差的一个重要因素。同时不可避免存在一些极端场景，由于自然因素或人为因素导致电池工作的环境温度发生短时间内的剧烈变化，在这些极端场景下，如何消除环境温度剧烈变化对电压测量的影响，对于能否达成电池组件的高精度电压测量就显得尤为重要，也是能够针对电池组件进行实时风险预警的关键所在。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种电池管理系统的电压测量方法和装置，实现电池管理系统的电池电压精确、快速和便捷测量。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种电池管理系统的电压测量方法，包括以下步骤：基于电池电压信号和参考电压获取初始电压测量值；接收电压采样积分周期的设定值，并以第一时间间隔连续获取电池的实时温度测量值；计算所述设定值与所述第一时间间隔的比值；根据所述比值确定对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔，并得到对连续获取的实时温度测量值的抽取值；根据所述抽取值的总个数确定计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数，并计算相应的抽取值的平均值；根据实时温度测量值的抽取值的平均值、电压校准计算公式和校准参数计算得到与每一个抽取值的平均值对应的电压校准值；基于所述每一个抽取值的平均值对应的电压校准值和抽取值的平均值的个数计算得到与一个电压采样积分周期对应的经过校准后的电压测量值。

[0006] 在本发明的一实施例中，所述电压采样积分周期的设定值与所述第一时间间隔的比值为2的(n‑1)次方，n为正整数。

[0007] 在本发明的一实施例中，所述对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔、计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数和抽取值的平均值的个数的乘积等于所述电压采样积分周期的设定值与所述第一时间间隔的比值。

[0008] 在本发明的一实施例中，当n=1时，所述对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔与所述第一时间间隔相同；所述计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数为1；所述抽取值的平均值的个数为1。

[0009] 在本发明的一实施例中，当2≤n≤5时，所述对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔与所述第一时间间隔相同；所述计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数为1；所述抽取值的平均值的个数为2的(n‑1)次方。

[0010] 在本发明的一实施例中，当6≤n≤9时，所述对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔与所述第一时间间隔相同；所述计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数为2的(n‑5)次方；所述抽取值的平均值的个数为2的4次方。

[0011] 在本发明的一实施例中，当10≤n≤15时，所述对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔为所述第一时间间隔的2的(n‑9)次方倍；所述计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数为2的4次方；所述抽取值的平均值的个数为2的4次方。

[0012] 在本发明的一实施例中，所述电压校准计算公式为：

[0013]

[0014] 其中，所述校准参数包括： 为初始电压测量值，N为初始电压测量值的量化位宽， 为与温度相关的模数转换器补偿偏移误差， 为与温度相关的模数转换器增益误差，  为与温度相关的参考电压，MA为对电压信号的量程与参考电压的比值。

[0015] 在本发明的一实施例中，所述参考电压包括齐纳电压提供的参考电压或带隙电压类型的参考电压。

[0016] 本发明还提供一种电池管理系统的电压测量装置，包括：基础测量模块，被配置为：基于电池电压信号和参考电压获取初始电压测量值；控制器，用于控制发送电压采样积分周期的设定值和传输电压测量的校准参数；滑动抽取平均滤波模块，被配置为：接收电压采样积分周期的设定值，并以第一时间间隔连续获取电池的实时温度测量值；计算所述设定值与所述第一时间间隔的比值；根据所述比值确定对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔，并得到对连续获取的实时温度测量值的抽取值；根据所述抽取值的总个数确定计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数，并计算相应的抽取值的平均值；电压测量校准引擎，被配置为：根据实时温度测量值的抽取值的平均值、电压校准计算公式和校准参数计算得到与每一个抽取值的平均值对应的电压校准值；第二平均滤波模块，被配置为：基于所述每一个抽取值的平均值对应的电压校准值和抽取值的平均值的个数计算得到与一个电压采样积分周期对应的经过校准后的电压测量值；所述基础测量模块、控制器、电压测量校准引擎、滑动抽取平均滤波模块和第二平均滤波模块之间通过网络通信实现数据和指令的传输。

