全自动动力电池检测设备数据库管理系统设计

李耀泉，李琼萍，王文婧，任海，党增军

（广州擎天实业有限公司，广东 广州 510300）

全自动动力电池检测设备数据库管理系统设计

李耀泉，李琼萍，王文婧，任海，党增军

（广州擎天实业有限公司，广东 广州 510300）

介绍了一套全自动动力电池检测设备数据库管理系统，对动力电池进行充放电、OCV测量、内阻检测，根据电池测试数据对电池进行分档配组，提供各种图表和曲线数据对电池性能进行分析；系统内所有设备通过计算机组网，实现数据共享、远程监控。实际应用证明，该系统为电池生产厂家提供了更为完备的管理方式，方便、快捷的操作方式，安全、可靠的数据存储及分析方式，具有广阔的应用前景。

动力电池；数据库管理系统；分档配组；计算机组网；数据共享

随着市场对动力电池生产线自动化管理的要求越来越高，一套完善的动力电池化成分容管理系统，可以为电池生产厂家节约成本，提高生产效率。

目前许多动力电池生产厂家需要综合分析电池容量、开路电压、内阻、Δ、Δ及值等各种检测数据，从而对电池品质进行评定和等级分选。该生产过程需要对大量的测试数据进行分析、评估，同时需要数据共享，实现组网功能。但是原始的生产模式存在人工工作、无法实时跟踪、分析较主观等多种弊端。据市场调查，国内很多厂家，电池装夹大多为手工方式，无固定的电池载体（如电池托盘），因此无法实现自动化的管理和检测数据的共享，也无法实现电池等级分选的自动化，严重制约了行业的发展，难以满足市场需求。这使得全自动电池检测技术领域应用网络技术越来越迫切。

本文介绍了一套动力电池检测设备数据库管理系统，为动力电池生产厂家提供一套完善的动力电池生产管理软件平台。

1 系统软件设计

1.1 系统结构

本系统基于局域网平台，采用条码以及分布式模块化管理的方式，在生产过程中对各种设备进行监控，并自动采集单体电池各项性能参数，传输保存到数据库中，实现数据网络共享和处理分析。控制软件由六部分组成，分别为工程管理软件、电池登录软件、生产监控软件、OCV/IR测试软件、电池分选软件以及数据统计分析软件，如图1所示。

图1 系统整体结构

（1）工程管理软件：根据电池特性设定电池对应的工作流程，保存在数据服务器中。具有用户权限设置、每个工程可设置多种保护参数、分选参数与条件可灵活组合设置的功能。

（2）电池登录软件：根据电池特性选择对应的工程，扫描条码，确定托盘与电池位置的关系，保存在数据服务器中。可实现多托盘登录，对托盘整个工作流程的跟踪查看与控制。

（3）生产监控软件：从数据服务器中读取预先设定的电池工作流程，发送启动检测设备工作，在整个工作流程中监控电池工作状态，采集、处理以及查看数据，并将工作电池数据上传到数据服务器。记录异常报警与用户操作日志。

（4）OCV/IR测试软件：测试电池的开路电压和内阻，并保存在数据服务器中。实现条件筛选并颜色标注不良品，进行合格率统计。

（5）电池分选软件：基于电池的开路电压、内阻、容量等参数，根据分选条件，分选出电池的等级并筛选出来。实现自动按等级分选，并可同时显示电池等级以及等级统计。

（6）数据统计分析软件：对存储在数据库中的电池相关数据信息进行查询、统计、分析等操作。还具有设备性能评估，曲线一致性分析，数据和图表的另存、导出及打印功能。

1.2 基于ActiveX组件的封装技术的应用与分析

系统软件与设备、程序模块与脚本系统、程序模块与数据库系统之间都是采用控制模块控制，控制模块内核控制采用ActiveX控件进行封装，可使各个程序模块具有简洁、便于重用性和高安全性等优点，并可降低系统二次开发的难度。将大而复杂的软件应用分成一系列的需要公共访问、可先行实现、易于开发、理解和调整的软件单元，设计成控件，也就是组件，引用到各个程序模块中。主程序和脚本系统通过数据处理组件控制，可以快捷地实现不同用户的数据保存需求，而且不用改变原系统内核。以此为基础的软件解决方案效率高，成本低。该模块的结构如图2所示。

