CN110726947A - 一种用于智能电池测试的中位机及其测试方法 - Google Patents

一种用于智能电池测试的中位机及其测试方法 Download PDF

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易蓉
郑宇生
王琛乐
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Abstract

本发明公开了一种用于智能电池测试的中位机及测试方法包括智能物联网通信控制单元、第三方接口单元、模拟充电桩单元、通道并联单元、脱机运行单元、断电恢复单元和辅助采样单元。本发明所公开的中位机及其测试方法，首先能实现上位机和下位机之间的中转功能；其次还参与下位机的管理，实现下位机的并联、脱机、模拟充电桩等功能，解放下位机的硬件及软件资源，使得下位机的充放电控制更简单可靠；再次还提供丰富的接口，灵活扩展第三方设备，如BMS、压力传感器、步入式温箱、直流可控电源等。

Description

一种用于智能电池测试的中位机及其测试方法
技术领域
本发明属于电池测试领域，特别涉及该领域中的一种用于智能电池测试的中位机及其测试方法。
背景技术
二次电池已广泛应用于通信、交通、军事、电力等多个领域，充放电测试是二次电池制造过程中的关键环节，因此，为提高二次电池的研究、生产效率，充放电测试系统的扩展性、可靠性、安全性非常重要。电池充放电测试系统一般包括上位机、中位机和下位机。上位机是整个系统的人机交互界面，是用户进行操作、查看、分析和管理的直接工具。下位机是测试系统的执行机构，根据测试任务执行相应的控制流程，控制通道进行充放电。中位机是上位机和下位机之间的通信桥梁，其作用非常关键。目前，大多数测试系统的中位机只是透传功能，没有通过中位机提升系统的整体性能。其中，中位机一般都是充当通信中转站的作用。有的下位机之间是采用RS485通信，有的下位机之间是采用CAN通信，而中位机和上位机之间的通信多是网络接口，因此，中位机即是在系统中进行接口转换（RS485/CAN转网络）。实际应用中，大多中位机仅仅是接口转换，将上位机和下位机的数据进行传输，没有参与到电池测试的系统功能中。
现在的测试系统中，中位机只做透传，没有发挥出中位机的优势，其缺点如下：
一个测试系统一般有几个或几十个下位机通道，用户大多希望电池测试设备的下位机之间可以实现通道并联功能（即把输出线接到一起输出电流），以此来扩大下位机的电流输出能力。一般测试系统要么是通过下位机之间的通信来实现并联，要么是通过上位机数据处理实现并联，这两种方式都有其缺点。下位机实现并联：下位机之间必须进行相互通信来协调电流和合并数据，增大了下位机通信总线占有率；上位机实现并联：只是单纯的数据合并，不能从底层控制电流输出，为系统加入不可靠因素。目前测试系统的脱机（与上位机失联）数据大多存储在下位机SD卡中，但其实脱机是一种极少发生的异常情况，就算发生也是持续短期时间，一个测试系统一个SD卡足以保存脱机数据，几十个下位机通道都配有SD卡极大地浪费了资源；电池包出厂前需要做充放电循环测试，但此时电池包已经安装好，充电口一般是标准的充电枪接口。放电时用电池测试系统进行放电，充电时要另外接充电桩与内部BMS通信进行充电，来回移动接线很不方便；目前用户的测试任务越来越复杂，越来越智能，普通测试系统一般只支持扩展BMS接口，别的第三方设备扩展很不灵活。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种用于智能电池测试的中位机及其测试方法。
本发明采用如下技术方案：
一种用于智能电池测试的中位机，其改进之处在于：包括智能物联网通信控制单元、第三方接口单元、模拟充电桩单元、通道并联单元、脱机运行单元、断电恢复单元和辅助采样单元。
进一步的，中位机第三方接口单元可以接入的设备包括但不限于BMS、步入式温箱、直流可控电源和电池压力传感器。
进一步的，中位机电路包括以太网通信电路、CAN通信电路、RS485通信电路、RS232电路、SPI电路、ADC电路、USB电路和SD卡电路。
一种测试方法，使用上述的中位机，其改进之处在于：中位机将上位机用户编辑的包含充放电控制参数的任务文件传送给下位机，并将下位机所采集的电流、电压、容量和时间间隔等充放电数据上传给上位机。
