CN102540091A - 电池组的电池状态及数据检验方法 - Google Patents
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Abstract
一种电池组的电池状态及数据检验方法，涉及电池测试技术。该方法包括以下步骤：准备数据处理装置、电池组综合测试装置；数据处理装置给电池组综合测试装置发送测试指令，电池组综合测试装置在电池组静止、充电、放电三种状态下分别通过CDS读取电池组电池数据和通过GGS从电池组Gas Gauge IC中读取电池组电池数据，并将读取的电池数据传送至数据处理装置；数据处理装置将各种状态下的数据归类，分别作相应的判定处理；数据处理装置将对应的判定结果的指令发给电池组综合测试装置，电池组综合测试装置中的声光显示单元发出声光显示信息显示此电池组是否合格，同时计算机显示界面也会显示合格或者不合格信息。
Description
技术领域
本发明涉及电池测试技术。
背景技术
电池组是由多个单颗可充电的电池芯，微电脑芯片及其电子线路相结合组成的，是具有自我控制功能和数据动态比对能力的智能电池组。这种智能电池组本身可以精确的计算自身能量的增加和减少，并且能与使用电池组的设备装置通讯，且智能电池组也具有可靠完善的自我保护功能，避免电池在非正常使用的情况下，发生安全事故。因为电池组的动态对比对控制技术在我国的研发和制造处于起步阶段，现有用于研发和生产的设备装置都比较简单，测试方法也很少，但是电池组数据的正确在电池组使用中起着关键的作用，所以就需要对电池组的数据进行动态的检验和计算，进而可以减少电池组批量生产中数据分析和品质控制中的出错率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过状态数据的获取和检验判定电池组状态的电池组的电池状态及数据检验方法。
本发明的目的可以这样实现，设计一种电池组的电池状态及数据检验方法，包括以下步骤：
A、准备数据处理装置、电池组综合测试装置，电池组综合测试装置包括充放电机CDS、声光显示单元、通讯单元模组GGS、继电器接点单元、多温度电压采集模块MTVS；
B、数据处理装置给电池组综合测试装置发送测试指令，电池组综合测试装置在电池组静止、充电、放电三种状态下分别通过CDS读取电池组电池数据和通过GGS从电池组Gas Gauge IC中读取电池组电池数据，并将读取的电池数据传送至数据处理装置；
C、数据处理装置将各种状态下的数据归类，分别作下述处理：
其中C1：数据处理装置将同一状态下CDS读取的数据以数据记录格式形成该状态下的CDS数据记录文档，GGS读取的Gas Gauge Data数据以数据记录格式形成该状态下的GGS数据记录文档；
C2：数据处理装置将同一状态下CDS读取的数据与GGS读取的数据进行差运算，记录其差值；将该差值与对应的参考数值对比，若此差值在对应参考数据的范围内，则判定电池组在该状态下合格；反之，则判定该状态下不合格；
C3：数据处理装置将同一状态下GGS读取的数据与对应的参考值进行比较，若该数据在对应参考值区间范围内，则判定电池组在该状态下该数据信息正确；反之，则判定该状态下该数据信息不正确；
D、数据处理装置将对应的判定结果的指令发给电池组综合测试装置，电池组综合测试装置中的声光显示单元发出声光显示信息显示此电池组是否合格，同时计算机显示界面也会显示合格或者不合格信息。
本发明可以通过读检验电池组的动态信息，就可以判断出此电池组的数据信息和主要功能是否正常、电池组的Gas Gauge data是否正确，进而确保电池组正常的使用。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的电池组性能测试系统示意图；
图2是本发明较佳实施例的静置状态电压比对流程图；
图3是本发明较佳实施例的充放电状态电流比对流程图；
图4是本发明较佳实施例的电池数据比对流程图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的描述。
一种电池组的电池状态及数据检验方法，包括以下步骤：
