全自動動力電池檢測設備數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設計

李耀泉，李瓊萍，王文婧，任海，黨增軍

（廣州擎天實業(yè)有限公司，廣東 廣州 510300）

全自動動力電池檢測設備數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設計

李耀泉，李瓊萍，王文婧，任海，黨增軍

（廣州擎天實業(yè)有限公司，廣東 廣州 510300）

介紹了一套全自動動力電池檢測設備數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，對動力電池進行充放電、OCV測量、內阻檢測，根據(jù)電池測試數(shù)據(jù)對電池進行分檔配組，提供各種圖表和曲線數(shù)據(jù)對電池性能進行分析；系統(tǒng)內所有設備通過計算機組網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、遠程監(jiān)控。實際應用證明，該系統(tǒng)為電池生產廠家提供了更為完備的管理方式，方便、快捷的操作方式，安全、可靠的數(shù)據(jù)存儲及分析方式，具有廣闊的應用前景。

動力電池；數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)；分檔配組；計算機組網(wǎng)；數(shù)據(jù)共享

隨著市場對動力電池生產線自動化管理的要求越來越高，一套完善的動力電池化成分容管理系統(tǒng)，可以為電池生產廠家節(jié)約成本，提高生產效率。

目前許多動力電池生產廠家需要綜合分析電池容量、開路電壓、內阻、Δ、Δ及值等各種檢測數(shù)據(jù)，從而對電池品質進行評定和等級分選。該生產過程需要對大量的測試數(shù)據(jù)進行分析、評估，同時需要數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)組網(wǎng)功能。但是原始的生產模式存在人工工作、無法實時跟蹤、分析較主觀等多種弊端。據(jù)市場調查，國內很多廠家，電池裝夾大多為手工方式，無固定的電池載體（如電池托盤），因此無法實現(xiàn)自動化的管理和檢測數(shù)據(jù)的共享，也無法實現(xiàn)電池等級分選的自動化，嚴重制約了行業(yè)的發(fā)展，難以滿足市場需求。這使得全自動電池檢測技術領域應用網(wǎng)絡技術越來越迫切。

本文介紹了一套動力電池檢測設備數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，為動力電池生產廠家提供一套完善的動力電池生產管理軟件平臺。

1 系統(tǒng)軟件設計

1.1 系統(tǒng)結構

本系統(tǒng)基于局域網(wǎng)平臺，采用條碼以及分布式模塊化管理的方式，在生產過程中對各種設備進行監(jiān)控，并自動采集單體電池各項性能參數(shù)，傳輸保存到數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡共享和處理分析?？刂栖浖闪糠纸M成，分別為工程管理軟件、電池登錄軟件、生產監(jiān)控軟件、OCV/IR測試軟件、電池分選軟件以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體結構

（1）工程管理軟件：根據(jù)電池特性設定電池對應的工作流程，保存在數(shù)據(jù)服務器中。具有用戶權限設置、每個工程可設置多種保護參數(shù)、分選參數(shù)與條件可靈活組合設置的功能。

（2）電池登錄軟件：根據(jù)電池特性選擇對應的工程，掃描條碼，確定托盤與電池位置的關系，保存在數(shù)據(jù)服務器中。可實現(xiàn)多托盤登錄，對托盤整個工作流程的跟蹤查看與控制。

（3）生產監(jiān)控軟件：從數(shù)據(jù)服務器中讀取預先設定的電池工作流程，發(fā)送啟動檢測設備工作，在整個工作流程中監(jiān)控電池工作狀態(tài)，采集、處理以及查看數(shù)據(jù)，并將工作電池數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)服務器。記錄異常報警與用戶操作日志。

（4）OCV/IR測試軟件：測試電池的開路電壓和內阻，并保存在數(shù)據(jù)服務器中。實現(xiàn)條件篩選并顏色標注不良品，進行合格率統(tǒng)計。

（5）電池分選軟件：基于電池的開路電壓、內阻、容量等參數(shù)，根據(jù)分選條件，分選出電池的等級并篩選出來。實現(xiàn)自動按等級分選，并可同時顯示電池等級以及等級統(tǒng)計。

（6）數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件：對存儲在數(shù)據(jù)庫中的電池相關數(shù)據(jù)信息進行查詢、統(tǒng)計、分析等操作。還具有設備性能評估，曲線一致性分析，數(shù)據(jù)和圖表的另存、導出及打印功能。

1.2 基于ActiveX組件的封裝技術的應用與分析

系統(tǒng)軟件與設備、程序模塊與腳本系統(tǒng)、程序模塊與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間都是采用控制模塊控制，控制模塊內核控制采用ActiveX控件進行封裝，可使各個程序模塊具有簡潔、便于重用性和高安全性等優(yōu)點，并可降低系統(tǒng)二次開發(fā)的難度。將大而復雜的軟件應用分成一系列的需要公共訪問、可先行實現(xiàn)、易于開發(fā)、理解和調整的軟件單元，設計成控件，也就是組件，引用到各個程序模塊中。主程序和腳本系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)處理組件控制，可以快捷地實現(xiàn)不同用戶的數(shù)據(jù)保存需求，而且不用改變原系統(tǒng)內核。以此為基礎的軟件解決方案效率高，成本低。該模塊的結構如圖2所示。

圖2 組件結構圖

1.3 海量數(shù)據(jù)處理技術分析

由于電池檢測過程數(shù)據(jù)量非常龐大，舊的生產監(jiān)控系統(tǒng)程序在處理采集數(shù)據(jù)和上傳數(shù)據(jù)庫的時候速度慢，影響整個系統(tǒng)的操作運行，因此研究開發(fā)了海量數(shù)據(jù)分層保存的數(shù)據(jù)存儲方式。

