CN107688153A - 分布式无线总线电池筛选与测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

分布式无线总线电池筛选与测试系统及测试方法，涉及电池检测领域，解决现有电池检测系统线路连接复杂，进而降低了系统的可靠性、扩展性以及灵活性，影响了筛选测试的效率等问题，采用分布式主从拓扑结构将系统分为处理与监控单元和采集与测试单元；处理与监控单元和采集与测试单元通过ZigBee技术构建的无线局域网络传输数据；采集与测试单元包括多个从设备，每个从设备用于完成待测单体电池的筛选测试，处理与监控单元负责向各从设备发送指令，并接收处理各从设备采集的待测单体电池筛选测试数据及数据显示；对待测电池单体进行测试的从设备相互独立运行，且无物理电气连接，各从设备通过ZigBee技术与主设备组成无线局域网络进行数据传输。

Description

分布式无线总线电池筛选与测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及电池检测领域，具体涉及一种分布式无线总线电池筛选测试系统及测试方法。

背景技术

通常，在大部分应用场合为满足电压、容量的要求，需要将电池单体串并联组合成蓄电池组，而电池单体由于制造特性参数的差异，在使用过程中会影响其在蓄电池组中电性能的一致性，降低蓄电池组整体性能。电池筛选测试可以获取单体电池特性，通过分组匹配等手段提高蓄电池组的一致性。

目前，电池筛选测试系统大多是为一个整体机柜设备，将多个电池单体连接到接线端进行测试，设备之间通过物理电气连接。当电池批量测试时，这种系统线路连接将十分繁杂，待测电池单体将都堆积在测试设备周围，降低了系统的可靠性、扩展性以及灵活性，影响了筛选测试的效率。

发明内容

本发明为解决现有电池检测系统线路连接复杂，进而降低了系统的可靠性、扩展性以及灵活性，影响了筛选测试的效率等问题，提供一种分布式无线总线电池筛选测试系统。

分布式无线总线电池筛选与测试系统，采用分布式主从拓扑结构将所述系统分为处理与监控单元和采集与测试单元；所述处理与监控单元和采集与测试单元通过ZigBee技术构建的无线局域网络传输数据；

所述采集与测试单元包括多个从设备，每个从设备用于完成待测单体电池的筛选测试，并向处理与监控单元反馈采集的待测单体电池筛选测试数据；

所述处理与监控单元负责向各从设备发送指令，并接收处理各从设备采集的待测单体电池筛选测试数据及数据显示；

所述处理与监控单元包括主设备和工控机，所述主设备通过USB接口与工控机插接，并实现数据传输；

所述主设备包括无线控制模块、主控制模块和电源转换模块；

无线控制模块负责无线局域网络的搭建与维护以及与各从设备的数据传输；主控制模块负责处理读取到的各从设备采集的待测单体电池筛选测试数据，并将电池筛选测试数据上传至工控机，同时，接收工控机发送给各从设备的指令；主控制模块通过对采集的待测单体电池数据进行处理，并获得待测单体电池的容量、内阻、循环寿命、充放电特性曲线以及荷电保持性能信息，并且对比分析无线局域网络内各从设备筛选的待测单体电池的参数，完成无线局域网络内待测单体电池的批量筛选；

所述每个从设备包括无线终端模块、充放电控制模块、信号采集模块和电源转换模块；所述无线终端模块负责使各从设备加入无线局域网络，并与主设备传输数据，同时根据接收指令对各从设备进行控制，信号采集模块实时采集待测单体电池的电压、电流以及温度，充放电控制模块实现电池充电、放电两种模式的切换；同时，充电、放电的倍率通过工控机配置。

分布式无线总线电池筛选与测试方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、将主设备插入工控机的USB接口，主设备通过无线控制模块创建无线局域网络，等待从设备加入网络；

步骤二、通过工控机实时显示当前无线局域网络状态和加入网络的从设备状态，所述从设备上电后将自动加入主设备创建的无线局域网络；

步骤三、将待测单体电池与从设备连接，所述从设备等待接收主设备的指令，同时，在工控机上配置从设备的任务类型，所述从设备接收主设备的测试指令；

步骤四、从设备的充放电控制模块切换到恒流放电模式，使待测单体电池接入可变负载，并不断控制可变负载的阻值以维持电池放电倍率恒定；信号采集模块实时采集待测单体电池的电压、电流和温度数据，并将数据通过串行通信传送至无线终端模块，再通过无线局域网络发送至主设备；