A、准备数据处理装置、电池组综合测试装置，电池组综合测试装置包括充放电机CDS、声光显示单元、通讯单元模组GGS、继电器接点单元、多温度电压采集模块MTVS；
充放电机CDS：能完成电池组充电和放电功能，测试电池组的充放电功能是否正常，并能读取电池组在充放电状态下的基本信息，如：充电电压和放电电压、充电电流和放电电流、容量等；
通讯单元模组GGS：负责充放电机与被测电池组之间的数据通信工作，与电池组的数据通讯接口相连接，具有SMBUS接口、I2C接口、SPI接口、CAN总线接口，通过这些接口可以与不同的电池组数据通信接口连接，读取电池包管理单元里的数据，并将数据传回，供数据处理装置分析处理；
继电器接点单元：通过接收数据处理装置的控制指令，每个继电器接点有序的动作，配合电池组的功能控制开关接点，测试电池组的相关开关功能；
多温度电压采集单元MTVS：可以读取电池组的单个电池电压和多个位置的温度；
声光显示单元：用来显示电池组综合测试装置测试电池组的工作状态信息；
B、数据处理装置给电池组综合测试装置发送测试指令，电池组综合测试装置在电池组静止、充电、放电三种状态下分别通过CDS读取电池组电池数据和通过GGS从电池组Gas Gauge IC中读取电池组电池数据，并将读取的电池数据传送至数据处理装置；
C、数据处理装置将各种状态下的数据归类，分别作下述处理：
其中C1：数据处理装置将同一状态下CDS读取的数据以数据记录格式形成该状态下的CDS数据记录文档，GGS读取的Gas Gauge Data数据以数据记录格式形成该状态下的GGS数据记录文档；
C2：数据处理装置将同一状态下CDS读取的数据与GGS读取的数据进行差运算，记录其差值；将此差值与对应的参考数值对比，若此差值在对应参考数据的范围内，则判定电池组在该状态下合格；反之，则判定该状态下不合格；
差值为绝对值。
C3：数据处理装置将同一状态下GGS读取的数据与对应的参考值进行比较，若该数据在对应参考值区间范围内，则判定电池组在该状态下该数据信息正确；反之，则判定该状态下该数据信息不正确；
D、数据处理装置将对应的判定结果的指令发给电池组综合测试装置，电池组综合测试装置中的声光显示单元发出声光显示信息显示此电池组是否合格，同时计算机显示界面也会显示合格或者不合格信息。
电池组综合测试装置包括充放电机CDS、声光显示单元、通讯单元模组GGS、继电器接点单元、多温度电压采集模块MTVS，上述部件安装在一个机箱机柜中。具有该功能的设备有深圳市瑞能实业有限公司的电池组综合测试装置(CTS-60V/50A-GGS)、HTK公司相似的设备等等。
如图1所示，数据处理装置通常采用计算机，与电池组综合测试装置连接，电池组综合测试装置再与电池组相连，组成了电池组综合性能测试系统平台，即可实现对电池组电压性能的测试。
电池组综合测试装置的相关部件性能及作用如下：
充放电机CDS：能完成电池组充电和放电功能，测试电池组的充放电功能是否正常，并能读取电池组在充放电状态下的基本信息，如：充电电压和放电电压、充电电流和放电电流、容量等；
通讯单元模组GGS：负责充放电机与被测电池组之间的数据通信工作与、电池组的数据通讯接口相连接，具有SMBUS接口、I2C接口、SPI接口、CAN总线接口，通过这些接口可以与不同的电池组数据通信接口连接，读取电池包管理单元(例如BMS单元)里的数据，并将数据传回，供计算机分析处理；
继电器接点单元：通过接收计算机的控制指令，每个继电器接点有序的动作，配合电池组的功能控制开关接点，测试电池组的相关开关功能；
多温度电压采集单元MTVS：可以读取电池组的单个电池电压和多个位置的温度；
声光显示单元：用来显示电池组综合测试装置测试电池组的工作状态信息。
计算机和电池组综合测试装置之间是遵照RS232、RS485、CAN总线或LAN总线协议连接的。
电池组综合测试装置和电池组之间的通讯是遵照控制器局域网络总线CAN、高速同步串行总线SPI、系统管理总SMBUS或两线式串行总线I2C协议进行的。
电池组综合测试装置和电池组之间是通过一根与电池组配套的连接线连接起来的，其中包括充放电的电流正极、充放电的电流负极、电压采样正极、电压采样负极、通信接口，通信接口可以是CAN或者SPI或者SMBUS或者I2C，所述配套的电池组连接线是依据不同的电池组端口来选定的。
