CN104166103A - 一种锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统，包括联机管理模块、在线监测模块、通道启动模块、数据查询模块、容量分选模块、工作日志模块、掉电保护模块和选项设置模块。本发明采用串口通讯，多线程实时接收下位机的采样数据，显示实时的电流容量值、电压容量和电池充放电的状态，实现数据存储，绘制电池的电流曲线、电压曲线和容量曲线、显示数据列表，图表打印，按照设定的工步流程对每一个电池进行充放电自动控制，对测试的结果进行容量分选，且具有掉电保护数据接续功能、联机管理、选项设置、工作日志等辅助性功能。

Description

一种锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统

技术领域

本发明涉及一种上位机实时监测系统，具体是一种锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统。

背景技术

本世纪以来，随着信息化技术的日益普及，医疗仪器、手持终端、电动汽车及其他电子产品需求量的急剧上升，为电池行业发展提供了原动力，新一轮经济增长的动力则来自新能源革命，太阳能、二次电池等未来或成中国经济增长新动力。当前世界各国新能源的研发方兴未艾，其为二次电池的发展提供了一个重大的发展机遇，我国对电池行业的发展也是高度重视的，2011年5月18日，国务院正式发布了《轻工业调整和振兴规划》，对电池行业产业结构调整给予重点关注，重点投资电池领域，重点推广无汞扣式碱锰电池等二次电池，这些国家战略措施更加促使电池行业的飞速发展。

目前超大容量电压、超大容量电流的电池的研制还处在试验阶段，作为动力电源的电池都需要配组使用，如果电池组中的某个单体电池存在着过充或过放现象，非常容易造成整个电池组的损坏，因此电池配组时需要在充放电特性上有较好的一致性，电池化成分容系统是电池分组过程中的关键设备之一，直接关系到电池的质量和产量。

因此电池化成分容设备有着极其广泛的发展前景，但是国内比较稳定成熟的系统特别是使用方便的大容量电池组的检测设备还非常少。目前国内化成检测设备的应用和开发现状存在着以下几点问题：设备操作复杂，不利于生产；系统稳定性差；设备节能性差和利用率低；设备检测精度低；测试数据传输速率低。

因此，研发一种自动化程度高，能够适合大规模电池生产、稳定可靠且安全的电池化成分容系统有着非常广阔的市场前景，高性能的电池化成分容系统使电池生产厂商不仅能够提高电池的生产效率和准确度，而且能够准确的将电池分组选配。

在具备开发高性能的电池检测设备的同时，与之配套的上位机实时监测管理系统起了重要的作用，一套优秀的管理系统能让电池化成分容设备的功能最有效地体现出来，同时也让用户更高效地操作使用，目前许多同行业的上位机检测管理系统，有许多不足，可操作性差，稳定性有待提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稳定性好、可操作性强的锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统，包括联机管理模块、在线监测模块、通道启动模块、数据查询模块、容量分选模块、工作日志模块、掉电保护模块和选项设置模块，锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统依次经过系统初始化和自动联机后分别连接联机管理模块、在线监测模块、通道启动模块、数据查询模块、容量分选模块、工作日志模块、掉电保护模块和选项设置模块；

所述联机管理模块通过RS-232/RS-485通讯模式与下位机进行交互，实现上位机和下位机硬件模块的握手应答，确保通讯线路正常，将要工作的通道和充放电工作步骤发送到下位机，使相应的通道工作，同时实时接收在线下位机的量程和编号信息，对应保存到上位机的标定文件中，在测量时作为测量值的计算依据，查询所有在线设备的联机状态；

所述在线监测模块是系统的主模块，动态更新一个电池的状态信息，包括当前工布流程，通道测量的电流、电压、容量和运行时间，并自动保存数据到对应文件中，同时显示给用户；

所述通道启动模块实现工步流程的编辑，包括编辑、删除和增加工步并保存到工步模板文件中，编辑用于通道启动的安全保护条件、数据保存时间间隔、电压变化条件和电流变化条件，启动选定的通道，提供通道接触检测，检查测量通道是否与电池接触良好；