[0017] 在本发明的一实施例中，所述基础测量模块包括△‑∑模数转换器和积分器。

[0018] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：本申请的技术方案，能够显著提升极端温度变化场景下的电压测量精度，实现新能源汽车动力电池高精度电压测量要求，还可提升极端环境下新能源汽车动力电池检测可靠性，风险预警可靠性。同时，本申请方案的能够实现低成本、低时延和便于工程化。

附图说明

[0019] 附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本申请原理的作用。附图中：

[0020] 图1是本申请一实施例的电池管理系统的电压测量方法流程图。

[0021] 图2是本申请一实施例的电池管理系统的电压测量装置的组成示意图。

[0022] 图3是本申请一实施例的电池管理系统的电压测量装置的部分组成示意图。

[0023] 图4是本申请一实施例的电池管理系统的电压测量方法的实现过程示意图。

[0024] 图5是本申请一实施例的电池管理系统的电压测量方法的实现过程示意图。

[0025] 图6是本申请一实施例的电池管理系统的电压测量方法的实现过程示意图。

[0026] 图7是本申请一实施例的电池管理系统的电压测量方法的实现过程示意图。

[0027] 图8是一种方案的电池电压测量结果示意图。

[0028] 图9是本申请一实施例的电池管理系统的电压测量方法和装置的测量结果示意图。

[0029] 图10是本申请一实施例的齐纳管在不同温度下的I‑V（电流‑电压）曲线。

具体实施方式

[0030] 为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

[0031] 如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

[0032] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

[0033] 此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

[0034] 本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或下面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，或将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

[0035] 本申请的实施例描述电池管理系统的电压测量方法和装置。

[0036] 本申请中的电池管理系统的电压测量方法例如应用于车规级电池管理系统（BMS，Battery Management System），这一系统实现了对新能源汽车的动力电池的电压、温度、阻抗等参数的实时监控。同时，考虑到车载环境的复杂性，温度的急剧变化会对电池管理系统的电压测量参数的准确性带来挑战。

[0037] 图1是本申请一实施例的电池管理系统的电压测量方法流程图。

[0038] 参考图1，电池管理系统(Battery Management System，BMS)的电压测量方法包括，步骤101，基于电池电压信号和参考电压获取初始电压测量值；步骤102，接收电压采样积分周期的设定值，并以第一时间间隔连续获取电池的实时温度测量值；步骤103，计算所述设定值与所述第一时间间隔的比值；步骤104，根据所述比值确定对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔，并得到对连续获取的实时温度测量值的抽取值；步骤105，根据所述抽取值的总个数确定计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数，并计算相应的抽取值的平均值；步骤106，根据实时温度测量值的抽取值的平均值、电压校准计算公式和校准参数计算得到与每一个抽取值的平均值对应的电压校准值；步骤107，基于所述每一个抽取值的平均值对应的电压校准值和抽取值的平均值的个数计算得到与一个电压采样积分周期对应的经过校准后的电压测量值。

[0039] 图2是本申请一实施例的电池管理系统的电压测量装置的组成示意图。图3是本申请一实施例的电池管理系统的电压测量装置的部分组成示意图。

[0040] 具体地，参考图2，电池管理系统的电压测量装置200例如包括基础测量模块201、控制器210(即MCU)和电压测量校准模块203。电池管理系统还可包括存储器（memory），与控制器连接，并接收控制器的控制信号进行储存数据的收发。

[0041] 参考图3，电压测量校准模块203包括滑动抽取平均滤波模块、电压测量校准引擎和第二平均滤波模块。

[0042] 基础测量模块、控制器、电压测量校准引擎、滑动抽取平均滤波模块和第二平均滤波模块之间通过网络通信实现数据和指令的传输。

[0043] 在一些实施例中，基础测量模块201被配置为基于电池电压信号和参考电压获取初始电压测量值。

[0044] 在一些实施例中，所述参考电压包括齐纳电压提供的参考电压或带隙电压类型的参考电压。掩埋式齐纳(Zener)电压基准随温度、时间以及其他工作条件变化情况下，能够提供较佳的稳定性。但是无论采用带隙电压基准，还是采用齐纳电压基准，均会受到环境温度突变的影响，而引入电压测量误差。所以对基于内置电压基准测得的数值进行优化，降低环境温度突变而引入的测量误差，对于提高电压测量精度至关重要。