进一步的，中位机与上位机通信，接收、处理、转发上位机命令，保存任务文件，上传下位机数据；中位机与下位机通信：发送下位机命令，接收下位机数据，脱机时，维持下位机运行不停止，保存脱机数据；中位机保存任务文件信息、脱机数据信息及通道并联信息，断电恢复后，中位机重新建立与上位机连接，读取已有设置，恢复运行；中位机可管理在线的下位机通道之间任意并联运行，接收通道并联命令；保存通道并联信息；解析合并并联通道的下位机数据；控制并联通道的下位机任务执行及跳转；中位机获取辅助通道采样的辅助电压和辅助温度数据，上传给上位机，支持脱机运行；中位机将系统运行关键信息发送至物联网系统，便于用户及时获取；中位机模拟充电桩与电池包BMS实时通信，控制下位机以充电桩模式运行；中位机可根据第三方信息控制下位机运行及跳转，并可随电池测试任务控制调节第三方设备输出，实现自动化操作。
本发明的有益效果是：
本发明所公开的中位机及其测试方法，首先能实现上位机和下位机之间的中转功能；其次还参与下位机的管理，实现下位机的并联、脱机、模拟充电桩等功能，解放下位机的硬件及软件资源，使得下位机的充放电控制更简单可靠；再次还提供丰富的接口，灵活扩展第三方设备，如BMS、压力传感器、步入式温箱、直流可控电源等，不仅能获取第三方信息控制设备运行和跳转，还可以随电池测试任务调节第三方设备输出，实现智能控制，满足用户的复杂测试任务要求；最后可以通过电池测试系统中的智能数据采集终端将设备接入物联网管理平台，运行信息汇总到云平台，由移动应用及时呈现给用户，极大地提高了测试的安全性。
附图说明
图1是本发明中位机的原理框图；
图2是本发明中位机的电路框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种用于智能电池测试的中位机，包括智能物联网通信控制单元、第三方接口单元、模拟充电桩单元、通道并联单元、脱机运行单元、断电恢复单元和辅助采样单元。
在本实施例中，中位机第三方接口单元可以接入的设备包括但不限于BMS、步入式温箱、直流可控电源和电池压力传感器。
本实施例中的中位机核心ARM芯片选用LPC1788，电路框图如图2所示，中位机电路包括以太网通信电路、CAN通信电路、RS485通信电路、RS232电路、SPI电路、ADC电路、USB电路和SD卡电路。
在电池测试系统中，中位机是上位机与下位机之间的传输纽带，本实施例还公开了一种测试方法，使用上述的中位机，中位机将上位机用户编辑的包含充放电控制参数的任务文件传送给下位机，并将下位机所采集的电流、电压、容量和时间间隔等充放电数据上传给上位机。
中位机与上位机通信，接收、处理、转发上位机命令，保存任务文件，上传下位机数据；中位机与下位机通信：发送下位机命令，接收下位机数据，脱机时，维持下位机运行不停止，保存脱机数据；断电恢复：中位机保存任务文件信息、脱机数据信息及通道并联信息，断电恢复后，中位机重新建立与上位机连接，读取已有设置，恢复运行；通道并联：中位机可管理在线的下位机通道之间任意并联运行，接收通道并联命令；保存通道并联信息；解析合并并联通道的下位机数据；控制并联通道的下位机任务执行及跳转；辅助采样：中位机获取辅助通道采样的辅助电压和辅助温度数据，上传给上位机，支持脱机运行；物联网通信：中位机将系统运行关键信息发送至物联网系统，便于用户及时获取；模拟充电桩功能：中位机模拟充电桩与电池包BMS实时通信，控制下位机以充电桩模式运行；中位机可根据第三方信息控制下位机运行及跳转，并可随电池测试任务控制调节第三方设备输出，实现自动化操作。
本实施例所公开的中位机及其测试方法具有以下优点：
中位机主控下位机通道并联管理，下位机输出运行模式与单通道一致，不仅控制简单，而且也减少了很多总线上的通信量；上位机接收的是合并后的数据，显示处理流程统一，电流控制依然由最底层的下位机控制，简单可靠；中位机可控制下位机通道之间任意并联来扩大电流输出能力。当用户需要通道并联时，由中位机控制下位机的电流分配，合并下位机数据，并控制下位机测试任务的跳转和截止
中位机管理下位机脱机：当与上位机失联时，由中位机保存脱机数据，可以节省成本，减少资源浪费；当与上位机失联时，由中位机向下位机发送心跳令，维持下位机继续运行，保存脱机数据，再次与上位机连接时，上传脱机数据。
中位机实现模拟充电桩功能：中位机模拟充电桩与电池包内部BMS通信，控制下位机对电池包进行充电，这样测试系统既可以对出厂前电池包进行充电，又可以进行放电，非常方便；
中位机获取第三方设备控制测试系统：中位机可提供接口扩展如BMS、压力传感器等，获取第三方设备信息控制测试任务的跳转和截止（如按BMS单体电压或电池压力执行任务跳转或任务截止保护）。中位机智能控制第三方设备：中位机扩展第三方设备如步入式温箱、直流可控电源等，可以结合电池测试任务来调节第三方设备输出（如放电时调节温箱温度25度），实现智能控制。
中位机可以通过电池测试系统中的智能数据采集终端将设备接入物联网管理平台，运行信息汇总到云平台，由移动应用及时呈现给用户，极大地提高了测试的安全性。

