基于Labview架構(gòu)平臺(tái)式鋰電池包測試系統(tǒng)研究

劉進(jìn)向 陳 欣

（ 上海電動(dòng)工具研究所，上海 200031 ）

基于Labview架構(gòu)平臺(tái)式鋰電池包測試系統(tǒng)研究

劉進(jìn)向 陳 欣

（ 上海電動(dòng)工具研究所，上海 200031 ）

簡要介紹直流電動(dòng)工具配套鋰電池包的測試方案，分析不同方案的特點(diǎn)及適用情況，針對(duì)實(shí)際需求提出以Labview為架構(gòu)的測試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)方案，實(shí)現(xiàn)電池包、保護(hù)板等多項(xiàng)技術(shù)參數(shù)以及綜合性能的自動(dòng)化測試。

鋰電池包 測試方案 Labview 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

0 引言

在直流電動(dòng)工具應(yīng)用領(lǐng)域，鋰離子電池以其具備的高能量密度以及高電壓工作平臺(tái)，已經(jīng)逐步成為直流電動(dòng)工具儲(chǔ)能應(yīng)用的主流選擇。但鋰離子電池對(duì)充放電要求較高，過度或不當(dāng)?shù)氖褂枚紩?huì)影響鋰電池的使用壽命，甚至引發(fā)危險(xiǎn)事故。因此，對(duì)鋰電池包性能參數(shù)的指標(biāo)測試應(yīng)始終貫穿于設(shè)計(jì)研發(fā)到產(chǎn)品出廠的整個(gè)研發(fā)生產(chǎn)活動(dòng)。

1 概述

為確保鋰電池包能安全適度工作，在研發(fā)生產(chǎn)過程中，需針對(duì)其保護(hù)系統(tǒng)的各項(xiàng)性能參數(shù)進(jìn)行系列相應(yīng)測試。其中，在設(shè)計(jì)研發(fā)階段，根據(jù)設(shè)計(jì)功能參數(shù)需求，需要對(duì)鋰電池包及其保護(hù)板進(jìn)行測試調(diào)試，而在產(chǎn)品生產(chǎn)階段，各工序都要執(zhí)行嚴(yán)格的質(zhì)量管控，所需的相應(yīng)測試同樣必不可少。

本文主要介紹鋰電池整包及保護(hù)板的測試解決方案，分析比較不同測試方案的特點(diǎn)和適用情況，根據(jù)實(shí)際工作需求，提出以Labview為架構(gòu)的測試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)方案。

2 現(xiàn)有方式

目前，針對(duì)鋰電池包整包及保護(hù)板的測試方式分為兩種，一種是由各分立的設(shè)備儀器共同完成測試指標(biāo)，主要應(yīng)用在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)階段；另一種是使用集成測試儀器設(shè)備對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行流程式檢測，主要應(yīng)用在產(chǎn)品生產(chǎn)階段。

2.1 分立設(shè)備儀器

在研發(fā)階段，對(duì)鋰電池包整包和保護(hù)板進(jìn)行某項(xiàng)功能參數(shù)測試必不可少。一般情況下，利用實(shí)驗(yàn)室中常備的一些儀器儀表可完成相應(yīng)測試。

如測試鋰電池包整包放電過電流保護(hù)功能相關(guān)參數(shù)的操作流程：

1）對(duì)鋰電池包充電至滿電（避免放電過程中由于電壓較低導(dǎo)致欠壓保護(hù)，影響測試結(jié)果）；

2）鋰電池包放電端連接電子負(fù)載，調(diào)節(jié)電子負(fù)載的放電電流，監(jiān)測并記錄電池包在各放電電流情況下的狀態(tài)變化，分析記錄數(shù)據(jù)及曲線，得到相關(guān)參數(shù)。

這種測試方式的優(yōu)點(diǎn)在于較為靈活地測試電池包及電路板上的信號(hào)，可根據(jù)即時(shí)需求調(diào)整測試方式以得到所需測試結(jié)果。該方式缺陷在于操作較為繁瑣，易受操作影響而降低測試結(jié)果精確性，且數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)管理異常繁瑣，耗費(fèi)人力物力。

2.2 集成式測試設(shè)備

針對(duì)鋰電池包及保護(hù)板生產(chǎn)過程中的測試需求，市場上已有集成式測試設(shè)備，用戶只需根據(jù)測試需求，在測試設(shè)備上設(shè)定測試流程和測試參數(shù)，即可完成測試流程。