[0045] 图10是本申请一实施例的齐纳管在不同温度下(温度高值、低值和典型值)的I‑V（电流‑电压）曲线。由于采用连续时间Delta‑Sigma ADC，采样和积分周期越长，意味着测量结果中的噪声越低，测量精度越高。所以，在满足电压测量响应灵敏度的系统要求的前提下，为了追求获得较高的测量精度，通常会设置较长的采样和积分周期。同时，如果在较长的采样和积分周期内，发生温度剧烈变化的情况，会严重影响该周期内的电压测量精度。在较长的采样积分周期和较快的温度变化情况下，电压测量误差远超需要满足的高精度测量要求，例如达到误差范围±2mV的高精度测量要求。

[0046] 在一些实施例中，基础测量模块包括△‑∑模数转换器（Delta‑Sigma ADC）和积分器。具体地，由Delta‑Sigma ADC实现对参考电压与被测对象电池组件的电压进行比较，并进行模数转换，输出比特流数据到积分器，积分器完成比特流数据的积分以得到初始电池电压测量数据，即初始电压测量值。

[0047] 而后，对于初始电压测量值，还需通过预先配置在Memory中的校准公式和校准参数对其进行校准，以获得较高精度的电压测量值，还包括校准不同批次芯片间ADC（模数转换器）性能差异对电压测量数据的影响。

[0048] 如前述，在步骤102，接收电压采样积分周期的设定值，并以第一时间间隔连续获取电池的实时温度测量值。

[0049] 在一些实施例中，所述电压采样积分周期的设定值与所述第一时间间隔的比值为2的(n‑1)次方，即2^( n‑1)，n为正整数。电压采样积分周期也可归属于校准参数。每一电压采样积分周期对应得到一个经过校准后的电压测量值。

[0050] 第一时间间隔也可称为温度采样积分周期或温度值采样积分周期(Temperature Integration Time/Sample)。实时温度测量值例如通过温度传感器获取。电池的实时温度测量值可指电池包（电池组）中的多个单体电池，或称为电芯的实时温度测量值。

[0051] 为使本申请的技术方案得到更为清晰的了解，结合具体数值参数本申请的技术方案。第一时间间隔例如为8.192ms（毫秒）。

[0052] 在一些实施例中，所述对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔、计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数和抽取值的平均值的个数的乘积等于所述电压采样积分周期的设定值与所述第一时间间隔的比值。

[0053] 图7是本申请一实施例的电池管理系统的电压测量方法的实现过程示意图。

[0054] 在步骤103，计算所述设定值与所述第一时间间隔的比值。

[0055] 在一些实施例中，当10≤n≤15时，即电压采样积分周期的设定值与所述第一时间9 10 13 14
间隔的比值为2、2 、…、2 或2 。

[0056] 在步骤104，根据所述比值确定对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔，并得到对连续获取的实时温度测量值的抽取值。例如，当电压采样积分周期的设定值与所述第一14
时间间隔的比值为2 (n=15)时，确定对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔为第一时间间隔的2的(n‑9) 次方倍，即2的6次方，64倍。即每间隔64个连续获取的实时温度测量值，抽
14
取一个值，作为对连续获取的实时温度测量值的抽取值。2  = 16384，当第一时间间隔，或
14
温度采样积分周期为8.192ms时，电压采样积分周期的设定值为2  * 8.192ms  = 
134217.728ms。一个电压采样积分周期内共对应16384个连续获取的实时温度测量值（例如为t1、t2、…、t16384）。