Claims (5)

1.一种用于智能电池测试的中位机，其特征在于：包括智能物联网通信控制单元、第三方接口单元、模拟充电桩单元、通道并联单元、脱机运行单元、断电恢复单元和辅助采样单元。
2.根据权利要求1所述用于智能电池测试的中位机，其特征在于：中位机第三方接口单元可以接入的设备包括但不限于BMS、步入式温箱、直流可控电源和电池压力传感器。
3.根据权利要求1所述用于智能电池测试的中位机，其特征在于：中位机电路包括以太网通信电路、CAN通信电路、RS485通信电路、RS232电路、SPI电路、ADC电路、USB电路和SD卡电路。
4.一种测试方法，使用权利要求1所述的中位机，其特征在于：中位机将上位机用户编辑的包含充放电控制参数的任务文件传送给下位机，并将下位机所采集的电流、电压、容量和时间间隔等充放电数据上传给上位机。
5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于：中位机与上位机通信，接收、处理、转发上位机命令，保存任务文件，上传下位机数据；中位机与下位机通信：发送下位机命令，接收下位机数据，脱机时，维持下位机运行不停止，保存脱机数据；中位机保存任务文件信息、脱机数据信息及通道并联信息，断电恢复后，中位机重新建立与上位机连接，读取已有设置，恢复运行；中位机可管理在线的下位机通道之间任意并联运行，接收通道并联命令；保存通道并联信息；解析合并并联通道的下位机数据；控制并联通道的下位机任务执行及跳转；中位机获取辅助通道采样的辅助电压和辅助温度数据，上传给上位机，支持脱机运行；中位机将系统运行关键信息发送至物联网系统，便于用户及时获取；中位机模拟充电桩与电池包BMS实时通信，控制下位机以充电桩模式运行；中位机可根据第三方信息控制下位机运行及跳转，并可随电池测试任务控制调节第三方设备输出，实现自动化操作。
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