所述数据查询模块查阅通道数据文件，以列表和趋势曲线方式展示数据，对测量数据进行汇总，并提供数据打印和导出，查询通道的工作信息和工作过程中的事件信息；

所述容量分选模块将做好充放电流程后的电池进行容量分选，提供多种分选标准进行分选并导出分容结果汇总表；

所述工作日志模块提供系统运行状况的信息查阅，包括何时启动、何时结束、何时联机和通道工作过程中的事件；

所述掉电保护模块为确保通道工作流程和测量数据完整性，提供掉电数据保护；

所述选项设置模块提供辅助性的设置，包括通道检测标准设置、分容导出模板设置和循环统计表选项设置。

作为本发明进一步的方案：所述充放电工作步骤包括恒流充、恒压充、恒流放、静止和设定的电流电压参数，并在启动模块中和在线检测模块中一一对应的以不同颜色显示。

作为本发明进一步的方案：所述分选标准包括终了容量、平台电压、恒流充容量百分比、下线电压和放电效率。

作为本发明进一步的方案：所述锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统的联机查询处理流程，包括如下步骤：（1）用户通过联机管理模块设置使用的串口，并设定该串口的最多联机箱数，若用户选定的串口不允许或不能成功被打开，则重新设置串口并设定最多联机箱数；（2）若用户选定的串口被允许且能成功打开串口，则建立查询线程并分配内存，与下位机进行通讯；（3）发送查询命令至下位机，接收读取缓存并进行分析；（4）重复步骤（2）和步骤（3），直到最多联机箱数查询完毕；（5）在线检测模块将显示这些查询好的通道，以便监测。

作为本发明进一步的方案：所述锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统的测量数据处理流程，包括如下步骤：（1）选择联机箱中的一个通道，并检测该通道的对应通道位ChlBit中的位值chl是否为1；（2）若chl不为1则重新选择通道，若chl为1则说明选择的通道包含对应通道，测量该通道的电流值Curr和电压值Volt；（3）根据量程和标定参数将测量的电流值Curr和电压值Volt转换成实际测量数据；（4）依据标定文件将实际测量数据换算成符点数，并计算容量后将数据保存到通道数据文件中；（5）从ChlStat中取对应通道位值chl的充放电状态，并将通道数据和状态发送到在线检测模块中显示和保存。

作为本发明再进一步的方案：所述锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统的数据文件记录处理流程，包括如下步骤：（1）系统为每个工作的通道建立测量数据文件，测量数据文件包括通道的基本信息、工步流程和测量数据记录，测量数据记录包括采样数据、过程数据和事件信息；（2）用户浏览数据时，系统将采样数据、过程数据和事件信息以图表的方式展现；（3）系统将未读完的数据进行缓冲，先取未读完的数据类型，记下过程数据中该过程的首尾样本索引，将容量数据保存到当前过程缓冲中，将事件信息保存到事件缓冲中，将采样数据保存到样本缓冲中，再读取下一条数据；（4）重复步骤（2）和步骤（3），直到所有数据处理完成；（5）根据过程缓冲中保存的每个过程数据索引，置采样记录所在过程位置，统计测试循环所在的过程位置，最后循环汇总处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用串口通讯，多线程实时接收下位机的采样数据，显示实时的电流容量值、电压容量和电池充放电的状态，实现数据存储，绘制电池的电流曲线、电压曲线和容量曲线、显示数据列表，图表打印，按照设定的工步流程对每一个电池进行充放电自动控制，对测试的结果进行容量分选，且具有掉电保护数据接续功能、联机管理、选项设置、工作日志等辅助性功能。

附图说明

图1本发明的功能模块组成图。

图2本发明中的联机查询处理流程图。

图3本发明中的测量数据格式图。

图4本发明中的测量数据处理流程图。

图5本发明中的数据文件记录处理流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1，一种锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统，包括联机管理模块、在线监测模块、通道启动模块、数据查询模块、容量分选模块、工作日志模块、掉电保护模块和选项设置模块，锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统依次经过系统初始化和自动联机后分别连接联机管理模块、在线监测模块、通道启动模块、数据查询模块、容量分选模块、工作日志模块、掉电保护模块和选项设置模块；

所述联机管理模块通过RS-232/RS-485通讯模式与下位机进行交互，实现上位机和下位机硬件模块的握手应答，确保通讯线路正常，将要工作的通道和充放电工作步骤发送到下位机，使相应的通道工作，充放电工作步骤包括恒流充、恒压充、恒流放、静止和设定的电流电压参数，并在启动模块中和在线检测模块中一一对应的以不同颜色显示，同时实时接收在线下位机的量程和编号信息，对应保存到上位机的标定文件中，在测量时作为测量值的计算依据，查询所有在线设备的联机状态。

所述在线监测模块是系统的主模块，动态更新一个电池的状态信息，包括当前工布流程，通道测量的电流、电压、容量和运行时间，并自动保存数据到对应文件中，同时显示给用户。用户通过在线检测模块选择通道进行停止、继续或跳转工步的操作，并打开相应通道的当前数据文件。