[0057] 图7中，M则为16384，T[M] = T[16384]，标示前一次电压采样积分周期(Voltage Integration Time/Sample)V[k‑2]至V[k‑1]的最后一个实时温度测量值。在当前一次电压采样积分周期V[k‑1]至V[k]（即滑动至下一周期），实时温度测量值从T[1]开始重新计数，T[1]、T[2] 、…、T[16384]即为前述的t1、t2、…、t16384。图7中的S值即取为64。在图7标示的实施例中，例如从T[1]、T[2] 、…、T[64]抽取T[64]作为第一个实时温度测量值的抽取值，从T[65]、T[66] 、…、T[128]抽取T[128]作为第一个实时温度测量值的抽取值，往后以此类推。此即为图7中的抽取处理的过程。

[0058] 在步骤105，根据所述抽取值的总个数确定计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数，并计算相应的抽取值的平均值。例如，当n = 15，且对连续获取的实时温度测量14
值的抽取间隔为第一时间间隔的64倍时，抽取值的总个数为2 除以64，即为256个（例如为ts1、ts2、…、ts256）。基于抽取值的总个数，确定计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数为2的4次方，即16，并计算相应的抽取值的平均值（例如为tsa1、tsa2、…、tsa16，其中，tsa1 = (ts1+ ts2+…+ ts16)/16，tsa2、…、tsa16以此类推）。此即为图7中的前置平均处理的过程。每一次前置平均处理需调用一次滑动抽取平均滤波模块。

[0059] 在步骤106，根据实时温度测量值的抽取值的平均值、电压校准计算公式和校准参数计算得到与每一个抽取值的平均值对应的电压校准值。在图7中对应为迭代调用校准引擎的过程。

[0060] 在一些实施例中，所述电压校准计算公式为：

[0061]

[0062] 所述校准参数包括： 为初始电压测量值，NR为初始电压测量值的量化位宽，为与温度相关的模数转换器补偿偏移误差，  为与温度相关的模数转换器增益误差，  为与温度相关的参考电压，MA为对电压信号的量程与参考电压的比值。

[0063] 关于电压信号的量程，如果电压信号的测量范围为1.2V‑6V，则电压信号的量程为4.8V。电压校准计算公式中的T值，在这时是实时温度测量值的抽取值的平均值（即为tsa1、tsa2、…、tsa16）。

[0064] 接下来，在步骤107，基于所述每一个抽取值的平均值对应的电压校准值和抽取值的平均值的个数计算得到与一个电压采样积分周期对应的经过校准后的电压测量值。例如，当n = 15，且对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔为第一时间间隔的64倍时，抽取14
值的总个数为2 除以64，即为256个。计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数为2的4次方，即16，故得到抽取值的平均值的个数为16。抽取值的平均值对应的电压校准值也为16个（例如包括V1、V2、…、V16，图7中标示为V_calibration[1]、V_calibration[2]、…、V_calibration[16]），每一个抽取值的平均值对应的电压校准值的计算需调用一次电压测量校准引擎。对16个所述抽取值的平均值对应的电压校准值作平均运算，得到与一个电压采样积分周期对应的经过校准后的电压测量值V_Result。在图7中即为后置平均处理的过程，具体可通过图3中的第二平均滤波模块的运行实现。

[0065] 参考前述的当10≤n≤15时的电池管理系统的电压测量方法的实现过程，当6≤n≤9时，所述对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔与所述第一时间间隔相同；所述计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数为2的(n‑5)次方；所述抽取值的平均值的个数为2的4次方。

[0066] 当6≤n≤9时，电压采样积分周期的设定值与所述第一时间间隔的比值为25、26、278
或2。

[0067] 图6是本申请一实施例的电池管理系统的电压测量方法的实现过程示意图。在图6中，因对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔与第一时间间隔相同，因此每一次获取的实时温度测量值直接作为抽取值的平均值的数值，故抽取过程不再特别示出。计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数为2的(n‑5)次方，即为图6中的N值，例如，当n=9时，N 为 2的4次方，即为16，即计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数为16；当n=8时，N 为 2的3次方，即为8，即计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数为8。前置平均处理的过程例如通过图3中的滑动抽取平均滤波模块的运行实现。后续的实现过程参考图7相关的描
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述。图6中的M取值为2、2、2或2，即32、64、128或256。