通过电池组综合测试装置读出电池信息有两种方式：
一是利用电池组综合测试装置中的CDS功能读出电池组动态的数据信息；
二是电池组综合测试装置中的GGS按照SPI、SMBUS或I2C协议从电池组Gas Gauge IC中读出电池组的数据信息。电池组Gas Gauge IC的信息数据表可参见众多的IC规格书，如：AD7280、AD821X、AD8280、ATA6870、ATA6871、BQ20Z90、BQ76PL536、BQ2060A、BQ20Z70、BQ20Z75、BQ2030、BQ29330、BQ77910、BQ78PL116、BQ76PL102、BQ77PL900、BQ78PL114、ISL78600、ISL78601、LTC6802-1、MAX11080和MAX11068、XC886、OZ890、OZ8920、OZ8930、OZ8940、OZ9310。
以采用TI公司的BQ76PL536芯片协议的电池组为例，可以从中读出电池组中每节电池的各种参数，如：电压VCELL1、VCELL2、VCELL3、VCELL4、VCELL5、VCELL6的电压值。
计算机将同一状态下CDS读取的数据以数据记录格式形成该状态下的CDS数据记录文档，GGS读取的Gas Gauge Data数据以数据记录格式形成该状态下的GGS数据记录文档。所述电池数据包括电压、电流、温度、时间、功率的数据。所述数据记录格式为TXT、EXCEL、二进制格式其中之一种格式。
电池组综合测试装置的充放电过程中，计算机连续的将电池组综合测试装置中的CDS数据传回到计算机，这些数据包括电压、电流、温度、时间或者功率，计算机将这些数据以一定的数据记录格式记录下来，如：TXT、EXCEL或者二进制格式。同时，计算机通过电池组综合测试装置中的GGS，使用SPI、I2C或者SUMBUS协议读取电池包对应的数据，如Voltage、Rsoc、Current等多项数据。并能够将来自电池的Gas Gauge Data记录为档案文件，档案文件格式可以是TXT、EXCEL或者二进制格式。CDS数据记录文档和GGS记录文档可以是独立文件，也可以是合并的文件。
在电池组综合测试装置充、放电过程中，计算机连续的将电池组综合测试装置中的CDS数据传回到计算机，这些数据包括电压，电流，温度，时间和功率。同时，计算机通过GGS使用SPI、I2C、CAN或者SUMBUS协议，读取电池对应的数据，如Voltage、Rsoc、temperature、Vcell1等多项数据。同时计算机将从GGS单元读取的电池数据与设定的参考值对比，然后依据对比结果，发出相应的信号，同时也可以命令CDS做出相应的动作。例如CDS以5A的电流对电池充电，同时计算机对比RSOC数据是否大于或者小于设定参考值，那么可以根据对比结果，做出对CDS的控制动作。例如：停止充电或者切换到其他的工作模式。
数据处理装置将同一状态下CDS读取的数据与GGS读取的数据进行差运算，记录其差值；将该差值与对应的参考数值对比，若此差值在对应参考数据的范围内，则判定电池组在该状态下合格；反之，则判定该状态下不合格。
在对电池组不充电也不放电的静置状态下，只需要读检验电池组电压的数据即可。因此，所述状态为静置状态，电池数据为电压数据。
如图2所示，计算机下达读检验电池组电压命令给电池组综合测试装置，电池组综合测试装置中的CDS处理接收到的命令，CDS将读取的电池组的电压数值传回计算机；同时电池组综合测试装置中的GGS也会接收到计算机发出的读比对电池组电压命令，GGS按照SPI、CAN、I2C或者SUMBUS协议，从电池组的Gas Gauge IC中的电压地址位读出静置状态下的电压，传回给计算机，计算机将CDS读出的电压和GGS读出的电压进行进行差运算，如果CDS读出的电压和GGS读出的电压差值在设定的电压误差参考范围内，则判断此电池组合格，计算机和电池组综合测试装置的声光显示单元发出电池组合格的信号；否则判断电池组不合格，计算机和电池组综合测试装置的声光显示单元发出电池组不合格的信号。
所述状态为充电或者放电状态时，电池数据为电流数据。
