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(cè)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(jiǎn)要介紹直流電動(dòng)工具配套鋰電池包的測(cè)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(cè)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(cè)試。

鋰電池包 測(cè)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(guò)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(cè)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(guò)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)試解決方案，分析比較不同測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)試儀器設(shè)備對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行流程式檢測(cè)，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(cè)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(cè)試。

如測(cè)試鋰電池包整包放電過(guò)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(guò)程中由于電壓較低導(dǎo)致欠壓保護(hù)，影響測(cè)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(cè)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(cè)試方式的優(yōu)點(diǎn)在于較為靈活地測(cè)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(cè)試方式以得到所需測(cè)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(cè)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(cè)試設(shè)備

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

圖1所示即為一種集成式測(cè)試設(shè)備的測(cè)試界面，用戶只需根據(jù)測(cè)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(cè)試。

圖1 集成式測(cè)試設(shè)備測(cè)試界面

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

3 研發(fā)方案

基于上述兩種測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)試測(cè)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(cè)試，可通過(guò)人機(jī)界面發(fā)出測(cè)試指令實(shí)時(shí)收集所有測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)試系統(tǒng)層、分系統(tǒng)功能模塊層、單項(xiàng)測(cè)試模塊層、儀器儀表通信驅(qū)動(dòng)層。

系統(tǒng)整體軟件測(cè)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(cè)試流程圖

在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)中，用戶可選擇連續(xù)流程測(cè)試模式，設(shè)定每項(xiàng)測(cè)試項(xiàng)目的測(cè)試參數(shù)和測(cè)試步驟，用測(cè)試治具連接被測(cè)電池包后，按照預(yù)設(shè)測(cè)試流程進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)測(cè)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(cè)試，如被測(cè)電池包的放電過(guò)電流保護(hù)值參數(shù)等，只需設(shè)定測(cè)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(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

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

4 結(jié)語(yǔ)

平臺(tái)式鋰電池包測(cè)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(cè)試內(nèi)容和儀器，取代分離式儀器測(cè)試方法，屬于智能化和柔性化測(cè)試，測(cè)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(cè)試等階段，由程序控制發(fā)出指令，便捷完成測(cè)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(kù)管理功能，還可將數(shù)據(jù)庫(kù)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(cè)試系統(tǒng)既可獨(dú)立作為一個(gè)獨(dú)立的測(cè)試系統(tǒng)，也可與其他測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（例如電機(jī)測(cè)試、工具測(cè)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(cè)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(cè)試方法研究設(shè)計(jì)工作。