[0068] 类似地，当2≤n≤5时，所述对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔与所述第一时间间隔相同；所述计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数为1；所述抽取值的平均值的个数为2的(n‑1)次方。

[0069] 当2≤n≤5时，电压采样积分周期的设定值与所述第一时间间隔的比值为21、22、234
或2。

[0070] 图5是本申请一实施例的电池管理系统的电压测量方法的实现过程示意图。在图5中，因对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔与所述第一时间间隔相同，并且计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数为1，故抽取过程和前置平均处理过程不再特别示出。计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数为1，换言之，一个抽取值的平均值是该抽取
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值本身。为便于本申请方案的表述统一，作前述的定义。图5中的M取值为2 、2、2或2 ，即2、
4、6或8。图5中后续的迭代调用校准引擎的过程和后置平均处理的过程与图6或图7类似，分别可由图3中的电压测量校准引擎和第二平均滤波模块的运行实现。

[0071] 当n=1时，所述对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔与所述第一时间间隔相同；所述计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数为1；所述抽取值的平均值的个数为1。

[0072] 当n=1时，电压采样积分周期的设定值与所述第一时间间隔的比值为20，即为1。此时，电压采样积分周期的设定值与第一时间间隔相等。即电压采样积分周期(Voltage Integration Time/Sample)与温度采样积分周期(Temperature Integration Time/Sample)相等。例如，当温度采样积分周期为8.192ms时，电压采样积分周期的设定值也为8.192ms。

[0073] 图4是本申请一实施例的电池管理系统的电压测量方法的实现过程示意图。在图4中，因对连续获取的实时温度测量值的抽取间隔与所述第一时间间隔相同；所述计算一次抽取值的平均值所需的抽取值的个数为1；所述抽取值的平均值的个数为1，且实际上，电压采样积分周期与温度采样积分周期相等，因此每一个实时温度测量值可直接用于计算电池电压校准计算，即带入前述的电压校准计算公式，结合相应的校准参数，得到与一个电压采样积分周期对应的经过校准后的电压测量值。即，此时在单个周期的电压测量过程中，电压测量校准引擎仅需调用一次，因此也无需进行校准数据的后置平均值处理，直接输出校准后数值作为本次的最终电压测量结果即可。图4中的图示亦有相应简化，未再示出调用校准引擎的过程。

[0074] n取其他正整数值时，可参考前述的方案实现过程进行电池电压测量与校准过程。

[0075] 图9是本申请一实施例的电池管理系统的电压测量方法和装置的测量结果示意图。图8是一种方案的电池电压测量结果示意图。图8对应的方案例如为电压测量校准模块只包括电压测量校准引擎，不包括滑动抽取平均滤波模块和第二平均滤波模块。

[0076] 参考图8和图9，在类似的温度变化环境(T)中，本申请方案实施前，电压测量误差(Error)接近12mV，本申请方案实施后，电压测量误差约1.33mV，满足±2mV的高精度电压测量要求。

[0077] 本申请的技术方案提供了一种在温度剧烈变化的极端场景下，能够显著提高BMS电压测量精度且兼具实现低成本低复杂度的电池管理系统的电压测量方法，也可称为电池管理系统的电压测量温度补偿方法（温度补偿指对受温度波动而导致的误差进行补偿，以减小误差值）。

[0078] 相较于本申请的技术方案，如果电池管理系统的电压测量装置只包含前置的平均滤波器或只包括后置的平均滤波器，在工程实现时，将面临较大的资源和功耗花费。

[0079] 具体地，如果仅采用前级的平均滤波器（在图3中去除第二平均滤波模块，并将滑动抽取平均滤波模块改为平均滤波器），则对整个电压采样积分时间内的所有实时温度测量值进行平均滤波，这样在整个电压采样积分时间内得到一个温度平均值，并用于电压测量校准引擎中的温度补偿计算，能够较大提高在温度快速变化场景下的电压测量精度；仅采用后级的平均滤波器（在图3中去除滑动抽取平均滤波模块），则对整个电压采样积分时间内的所有实时温度测量值均进行电压测量校准计算，然后对整个电压采样积分时间内计算得到的所有电压测量校准值进行平均滤波，能够极大提高在温度快速变化场景下的电压测量精度。