所述通道启动模块实现工步流程的编辑，包括编辑、删除和增加工步并保存到工步模板文件中，编辑用于通道启动的安全保护条件、数据保存时间间隔、电压变化条件和电流变化条件，启动选定的通道，提供通道接触检测，检查测量通道是否与电池接触良好。启动通道前，对通道进行接触检测，系统根据设定的检测标准，发送指令到下位机，判断通道是接触良好后选择要启动的通道，然后进行启动，系统则自动按流程控制下位机的通道，并通过在线监测模块实时反馈相应的状态和显示相关数据。

所述数据查询模块查阅通道数据文件，以列表和趋势曲线方式展示数据，对测量数据进行汇总，并提供数据打印和导出，查询通道的工作信息和工作过程中的事件信息。用户在数据查询模块查阅当前联机的通道数据，也可查阅之前测量的通道数据，通道数据也可按循环显示汇总报表及其趋势曲线展示，图表可打印预览、打印和导出为EXCEL文件格式。

所述容量分选模块将做好充放电流程后的电池进行容量分选，提供多种分选标准进行分选并导出分容结果汇总表。分选标准包括终了容量、平台电压、恒流充容量百分比、下线电压和放电效率，可以只用其中一种也可同时多种，分容好的等级结果以列表方式显示，此时可以点亮相应通道的指示灯，以便人工拿取，分容结果汇总表可以导出为EXCEL文件中。

所述工作日志模块提供系统运行状况的信息查阅，包括何时启动、何时结束、何时联机和通道工作过程中的事件。

所述掉电保护模块为确保通道工作流程和测量数据完整性，当发生人为强制退出或程序异常崩溃时、正在运行软件中的电脑突然断电时和通讯线路掉线时，提供掉电数据保护。

所述选项设置模块提供辅助性的设置，包括通道检测标准设置、分容导出模板设置和循环统计表选项设置。

锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统提供了三种方式显示电池的测量数据，包括在线检测模块中直接显示、数据查询模块中列表显示和数据查询模块中趋势曲线显示。

请参阅图2，锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统的联机查询处理流程，包括如下步骤：（1）用户通过联机管理模块设置使用的串口，并设定该串口的最多联机箱数，若用户选定的串口不允许或不能成功被打开，则重新设置串口并设定最多联机箱数；（2）若用户选定的串口被允许且能成功打开串口，则建立查询线程并分配内存，与下位机进行通讯；（3）发送查询命令至下位机，接收读取缓存并进行分析；（4）重复步骤（2）和步骤（3），直到最多联机箱数查询完毕；（5）在线检测模块将显示这些查询好的通道，以便监测。

请参阅图3-4，锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统的测量数据处理流程，包括如下步骤：（1）选择联机箱中的一个通道，并检测该通道的对应通道位ChlBit中的位值chl是否为1；（2）若chl不为1则重新选择通道，若chl为1则说明选择的通道包含对应通道，测量该通道的电流值Curr和电压值Volt；（3）根据量程和标定参数将测量的电流值Curr和电压值Volt转换成实际测量数据；（4）依据标定文件将实际测量数据换算成符点数，并计算容量后将数据保存到通道数据文件中；（5）从ChlStat中取对应通道位值chl的充放电状态，并将通道数据和状态发送到在线检测模块中显示和保存。

请参阅图5，锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统的数据文件记录处理流程，包括如下步骤：（1）系统为每个工作的通道建立测量数据文件，测量数据文件包括通道的基本信息、工步流程和测量数据记录，测量数据记录包括采样数据、过程数据和事件信息；（2）用户浏览数据时，系统将采样数据、过程数据和事件信息以图表的方式展现；（3）系统将未读完的数据进行缓冲，先取未读完的数据类型，记下过程数据中该过程的首尾样本索引，将容量数据保存到当前过程缓冲中，将事件信息保存到事件缓冲中，将采样数据保存到样本缓冲中，再读取下一条数据；（4）重复步骤（2）和步骤（3），直到所有数据处理完成；（5）根据过程缓冲中保存的每个过程数据索引，置采样记录所在过程位置，统计测试循环所在的过程位置，最后循环汇总处理。

本发明采用串口通讯，多线程实时接收下位机的采样数据，显示实时的电流容量值、电压容量和电池充放电的状态，实现数据存储，绘制电池的电流曲线、电压曲线和容量曲线、显示数据列表，图表打印，按照设定的工步流程对每一个电池进行充放电自动控制，对测试的结果进行容量分选，且具有掉电保护数据接续功能、联机管理、选项设置、工作日志等辅助性功能。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统，包括联机管理模块、在线监测模块、通道启动模块、数据查询模块、容量分选模块、工作日志模块、掉电保护模块和选项设置模块，其特征在于，所述锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统依次经过系统初始化和自动联机后分别连接联机管理模块、在线监测模块、通道启动模块、数据查询模块、容量分选模块、工作日志模块、掉电保护模块和选项设置模块；