步骤五、所述主设备将接收的数据进行处理后上传至工控机，在所述工控机上显示从设备的任务进度以及待测单体电池的状态信息。

本发明的有益效果：对待测电池单体进行测试的从设备相互独立运行，且无物理电气连接，各从设备通过ZigBee技术与主设备组成无线局域网络进行数据传输。相比于现有技术，本系统具有以下优点：

(1)扩展性强：通过增加从设备的数量，可实现批量电池单体筛选测试。

(2)可靠性高：各从设备之间运行相互独立，某个从设备工作异常，不会影响系统内其他从设备的工作。

(3)结构紧凑：主设备及各从设备之间无物理电气连接，系统不会因为待测电池单体数的增加而复杂性增加。

(4)灵活性强：可以对从设备进行差异性任务规划，同时完成多个不同批次、不同型号电池的筛选测试任务。

附图说明

图1为本发明所述的分布式无线总线电池筛选测试系统的结构图；

图2为本发明所述的分布式无线总线电池筛选测试系统中从设备的硬件原理的示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1和图2说明本实施方式，分布式无线总线电池筛选与测试系统，利用分布式主从拓扑结构将系统划分为处理与监控单元和采集与测试单元；通过无线局域网络传输数据，该网络利用ZigBee技术实现构建。所述采集与测试单元由若干从设备组成，各从设备之间无电气连接，负责独立完成单体电池的筛选测试任务，并反馈采集数据。所述处理与监控单元由工控机和主设备组成，负责向各从设备发送任务指令，接收处理从设备采集的电池参数以及数据显示。

所述主设备由无线控制模块、主控制模块和电源转换模块组成。无线控制模块负责无线局域网络的搭建与维护以及与各从设备的数据传输。主控制模块负责处理读取到的各从设备采集的待测单体电池数据，并将电池筛选与测试数据上传给工控机，同时，接收工控机发送给各从设备的任务。主控制模块通过采集的电池数据可处理得到待测电池单体的容量、内阻、循环寿命、充放电特性曲线以及荷电保持性能，并且对比分析无线局域网络内各从设备的待测电池单体的参数，完成无线局域网络内待测电池的批量筛选。所述主控制模块由C8051F040芯片实现，无线控制模块由CC2530芯片实现，电源转换模块由LM1117芯片实现5V至3.3V电压转换。

所述采集与测试单元中的每个从设备包含无线终端模块、信号采集模块、充放电控制模块和电源转换模块组成。无线终端模块负责使从设备加入无线局域网络，与主设备传输数据，并根据任务对从设备进行控制。信号采集模块可以实时采集待测单体电池的电压、电流以及温度。充放电控制模块可以实现电池充电、放电两种模式的切换。同时，充电、放电倍率是可由工控机进行配置的。

本实施方式中所述的主设备由密封塑料盒密封该密封塑料盒的面板上包括电源指示灯、串行通信状态灯和无线局域网络状态灯。主设备通过USB接口即可与工控机插接，并与之进行数据传输。

结合图2说明本实施方式，无线控制模块为CC2530，支持ZigBee协议的单片机，其通过天线及匹配电路完成高频电流与电磁波间的转换，实现无线局域网络的数据传输，并且CC2530通过内置的8051内核实现对从设备内其他外部电路的控制。LM2596-3.3芯片将电源电压转换为3.3V输出为从设备内部芯片供电。BQ24115芯片实现被测单体电池的充电管理，同时，CC2530通过IO口完成对BQ24115的充电使能控制以及充电倍率配置电阻的切换，以实现从设备的充电控制。对可编程可变负载的控制可以实现电池放电电流控制。充放电模式切换由一个单刀双掷继电器实现，当待测单体电池与BQ24115电路连接时，即切换到充电模式。当被测单体电池与可变负载电路连接时，即切换到放电模式。待测单体电池电压、电流采集由内置IIC通信的INA226芯片实现，同时，通过CC2530内置的AD模块采集电池表贴的热敏电阻的电压实现温度的采集。

