一种用于精密控制的微电流补偿方法及系统与流程

本发明涉及精密电信号控制技术领域，具体涉及一种用于精密控制的微电流补偿方法及系统。

背景技术：

开关电源技术具有非常好的能源效率，市场发展非常迅速。在开关电源中，尤其是电池测试行业，基本上都是用于数字开关电源技术开发的相关产品；这其中做的好的厂家都会使用到hrpwm(高分辨率脉宽控制器)；由于hrpwm自身的限制，设备做到0.05％已经非常不错，再进一步追求0.02％，控制粒度也无法满足需求。

目前高精度电池测试仪器主要以线性电源为主，比如现有的m340ag340a，国外的maccorm4200系列等设备，都是线性电源的，精度在0.02％或者0.01％这个级别；开关电源的电池测试设备主流以蓝电bts5000/6000系列，新威的es系列，maccor的s4000系列等，精度都在0.05％级别；再高精度的开关电源设备也受限于开关电源的几个特有问题而没有出现过。

电池测试设备主流的开关频率在150k左右，这就导致hrpwm的控制粒度只有0.003％，这种控制粒度，去实现0.02％的控制精度，基本上不现实，因为偶尔部分器件的非线性，就会导致控制精度出问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于精密控制的微电流补偿方法及系统，解决了以上所述的电池测试仪器的精度有限的技术问题。

本发明为解决上述技术问题提供了一种用于精密控制的微电流补偿方法，包括：

s1，在主电源回路上并联辅助电源形成主电流控制输出支路及辅电流输出支路，所述主电流控制输出支路及辅电流输出支路并联后输出至目标对象；

s2，根据预设电流大小控制所述主电流控制输出支路控制输出主电流至目标对象，并根据所述主电流控制输出支路误差进行相应补偿，控制所述辅电流输出支路，以使得主电流控制输出支路及辅电流输出支路并联后输出的电流与预设电流大小的误差在预设范围内。

可选的，在所述s1之前还包括：依据目标对象所需要的电流，通过原有的主电源回路所形成的主电流控制输出支路单独对目标对象进行充电，以测试得到原有的主电源回路所形成的主电流控制输出支路的有效控制粒度。

可选的，所述主电流控制输出支路并联辅电流输出支路后的综合控制粒度％＝辅电流输出支路的控制粒度％*主电流控制输出支路的量程/辅电流输出支路的量程。

可选的，所述主电流控制输出支路包括主电源x，所述辅电流输出支路包括辅助电源m，所述主电源x与所述辅助电源m并联后输出至电池以进行充电。

可选的，所述s2具体包括：当所述目标对象为电池，电池充电电压2v，充电电流60a时；

若主电源x输出59.98a，辅助电源m输出0.02a，合并就是准确的60a；

若主电源x输出60.01a，辅助电源m输出-0.01a，合并还是准确的60a。

可选的，当主电源x的输出在59.98a～60.01a范围内时，反馈调节调整辅助电源m的输出，使其合并后准确输出60a。

可选的，所述辅电流输出支路为运放芯片输出电路或小电流电路与单片机自身的da配合形成的输出电路。

可选的，当辅电流输出支路为只可输入电流电路时，则主电流控制输出支路的输出电流大小总是大于预设电流大小，并由辅电流输出支路吸收掉多余的电流；

当辅电流输出支路为只可输出电流电路时，则由辅电流输出支路补偿不足的电流；

当辅电流输出支路为输出输入电流电路时，由辅电流输出支路处理主电流控制输出支路剩余部分的电流。

本发明还提供了一种实施用于精密控制的微电流补偿方法的系统，所述系统包括主电流控制输出支路及辅电流输出支路，所述主电流控制输出支路用于根据预设电流大小给目标对象输出电能，所述辅电流输出支路用于根据所述主电流控制输出支路误差进行相应补偿，以使得主电流控制输出支路及辅电流输出支路并联后输出的电流与预设电流大小的误差在预设范围内。

本发明实施例提供了一种用于实施用于精密控制的微电流补偿方法的系统，所述系统包括主电流控制输出支路及辅电流输出支路，所述主电流控制输出支路用于根据预设电流大小给目标对象输出电能，所述辅电流输出支路用于根据所述主电流控制输出支路误差进行相应补偿，以使得主电流控制输出支路及辅电流输出支路并联后输出的电流与预设电流大小的误差在预设范围内。

有益效果：本发明提供了一种用于精密控制的微电流补偿方法及系统，包括：s1，在主电源回路上并联辅助电源形成主电流控制输出支路及辅电流输出支路，所述主电流控制输出支路及辅电流输出支路并联后输出至目标对象；s2，根据预设电流大小控制所述主电流控制输出支路控制输出主电流至目标对象，并根据所述主电流控制输出支路误差进行相应补偿，控制所述辅电流输出支路，以使得主电流控制输出支路及辅电流输出支路并联后输出的电流与预设电流大小的误差在预设范围内，该方案从根本上提高了电池测试设备的控制粒度，进而解决控制精度问题。尤其是针对电池测试仪器来讲，用于此就可能实现0.02％/0.01％甚至更高精度的电池测试仪器。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明用于精密控制的微电流补偿方法的流程示意图；

