LabVIEW在鋰離子電池測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用探析

謝紅明

摘要：在鋰離子電池制作方面，需要依靠測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行電池質(zhì)量控制?；谶@種認(rèn)識(shí)，本文對(duì)LabVIEW在鋰離子電池測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用思路和實(shí)踐進(jìn)行了探討，為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

關(guān)鍵詞：LabVIEW;鋰離子電池;測(cè)試系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP274.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）03-0232-01

1 LabVIEW在鋰離子電池測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

實(shí)際在鋰離子電池測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)，需要使系統(tǒng)能夠用于進(jìn)行鋰離子電池任何工況狀態(tài)的測(cè)試，完成電池電壓、溫度等各種數(shù)據(jù)信息采集，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池過(guò)流、過(guò)壓和過(guò)熱等問(wèn)題，通過(guò)及時(shí)響應(yīng)保證系統(tǒng)測(cè)試安全。應(yīng)用LabVIEW，可以在虛擬儀器上進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試功能的靈活設(shè)計(jì)，采用模塊化的方式進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，順利進(jìn)行電池測(cè)試數(shù)據(jù)采集、傳輸和存儲(chǔ)，為電池測(cè)試提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐[1]。作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)圖形化編程工具，LabVIEW能夠用于測(cè)試、測(cè)量和控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，能夠?qū)⒏鞣N測(cè)量?jī)x器硬件與計(jì)算機(jī)軟件集成在一起，完成虛擬儀器系統(tǒng)的建立，為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)提供方案[2]。

2 LabVIEW在鋰離子電池測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)踐

2.1 測(cè)試框架設(shè)計(jì)

實(shí)際應(yīng)用LabVIEW進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，可以完成系統(tǒng)測(cè)試框架的建立。從總體上來(lái)看，系統(tǒng)由上位機(jī)LabVIEW、可編程電源、電子負(fù)載、繼電開(kāi)關(guān)、鋰離子電池、NImyDAQ構(gòu)成。采用LabVIEW，能夠?qū)﹄娫措妷弘娏鬟M(jìn)行設(shè)定，也能實(shí)現(xiàn)電子負(fù)載模式的設(shè)定，從而對(duì)電池進(jìn)行充放電控制。利用NImyDAQ，可以進(jìn)行控制信號(hào)的發(fā)送，通過(guò)控制繼電開(kāi)關(guān)的閉合和開(kāi)啟狀態(tài)實(shí)現(xiàn)充放電電路切換，然后進(jìn)行電池工作狀態(tài)電流、電壓等參數(shù)的采集。借助通訊接口，可以將數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。NImyDAQ為多功能便攜設(shè)備，包含兩路差分模擬輸入端口，同時(shí)擁有8路數(shù)字輸入輸出端口，并且額外帶有能夠與萬(wàn)用表和上位機(jī)連接的端口。應(yīng)用LabVIEW，能夠?qū)崿F(xiàn)電池充放電測(cè)試管理，并且能夠進(jìn)行通信信號(hào)解析和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理，使測(cè)試數(shù)據(jù)以電子表格、波形圖等各種形式顯示。

2.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

采用LabVIEW進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試程序設(shè)計(jì)，可以將系統(tǒng)主程序劃分為在線幫助模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊等多個(gè)模塊。其中，幫助模塊用于介紹系統(tǒng)操作流程和注意事項(xiàng)，數(shù)據(jù)采集模塊用于實(shí)現(xiàn)電池組測(cè)試數(shù)據(jù)分區(qū)采集，能夠結(jié)合主任務(wù)要求進(jìn)行程序子VI調(diào)用。利用DataSocket協(xié)議，系統(tǒng)能夠?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)監(jiān)控中心，然后以專(zhuān)用格式在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)。在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要將主程序劃分為多個(gè)子VI，使測(cè)試程序擁有清晰結(jié)構(gòu)。而在系統(tǒng)操作內(nèi)存中進(jìn)行代碼和數(shù)據(jù)保存，也能使程序運(yùn)行時(shí)占用的內(nèi)存量減少，促使系統(tǒng)運(yùn)行效率得到提高，并且使程序運(yùn)行可靠性得到保證。