具体实施方式二、本实施方式为具体实施方式一所述的分布式无线总线电池筛选与测试系统的测试方法，该方法由以下步骤实现：

一、将主设备插入工控机的USB接口，主设备通过无线控制模块创建无线局域网络，等待N个从设备加入网络。

二、在工控机上运行筛选与测试上位机程序，程序界面上实时显示当前无线局域网络状态，已加入网络的从设备的状态。从设备上电后将自动加入主设备创建的无线局域网络，

二、将待测电池单体与从设备连接后，从设备准备就绪等待接收任务。以对N个从设备电池单体进行放电特性曲线测试为例，在上位机界面配置N个从设备的任务类型为放电特性曲线、电池标称容量2800mAh、放电倍率0.2C、放电截止电压3V。点击任务配置完成后，N个从设备将接收到测试任务。

三、N个从设备的充放电控制模块切换到恒流放电模式，使待测单体电池接入可变负载，并不断控制可变负载的阻值以维持电池放电倍率恒定。信号采集模块实时采集待测单体电池的电压、电流、温度，并将数据通过串行通信传送给无线终端模块，再通过无线局域网络发送给主设备。主设备将原始数据处理后上传给工控机。

四、在工控机上显示N个从设备的任务进度、单体电池的状态。在上位机程序的绘图界面配置后，可在线实时绘制接入N个从设备的单体电池的放电特性曲线。

Claims (4)

1.分布式无线总线电池筛选与测试系统，采用分布式主从拓扑结构将所述系统分为处理与监控单元和采集与测试单元；所述处理与监控单元和采集与测试单元通过ZigBee技术构建的无线局域网络传输数据，其特征是；

所述采集与测试单元包括多个从设备，每个从设备用于完成待测单体电池的筛选测试，并向处理与监控单元反馈采集的待测单体电池筛选测试数据；

所述处理与监控单元负责向各从设备发送指令，并接收处理各从设备采集的待测单体电池筛选测试数据及数据显示；

所述处理与监控单元包括主设备和工控机，所述主设备通过USB接口与工控机插接，并实现数据传输；

所述主设备包括无线控制模块、主控制模块和电源转换模块；

无线控制模块负责无线局域网络的搭建与维护以及与各从设备的数据传输；

主控制模块负责处理读取到的各从设备采集的待测单体电池筛选测试数据，并将电池筛选测试数据上传至工控机，同时，接收工控机发送给各从设备的指令；

主控制模块通过对采集的待测单体电池数据进行处理，并获得待测单体电池的容量、内阻、循环寿命、充放电特性曲线以及荷电保持性能信息，并且对比分析无线局域网络内各从设备筛选的待测单体电池的参数，完成无线局域网络内待测单体电池的批量筛选；

所述每个从设备包括无线终端模块、充放电控制模块、信号采集模块和电源转换模块；

所述无线终端模块负责使各从设备加入无线局域网络，并与主设备传输数据，同时根据接收指令对各从设备进行控制，信号采集模块实时采集待测单体电池的电压、电流以及温度，充放电控制模块实现电池充电、放电两种模式的切换；同时，充电、放电的倍率通过工控机配置。

2.根据权利要求1所述的分布式无线总线电池筛选与测试系统，其特征在于，所述主设备由密封塑料盒封装；该密封塑料盒的面板上包括电源指示灯、串行通信状态灯和无线局域网络状态灯。

3.根据权利要求1所述的分布式无线总线电池筛选与测试系统，其特征在于，所述各从设备独立运行，各从设备通过ZigBee技术与主设备组成无线局域网络进行数据传输。

4.根据权利要求1所述的分布式无线总线电池筛选与测试系统的测试方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：

步骤一、将主设备插入工控机的USB接口，主设备通过无线控制模块创建无线局域网络，等待从设备加入网络；

步骤二、通过工控机实时显示当前无线局域网络状态和加入网络的从设备状态，所述从设备上电后将自动加入主设备创建的无线局域网络；

步骤三、将待测单体电池与从设备连接，所述从设备等待接收主设备的指令，同时，在工控机上配置从设备的任务类型，所述从设备接收主设备的测试指令；

步骤四、从设备的充放电控制模块切换到恒流放电模式，使待测单体电池接入可变负载，并不断控制可变负载的阻值以维持电池放电倍率恒定；信号采集模块实时采集待测单体电池的电压、电流和温度数据，并将数据通过串行通信传送至无线终端模块，再通过无线局域网络发送至主设备；

步骤五、所述主设备将接收的数据进行处理后上传至工控机，在所述工控机上显示从设备的任务进度以及待测单体电池的状态信息。