图2 组件结构图

1.3 海量数据处理技术分析

由于电池检测过程数据量非常庞大，旧的生产监控系统程序在处理采集数据和上传数据库的时候速度慢，影响整个系统的操作运行，因此研究开发了海量数据分层保存的数据存储方式。

分层保存方式是通过对文件进行分层分块的存储方式，实现数据查询的快速响应和实时显示，将原始数据文件的数据点进行抽样，生成具有多种抽样比例的分层文件。数据按图3中所示的层存放到不同的文件里，每一层代表一个不同的层数据文件，底部代表原始数据，其上的每一层都是对原始数据进行某种比例抽样后的数据，越往顶部，抽样率越高，同时数据点数越少；分层数根据定义的分块数据点数、原始数据总点数和抽样比例来确定。分块数据点数根据实际情况确定，数据块太大可能导致读取过多的冗余数据，数据块太小会增加文件读写操作次数。当一层数据文件中数据点数大于数据分块中包含的点数时，按抽样比例生成上一层数据文件的数据块，直到生成顶层数据文件，顶层数据文件只包含不到4个的数据块。打开数据文件显示曲线时，只读取顶层数据文件，当缩放曲线时根据选中区域的范围确定需要读取的文件层数和数据块数，当原始数据文件数据点数小于曲线显示界面可显示曲线点数时，数据文件不需要分层处理。

分层保存方式在显示界面的缩放功能也做了处理，选中区域超过当前区域的1/4时，直接由当前区域数据缩放；选中区域不超过当前区域的1/4时，读取下一层数据文件的数据块。

分层保存方式在存储文件的效果体现在每次显示曲线最多只需要执行4次读取文件的操作，根据定义数据块的大小，可以调整程序执行时占用内存的大小。数据分层分块结构如图3所示。

图3 数据分层分块结构示意图

1.4 数据统计分析配组算法分析

核心依据：电池组内各单体电池的一致性越高，电池组的整体性能也就表现愈好。

配组条件：对特征参数值分组的范围设置条件，可根据实际需要进行设置。分组范围越细分，分组完成后电池组内各单体电池的一致性越高。

配组算法[1]：通过对不同电池的特征参数值进行比较，将参数值较为接近的电池作为一个分组，在特征参数值上进行比较时，首先根据特定的排序算法选取一个单体电池作为分组基准，然后将不同单体电池的特征值与作为基准的单体电池进行比较，需要在每一个特征参数值上进行比较并综合每个特征参数值来判断不同电池之间的一致性(此过程可以抽象为计算不同多维向量之间差值的模，并在此基础上增加每个维度上的分量限制)。电池配组流程、条件设置图见图4、图5。

图4 电池配组流程图

图5 电池配组条件设置图

2 实验结果及测试数据

系统软件通过对电池检测过程所存储的过程数据，以及特征数据进行统计分析，数据分析软件方便、快速的查询到所需要的数据，以及得到电池品质等级图。系统软件功能强大，能够满足客户对电池的品质的评定，操作友好，系统稳定。测试数据分析如图6、图7所示。

图6 过程数据曲线图

图7 电池等级柱状图

3 结论

本系统提供方便、快捷的远程控制操作，对电池进行充放电控制，检测其电压、电流、容量等多项参数，可进行性能、寿命实验，提供各种图表、曲线数据。强大的数据分析统计能力，不但节约了电池分选、配组的时间，更减少了人力、物力资源的使用，以及由于机械和人为因素造成的误差，大大提高了电池生产厂家的生产质量和生产效益。

[1]陈渊睿，伍党顺，毛建一.动力锂电池组充放电智能管理系统[J].电源技术，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，广东省人，高级工程师，主要研究方向为二次充电电池检测设备、二次充电电池市场分析、计算机应用及控制。