分層保存方式是通過對文件進行分層分塊的存儲方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢的快速響應和實時顯示，將原始數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)點進行抽樣，生成具有多種抽樣比例的分層文件。數(shù)據(jù)按圖3中所示的層存放到不同的文件里，每一層代表一個不同的層數(shù)據(jù)文件，底部代表原始數(shù)據(jù)，其上的每一層都是對原始數(shù)據(jù)進行某種比例抽樣后的數(shù)據(jù)，越往頂部，抽樣率越高，同時數(shù)據(jù)點數(shù)越少；分層數(shù)根據(jù)定義的分塊數(shù)據(jù)點數(shù)、原始數(shù)據(jù)總點數(shù)和抽樣比例來確定。分塊數(shù)據(jù)點數(shù)根據(jù)實際情況確定，數(shù)據(jù)塊太大可能導致讀取過多的冗余數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)塊太小會增加文件讀寫操作次數(shù)。當一層數(shù)據(jù)文件中數(shù)據(jù)點數(shù)大于數(shù)據(jù)分塊中包含的點數(shù)時，按抽樣比例生成上一層數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)塊，直到生成頂層數(shù)據(jù)文件，頂層數(shù)據(jù)文件只包含不到4個的數(shù)據(jù)塊。打開數(shù)據(jù)文件顯示曲線時，只讀取頂層數(shù)據(jù)文件，當縮放曲線時根據(jù)選中區(qū)域的范圍確定需要讀取的文件層數(shù)和數(shù)據(jù)塊數(shù)，當原始數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)點數(shù)小于曲線顯示界面可顯示曲線點數(shù)時，數(shù)據(jù)文件不需要分層處理。

分層保存方式在顯示界面的縮放功能也做了處理，選中區(qū)域超過當前區(qū)域的1/4時，直接由當前區(qū)域數(shù)據(jù)縮放；選中區(qū)域不超過當前區(qū)域的1/4時，讀取下一層數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)塊。

分層保存方式在存儲文件的效果體現(xiàn)在每次顯示曲線最多只需要執(zhí)行4次讀取文件的操作，根據(jù)定義數(shù)據(jù)塊的大小，可以調整程序執(zhí)行時占用內存的大小。數(shù)據(jù)分層分塊結構如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)分層分塊結構示意圖

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析配組算法分析

核心依據(jù)：電池組內各單體電池的一致性越高，電池組的整體性能也就表現(xiàn)愈好。

配組條件：對特征參數(shù)值分組的范圍設置條件，可根據(jù)實際需要進行設置。分組范圍越細分，分組完成后電池組內各單體電池的一致性越高。

配組算法[1]：通過對不同電池的特征參數(shù)值進行比較，將參數(shù)值較為接近的電池作為一個分組，在特征參數(shù)值上進行比較時，首先根據(jù)特定的排序算法選取一個單體電池作為分組基準，然后將不同單體電池的特征值與作為基準的單體電池進行比較，需要在每一個特征參數(shù)值上進行比較并綜合每個特征參數(shù)值來判斷不同電池之間的一致性(此過程可以抽象為計算不同多維向量之間差值的模，并在此基礎上增加每個維度上的分量限制)。電池配組流程、條件設置圖見圖4、圖5。

圖4 電池配組流程圖

圖5 電池配組條件設置圖

2 實驗結果及測試數(shù)據(jù)

系統(tǒng)軟件通過對電池檢測過程所存儲的過程數(shù)據(jù)，以及特征數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)分析軟件方便、快速的查詢到所需要的數(shù)據(jù)，以及得到電池品質等級圖。系統(tǒng)軟件功能強大，能夠滿足客戶對電池的品質的評定，操作友好，系統(tǒng)穩(wěn)定。測試數(shù)據(jù)分析如圖6、圖7所示。

圖6 過程數(shù)據(jù)曲線圖

圖7 電池等級柱狀圖

3 結論

本系統(tǒng)提供方便、快捷的遠程控制操作，對電池進行充放電控制，檢測其電壓、電流、容量等多項參數(shù)，可進行性能、壽命實驗，提供各種圖表、曲線數(shù)據(jù)。強大的數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計能力，不但節(jié)約了電池分選、配組的時間，更減少了人力、物力資源的使用，以及由于機械和人為因素造成的誤差，大大提高了電池生產廠家的生產質量和生產效益。

[1]陳淵睿，伍黨順，毛建一.動力鋰電池組充放電智能管理系統(tǒng)[J].電源技術，2009，33(8)：666-670.

Design of databasemanagementsystem of full-automatic power battery testdevice

LIYao-quan,LIQiong-ping,WANGWen-jing,REN Hai,DANG Zeng-jun

A database management system of full-automatic power battery test device was introduced,and the system could charge and discharge power battery,test open circuit voltage and internal resistance,grade and sort battery according to battery test data and generate various form s and curves for battery performance analysis.All devices in the system had computer network function,prom ising data share and remote monitoring.Practical application proves that this system could provide battery producersmore perfectmanagement style,convenientand efficientoperationmethod and safe,reliable data storage and analysismethod,providing broad application prospects.

power battery;databasemanagementsystem;grading and sorting;com puter network;data share

TM 91

A

1002-087 X(2014)05-0902-02

2014-03-20

李耀泉(1955—)，男，廣東省人，高級工程師，主要研究方向為二次充電電池檢測設備、二次充電電池市場分析、計算機應用及控制。