如图3所示，在电池组充电或者放电的状态下，电池组综合测试装置用1A电流对电池组进行充电或者放电。在电池充电或者放电的状态下，计算机下达读检验电池组动态电流命令给电池组综合测试装置，电池组综合测试装置中的CDS处理接收到的命令，CDS将读取的电池组的电流数值传回计算机；同时电池组综合测试装置中的GGS也会接收到计算机发出的读比对电池组动态电流命令，GGS按照SPI、I2C或者SUMBUS协议，从电池组的Gas Gauge IC中的对应地址位读出充或放电状态下的电流信息，传回给计算机，计算机将CDS读出的电流和GGS读出的电流进行差运算，如果CDS读出的电流和GGS读出的电流的误差在设定的电流误差参考范围内，则判断此电池组合格，计算机和电池组综合测试装置的声光显示单元发出电池组合格的信号；否则判断电池组不合格。计算机和电池组综合测试装置的声光显示单元发出电池组不合格的信号。
计算机将同一状态下GGS读取的数据与对应的参考值进行比较，若该数据在对应参考值区间范围内，则判定电池组在该状态下该数据信息正确；反之，则判定该状态下该数据信息不正确。
如图4所示，进行数据信息比对和校验时，在连接好电池组性能测试系统后，计算机下达电池组Gas Gauge Data的数据处理命令给电池组综合测试装置。电池组综合测试装置根据计算机命令的要求通过I2C接口、SPI接口或者SUMBUS接口对电池组进行数据采集，从对应的地址位读出所需要比对的数据信息。其命令格式参照一些著名芯片公司的智能电池包数据功能，如：美国TI公司的《Gas Gauge IC BQ2060A & BQ2060A & BQ76P1536Smart Battery DataSpecification》或者ADI公司的《Gas Gauge IC AD7280 & AD8280 Smart BatteryData Specification》。将采集到的Gas Gauge Data返还给计算机，由计算机进行数据比对和校验。
以采用TI公司的BQ20Z75芯片协议的电池组为例。具体命令处理格式可参见芯片BQ20Z75规格书，其信息表如表1所示。
表1
计算机通过通讯单元向电池组综合测试装置发送电池组的温度读取的指令，电池组综合测试装置接收到计算机命令后，按照芯片BQ20Z75规格书中的数据通信协议，通过SMBUS总线从“温度”地址单元出读取温度值，电池组综合测试装置将读出的温度值通过通讯单元回传给计算机，计算机将此温度值与设定好的温度参考范围比较，如果此温度值大于设定参考范围的最小值，小于设定参考范围的最大值，即此温度值在设定参考范围内，则计算机给电池组综合测试装置发送“温度正常”指令，电池组综合测试装置中的声光显示单元和计算分别显示“温度正常”信息，同时计算机软件界面显示读取到的温度值。如果温度超出了设定的温度参考范围，则计算机给电池组综合测试装置发送“温度不正常”指令，电池组综合测试装置中的声光显示单元和计算分别显示“温度不正常”信息。
同样的，可以按照上述方法对电池中其他数据信息进行读取并校验。
再以采用TI公司的BQ76PL536芯片协议的电池组为例。具体命令处理格式可参见芯片BQ76PL536规格书，其信息表如表2所示。
表2
计算机通过通讯单元向电池组综合测试装置发送电池组的VCELL1、VCELL2、VCELL3、VCELL4、VCELL5、VCELL6读取的指令，电池组综合测试装置接收到计算机命令后，按照芯片BQ76PL536规格书中的数据通信协议，通过SPI总线从“VCELL1、VCELL2、VCELL3、VCELL4、VCELL5、VCELL6”地址单元出读取VCELL 1、VCELL2、VCELL3、VCELL4、VCELL5、VCELL6值，电池组综合测试装置将读出的上述数据通过通讯单元回传给计算机，计算机将这些数据与设定好的数据参考范围比较，如果VCELL1、VCELL2、VCELL3、VCELL4、VCELL5、VCELL6值在设定的参考范围内，则计算机给电池组综合测试装置发送“信息正常”指令，电池组综合测试装置中的声光显示单元和计算分别显示“信息正常”信息，同时计算机软件界面显示读取到的上述数据值。如果VCELL1、VCELL2、VCELL3、VCELL4、VCELL5、VCELL6超出了设定的参考范围，则计算机给电池组综合测试装置发送“信息不正常”指令，电池组综合测试装置中的声光显示单元和计算分别显示“信息不正常”信息。