所述联机管理模块通过RS-232/RS-485通讯模式与下位机进行交互，实现上位机和下位机硬件模块的握手应答，确保通讯线路正常，将要工作的通道和充放电工作步骤发送到下位机，使相应的通道工作，同时实时接收在线下位机的量程和编号信息，对应保存到上位机的标定文件中，在测量时作为测量值的计算依据，查询所有在线设备的联机状态；

所述在线监测模块是系统的主模块，动态更新一个电池的状态信息，包括当前工布流程，通道测量的电流、电压、容量和运行时间，并自动保存数据到对应文件中，同时显示给用户；

所述通道启动模块实现工步流程的编辑，包括编辑、删除和增加工步并保存到工步模板文件中，编辑用于通道启动的安全保护条件、数据保存时间间隔、电压变化条件和电流变化条件，启动选定的通道，提供通道接触检测，检查测量通道是否与电池接触良好；

所述数据查询模块查阅通道数据文件，以列表和趋势曲线方式展示数据，对测量数据进行汇总，并提供数据打印和导出，查询通道的工作信息和工作过程中的事件信息；

所述容量分选模块将做好充放电流程后的电池进行容量分选，提供多种分选标准进行分选并导出分容结果汇总表；

所述工作日志模块提供系统运行状况的信息查阅，包括何时启动、何时结束、何时联机和通道工作过程中的事件；

所述掉电保护模块为确保通道工作流程和测量数据完整性，提供掉电数据保护；

所述选项设置模块提供辅助性的设置，包括通道检测标准设置、分容导出模板设置和循环统计表选项设置。

2.根据权利要求1所述的锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统，其特征在于，所述充放电工作步骤包括恒流充、恒压充、恒流放、静止和设定的电流电压参数，并在启动模块中和在线检测模块中一一对应的以不同颜色显示。

3.根据权利要求1所述的锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统，其特征在于，所述分选标准包括终了容量、平台电压、恒流充容量百分比、下线电压和放电效率。

4.如权利要求1-3任一所述的一种锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统的联机查询处理流程，其特征在于，包括如下步骤：（1）用户通过联机管理模块设置使用的串口，并设定该串口的最多联机箱数，若用户选定的串口不允许或不能成功被打开，则重新设置串口并设定最多联机箱数；（2）若用户选定的串口被允许且能成功打开串口，则建立查询线程并分配内存，与下位机进行通讯；（3）发送查询命令至下位机，接收读取缓存并进行分析；（4）重复步骤（2）和步骤（3），直到最多联机箱数查询完毕；（5）在线检测模块将显示这些查询好的通道，以便监测。

5.如权利要求1-3任一所述的一种锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统的测量数据处理流程，其特征在于，包括如下步骤：（1）选择联机箱中的一个通道，并检测该通道的对应通道位ChlBit中的位值chl是否为1；（2）若chl不为1则重新选择通道，若chl为1则说明选择的通道包含对应通道，测量该通道的电流值Curr和电压值Volt；（3）根据量程和标定参数将测量的电流值Curr和电压值Volt转换成实际测量数据；（4）依据标定文件将实际测量数据换算成符点数，并计算容量后将数据保存到通道数据文件中；（5）从ChlStat中取对应通道位值chl的充放电状态，并将通道数据和状态发送到在线检测模块中显示和保存。

6.如权利要求1-3任一所述的一种锂电池化成分容设备上位机实时监测管理系统的数据文件记录处理流程，其特征在于，包括如下步骤：（1）系统为每个工作的通道建立测量数据文件，测量数据文件包括通道的基本信息、工步流程和测量数据记录，测量数据记录包括采样数据、过程数据和事件信息；（2）用户浏览数据时，系统将采样数据、过程数据和事件信息以图表的方式展现；（3）系统将未读完的数据进行缓冲，先取未读完的数据类型，记下过程数据中该过程的首尾样本索引，将容量数据保存到当前过程缓冲中，将事件信息保存到事件缓冲中，将采样数据保存到样本缓冲中，再读取下一条数据；（4）重复步骤（2）和步骤（3），直到所有数据处理完成；（5）根据过程缓冲中保存的每个过程数据索引，置采样记录所在过程位置，统计测试循环所在的过程位置，最后循环汇总处理。