图2为本发明用于精密控制的微电流补偿方法及系统的功能模块原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1和图2所示，本发明提供了一种用于精密控制的微电流补偿方法，包括：

s1，在主电源回路上并联辅助电源形成主电流控制输出支路及辅电流输出支路，所述主电流控制输出支路及辅电流输出支路并联后输出至目标对象；

s2，根据预设电流大小控制所述主电流控制输出支路控制输出主电流至目标对象，并根据所述主电流控制输出支路误差进行相应补偿，控制所述辅电流输出支路，以使得主电流控制输出支路及辅电流输出支路并联后输出的电流与预设电流大小的误差在预设范围内。

该技术方案为高精度电信号控制提供了一个可行的依据；就本行业电池测试仪器来讲，用于此就可以实现0.02％/0.01％甚至更高精度的电池测试仪器；由于要实现高精度电池测试仪器或者电源，电子负载等不只是高的控制粒度问题还有很多其他问题需要解决；故本技术方案只是解决高精度电信号这个大难题的一个方向点。

可选的方案，主电流控制输出支路包括主电源x，所述辅电流输出支路包括辅助电源m，所述主电源x与所述辅助电源m并联后输出至电池以进行充电。

该方法具体指在主电源回路上并联一条满度为主电源x的一小部分的辅助电源m，可以是输出/可以是输入，也可以是完整的四象限电源。依此通过两个控制粒度要求不高的电源，实现主电源量级的高控制粒度的电源。

比如设计100a的精密电池测试仪，以200k的开关频率为例，那么hrpwm本身控制粒度在0.004％，舍弃一部分首尾量程余量，以及再因为器件非线性舍弃一位控制粒度；最后有效的控制粒度大约在0.01％水平。

由此，设计辅助电源m的满度为100a的0.02％(这个比例)20ma；这个电流很小，可以直接使用通用运放芯片输出(运放自身就是四象限电压，只是驱动能力很弱而已)或者简单的小电流电路，配合一个单片机自身的da输出控制粒度，目前的单片机自带da基本都是12位以上了，很轻松就可以提升3个数量级的控制粒度；根据不同行业需要，一般提升两个数量级就够了。

主电源x并联辅助电源m后的综合控制粒度计算方式％＝辅电流输出支路的控制粒度％*主电流控制输出支路的量程/辅电流输出支路的量程＝20ma％*0.001/100a＝0.00002％。由此，可以极低成本的实现高控制粒度的数字开关电源产品。

以100a电池测试仪为例进行说明：

比如对电池进行充电，电池电压2v，电流设置是60a；那么可能的开关电源占空比约2v*60a/(5v*100a)＝24％。开关电源功率模型，不是准确模型，只做定性说明用。

由于主电源控制粒度的不足；实际电流可能前一个控制点是59.980a，仅接着的下一个控制点就到了60.01a；无法准确输出60a。

此时有两种处理方式：

主电源x输出59.98a，辅助电源m输出0.02a合并就是准确的60a；或者，主电源x输出60.01a，辅助电源m输出-0.01a合并还是准确的60a；

当然，同理当主电源x的输出在59.98a～60.01a范围内时，反馈调节调整辅助电源m的输出，使其合并后准确输出60a即可。

本发明实施例方案的具体控制原理如下：

首先、依据应用场景，按照现有设计方案出模型设备，测试其有效控制粒度。

第二、依据其有效控制粒度设计其微电流的辅助补偿电路；这个电路设计上有三种方案；

a.辅助补偿电路只可输入电流(建议辅助电流满度为两倍主电源控制粒度)；

b.辅助补偿电路只可输出电流(建议辅助电流满度为两倍主电源控制粒度)；

c.辅助补偿电路可输入输出电流(建议辅助电流满度为主电源控制粒度)；

第三、使用控制过程也由于三种方案而对应三种

a.由于辅助电路只可输入电流，则主电源的输出总是大于设定的电流，并由辅助电路吸收掉多余的电流；

b.由于辅助电路只可输出电流，则主电源的输出总是小于设定的电流，并由辅助电路补偿不足的电流；

c.由于辅助电路可输出输入电流，则主电源的输出就非常灵活了，可以大于也可以小于设定的电流，并由辅助电路处理剩余部分的电流；当然主电源输出一个绝对值更靠近设定值的电流，对于整体控制会更好些。

如图2所示，本发明实施例还提供了一种用于实施用于精密控制的微电流补偿方法的系统，所述系统包括主电流控制输出支路及辅电流输出支路，所述主电流控制输出支路用于根据预设电流大小给目标对象输出电能，所述辅电流输出支路用于根据所述主电流控制输出支路误差进行相应补偿，以使得主电流控制输出支路及辅电流输出支路并联后输出的电流与预设电流大小的误差在预设范围内。

本发明实施例为高精度电信号控制提供了一个可行的依据；就本行业电池测试仪器来讲，用于此就可能实现0.02％/0.01％甚至更高精度的电池测试仪器；由于要实现高精度电池测试仪器或者电源，电子负载等不只是高的控制粒度问题还有很多其他问题需要解决；故本技术只是解决高精度电信号这个大难题的一个方向点。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。