[0080] 然而，对于电压采样积分周期较长的情形，例如一个电压采样积分周期对应有数百个、数千个，或前述的16384个温度采样点值，这时，电池管理系统的电压测量装置只包含前置的平均滤波器或只包括后置的平均滤波器的方案，将面临较大的资源和功耗花费，不利于方案的工程化实现。

[0081] 具体地，如果采用前置过滤器，需要支持最多16384个温度采样点值进行求和及平均值计算；如采用后置过滤器，需要针对每个温度采样点，迭代调用电压测量校准引擎进行校准计算，需要最多支持16384次引擎调用，之后需要支持最多16384个校准值进行求和及平均值计算。

[0082] 由此可见，无论采用单独增加前置过滤器或者单独增加后置过滤器的方法，至少需要增加16384 bit（位）的Flip‑Flop（触发器），均会对工程实现时的芯片面积带来极大挑战；尤其是单独增加后置过滤器的方法，因为需要迭代调用校准引擎多达16384次，额外增加处理时延16384x8μs（单次校准处理时延的估算值）=131.072ms，所以会极大增加处理时延和功耗。

[0083] 而本申请的技术方案，通过前置的滑动抽取平均滤波模块和后置的第二平均滤波模块的复合使用，并进行前述的滑动抽取平均滤波过程和第二平均滤波过程，从而既实现极大提高在温度快速变化场景下的电压测量精度，亦提高方案在工程化实现时的可行性。

[0084] 如下的表1是本申请一实施例的电池管理系统的电压测量装置进行工程化实现时需消耗的逻辑资源的统计表。其中，电压值位宽（指二进制位宽）例如为16。新增的逻辑资源相较于电池管理系统上万或更多的Flip‑Flop（触发器）的消耗，占比很低。并且，在逻辑运算时，由于除法可采用除以2的若干次方的方式，所以只需简单的加法和移位截位操作处理即可。关于处理过程的时延，由于校准引擎可通过串行迭代执行的方式，所以需要增加的处理时延为16次x8μs=128μs，由此可见，处理时延亦极小，特别是与前述的131.072ms相比，相差若干个数量级。

[0085] 表1

[0086]

[0087] 本申请的电池管理系统的电压测量方法和装置，能够显著提升极端温度变化场景下的电压测量精度，实现新能源汽车动力电池高精度电压测量要求，还可提升极端环境下新能源汽车动力电池检测可靠性，风险预警可靠性。此外，本申请的方案还可实现方案实施低成本、低时延、便于工程化。

[0088] 本申请的技术方案可根据对测量精度的需要，进行计算和校准方式的灵活选用，例如一些工规级（工业应用）场景中，其对电池电压测量的精度低于例如±2mV的要求，则可根据需要设定n值，简化计算过程，提高相应系统的综合性能。

[0089] 本申请的一些方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件（包括固件、常驻软件、微码等）执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。处理器可以是一个或多个专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）、数字信号处理器件（DAPD）、可编程逻辑器件（PLD）、现场可编程门阵列（FPGA）、处理器、控制器、微控制器、微处理器或者其组合。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。例如，计算机可读介质可包括，但不限于，磁性存储设备（例如，硬盘、软盘、磁带……）、光盘（例如，压缩盘CD、数字多功能盘DVD……）、智能卡以及闪存设备（例如，卡、棒、键驱动器……）。

[0090] 计算机可读介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等等、或合适的组合形式。计算机可读介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、射频信号、或类似介质、或任何上述介质的组合。

[0091] 同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

[0092] 一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20%的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

[0093] 虽然本申请已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，在没有脱离本申请精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本申请的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。