圖1所示即為一種集成式測試設(shè)備的測試界面，用戶只需根據(jù)測試流程設(shè)定軟件參數(shù)，即可對(duì)同一類產(chǎn)品進(jìn)行大批量測試。

圖1 集成式測試設(shè)備測試界面

這種測試方式適用于產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的流程測試，操作簡單、可重復(fù)性高，測試結(jié)果準(zhǔn)確性穩(wěn)定。但是該方式針對(duì)性較差，測試限制條件較多。

3 研發(fā)方案

基于上述兩種測試方式，結(jié)合在試驗(yàn)研發(fā)階段以及產(chǎn)品驗(yàn)證階段的實(shí)際需求，提出以Labview為架構(gòu)的測試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)方案。該方案目的是構(gòu)建一個(gè)完整的可自動(dòng)化測試電池包以及電池包保護(hù)板的各項(xiàng)參數(shù)與綜合性能指標(biāo)的測試測量系統(tǒng)。

應(yīng)用此實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可按照設(shè)定流程對(duì)鋰電池包整包及保護(hù)板進(jìn)行快速準(zhǔn)確的單項(xiàng)和全套測試，可通過人機(jī)界面發(fā)出測試指令實(shí)時(shí)收集所有測試數(shù)據(jù)，對(duì)收集數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔、分析并形成確切分析報(bào)告和結(jié)論。

該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測試系統(tǒng)建立在Labview與各儀器儀表底層通信的功能基礎(chǔ)之上，可自動(dòng)控制各部件實(shí)現(xiàn)電池包整包以及電池包保護(hù)板的功能參數(shù)與性能指標(biāo)的測量。

系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)選用層級(jí)式關(guān)系如圖2所示，主要分為四層：電池包及保護(hù)板綜合測試系統(tǒng)層、分系統(tǒng)功能模塊層、單項(xiàng)測試模塊層、儀器儀表通信驅(qū)動(dòng)層。

系統(tǒng)整體軟件測試流程如圖3所示。

圖2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖

圖3 系統(tǒng)軟件測試流程圖

在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測試系統(tǒng)中，用戶可選擇連續(xù)流程測試模式，設(shè)定每項(xiàng)測試項(xiàng)目的測試參數(shù)和測試步驟，用測試治具連接被測電池包后，按照預(yù)設(shè)測試流程進(jìn)行測試。根據(jù)測試結(jié)果，可以定性及定量分析電池包的整體功能參數(shù)和綜合性能。

用戶還可根據(jù)需求進(jìn)行精確定量的單相測試，如被測電池包的放電過電流保護(hù)值參數(shù)等，只需設(shè)定測試項(xiàng)目及相應(yīng)參數(shù)，即可得到精確數(shù)據(jù)及相關(guān)曲線。鋰電池包測試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 鋰電池包測試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)語

平臺(tái)式鋰電池包測試系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)，整合所需測試內(nèi)容和儀器，取代分離式儀器測試方法，屬于智能化和柔性化測試，測試速度快、數(shù)據(jù)精確可靠。該系統(tǒng)應(yīng)用Labview架構(gòu)搭建，適用于研發(fā)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品驗(yàn)證測試等階段，由程序控制發(fā)出指令，便捷完成測試需求，實(shí)時(shí)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)整理、數(shù)據(jù)查詢等數(shù)據(jù)庫管理功能，還可將數(shù)據(jù)庫信息上傳云服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程查看、分析等功能。其中，平臺(tái)式鋰電池包測試系統(tǒng)既可獨(dú)立作為一個(gè)獨(dú)立的測試系統(tǒng)，也可與其他測試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（例如電機(jī)測試、工具測試）等組合成全面的直流電動(dòng)工具及其關(guān)鍵零部件的測試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)。

Study on Labview Architecture Platform Lithium Battery Pack Test System

Liu jinxiang Chen Xin

(Shanghai Electrical Tool Research Institute, Shanghai 200031, China)

This paper briefly introduces the lithium battery packs for the DC electric tools different test scheme, analysis the characteristics and applicability of different schemes. According to the actual demand, put forward the scheme of test experiment platform based on Labview structure, and to realization battery pack, the protection board and many technical parameters and general properties of the automatic test.

Lithium battery Test scheme Labview Test platform

TM910.6

A

1674-2796（2014）06-0005-04

2014-10-22

劉進(jìn)向（1989-）男，本科，主要從事鋰電工具保護(hù)系統(tǒng)和測試方法研究設(shè)計(jì)工作。