同样的，可以按照上述方法对电池中其他数据信息进行读取并校验。
再以采用TI公司的BQ77PL900芯片协议的电池组为例。具体命令处理格式可参见BQ77PL900芯片规格书，其信息表如表3所示。
BQ77PL900 Register Descriptions
表3
计算机通过通讯单元向电池组综合测试装置发送电池组的温度读取的指令，电池组综合测试装置接收到计算机命令后，按照芯片BQ77PL900规格书中的数据通信协议，通过I2C总线从“STAUS”地址单元出读取STAUS值，电池组综合测试装置将读出的STAUS值通过通讯单元回传给计算机，计算机将此STAUS值与设定好的STAUS范围比较，如果此STAUS值在设定范围内，则计算机给电池组综合测试装置发送“STAUS正常”指令，电池组综合测试装置中的声光显示单元和计算分别显示“STAUS正常”信息，同时计算机软件界面显示读取到的STAUS值。如果STAUS超出了设定的STAUS范围，则计算机给电池组综合测试装置发送“STAUS不正常”指令，电池组综合测试装置中的声光显示单元和计算分别显示“STAUS不正常”信息。
同样的，可以按照上述方法对电池中其他数据信息进行读取并校验。
本发明通过读检验电池组的动态信息，就可以判断出此电池组的数据信息和主要功能是否正常、电池组的Gas Gauge data是否正确，进而确保电池组正常的使用。
Claims (7)
1.一种电池组的电池状态及数据检验方法，其特征在于包括以下步骤：
A、准备数据处理装置、电池组综合测试装置，电池组综合测试装置包括充放电机CDS、声光显示单元、通讯单元模组GGS、继电器接点单元、多温度电压采集模块MTVS；
B、数据处理装置给电池组综合测试装置发送测试指令，电池组综合测试装置在电池组静止、充电、放电三种状态下分别通过CDS读取电池组电池数据和通过GGS从电池组Gas Gauge IC中读取电池组电池数据，并将读取的电池数据传送至数据处理装置；
C、数据处理装置将各种状态下的数据归类，分别作下述处理：
其中C1：数据处理装置将同一状态下CDS读取的数据以数据记录格式形成该状态下的CDS数据记录文档，GGS读取的Gas Gauge Data数据以数据记录格式形成该状态下的GGS数据记录文档；
C2：数据处理装置将同一状态下CDS读取的数据与GGS读取的数据进行差运算，记录其差值；将该差值与对应的参考数值对比，若此差值在对应参考数据的范围内，则判定电池组在该状态下合格；反之，则判定该状态下不合格；
C3：数据处理装置将同一状态下GGS读取的数据与对应的参考值进行比较，若该数据在对应参考值区间范围内，则判定电池组在该状态下该数据信息正确；反之，则判定该状态下该数据信息不正确；
D、数据处理装置将对应的判定结果的指令发给电池组综合测试装置，电池组综合测试装置中的声光显示单元发出声光显示信息显示此电池组是否合格，同时计算机显示界面也会显示合格或者不合格信息。
2.根据权利要求1所述的电池组的电池状态及数据检验方法，其特征在于：C2中所述差值为绝对值。
3.根据权利要求1所述的电池组的电池状态及数据检验方法，其特征在于：所述电池数据包括电压、电流、温度、时间、功率的数据。
4.根据权利要求1所述的电池组的电池状态及数据检验方法，其特征在于：C1中所述数据记录格式为TXT、EXCEL、二进制格式其中之一种格式。
5.根据权利要求1所述的电池组的电池状态及数据检验方法，其特征在于：C2中所述状态为静置状态，电池数据为电压数据。
6.根据权利要求1所述的电池组的电池状态及数据检验方法，其特征在于：C2中所述状态为充电或者放电状态，电池数据为电流数据。
7.根据权利要求1所述的电池组的电池状态及数据检验方法，其特征在于：C1中所述数据记录文档是独立文件或合并的文件。
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