2.3 數(shù)據(jù)采集通信

實(shí)際應(yīng)用LabVIEW進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集通信功能的開(kāi)發(fā)，可以采用CAN通信加強(qiáng)系統(tǒng)信息交互，利用USB轉(zhuǎn)換卡加強(qiáng)與計(jì)算機(jī)的通信連接。利用LabVIEW程序，可以對(duì)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)進(jìn)行調(diào)用，實(shí)現(xiàn)CAN數(shù)據(jù)收發(fā)和解析。在實(shí)踐操作中，可以利用CallLibary功能節(jié)點(diǎn)調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，對(duì)函數(shù)路徑進(jìn)行選擇，然后利用函數(shù)進(jìn)行測(cè)試參數(shù)的配置，采用回調(diào)函數(shù)進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)采集。在接口函數(shù)庫(kù)中，擁有通信程序使用說(shuō)明，包含程序設(shè)計(jì)的簇結(jié)構(gòu)體，能夠用于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)體初始化CAN配置，并完成信息幀的定義。在程序設(shè)計(jì)階段，需要將設(shè)備函數(shù)打開(kāi)，然后進(jìn)行指定CAN通道函數(shù)的初始化。啟動(dòng)函數(shù)后，能夠?qū)νǖ罃?shù)據(jù)函數(shù)進(jìn)行讀取，從系統(tǒng)指定設(shè)備和通道進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)的采集，同時(shí)清空指定緩沖區(qū)函數(shù)，用于進(jìn)行采集數(shù)據(jù)的臨時(shí)存儲(chǔ)。在實(shí)際進(jìn)行CAN通信過(guò)程中，需要對(duì)CAN消息幀進(jìn)行獲取，然后對(duì)指針結(jié)構(gòu)體進(jìn)行解析，根據(jù)消息幀ID號(hào)進(jìn)行判讀，按照通信協(xié)議格式解析得到8個(gè)BYTE數(shù)據(jù)。對(duì)結(jié)構(gòu)體變量進(jìn)行信息賦值后，可以進(jìn)行CAN消息的發(fā)送。結(jié)束數(shù)據(jù)采集任務(wù)后，需要對(duì)任務(wù)進(jìn)行清除，釋放緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，以便使任務(wù)數(shù)據(jù)占用得到減少。在數(shù)據(jù)顯示方面，需要以波形圖、表格等各種形式進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)展示，采用LabVIEW可以完成系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)，利用數(shù)值控件進(jìn)行電池測(cè)試數(shù)據(jù)信息的顯示。

2.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理

在測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理方面，應(yīng)用LabVIEW無(wú)法直接進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)。實(shí)際數(shù)據(jù)庫(kù)需要進(jìn)行電池單元電壓、狀態(tài)信息、故障信息、電流、溫度等大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，并且各數(shù)據(jù)之間關(guān)系復(fù)雜，給數(shù)據(jù)管理帶來(lái)了一定難度。應(yīng)用LabVIEW的豐富外部程序接口，可以利用ADO等方法與數(shù)據(jù)庫(kù)連接。采用LabVIEW數(shù)據(jù)訪問(wèn)包，可以進(jìn)行一系列ADO操作，完成數(shù)據(jù)庫(kù)連接的創(chuàng)建或刪除，并進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)參數(shù)的讀寫(xiě)，能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)各種操作進(jìn)行記錄。實(shí)際在測(cè)試系統(tǒng)中，可以采用SQL2005數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)在程序界面完成數(shù)據(jù)源名LIBATData的建立，能夠?qū)Σ煌姵販y(cè)試數(shù)據(jù)源進(jìn)行區(qū)分，然后在系統(tǒng)界面進(jìn)行源名稱(chēng)的輸入，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分類(lèi)存儲(chǔ)。系統(tǒng)包含大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)命令，需要利用LabVIEW控件操作程序進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理，在數(shù)據(jù)源中進(jìn)行電池單元號(hào)等數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。因此，需要加強(qiáng)報(bào)表生成設(shè)計(jì)，應(yīng)用LabVIEW中ActiveX控件進(jìn)行Word報(bào)表的生成，包含數(shù)據(jù)波形圖、測(cè)試過(guò)程數(shù)據(jù)、警告信息等各種數(shù)據(jù)。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以結(jié)合需要打開(kāi)固定word模板或空白word，然后進(jìn)行信息輸入，并根據(jù)控件數(shù)量進(jìn)行生產(chǎn)表格的追加管理。采用該技術(shù)，也能生成電子表格，結(jié)合控件內(nèi)容位置進(jìn)行表格地址的導(dǎo)入，將鋰離子電池測(cè)試數(shù)據(jù)以電子表格形式導(dǎo)出。

2.5 測(cè)試功能效果

在操作測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，可以通過(guò)選擇工作模式進(jìn)行電池恒流充、放電測(cè)試，如選擇常規(guī)充電模式可以在充電25min后結(jié)束測(cè)試，確定電池電流是否恒定，對(duì)電磁電壓和溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，驗(yàn)證充電功能是否有效。選擇放電模式，需要將放電電流設(shè)置為1A，然后在25min后結(jié)束放電，得到電壓、電流和溫度曲線。采用萬(wàn)用表驗(yàn)證系統(tǒng)測(cè)量精度可以發(fā)現(xiàn)，在電池工作電壓測(cè)試方面，軟件測(cè)量值與萬(wàn)用表相差在1mV以?xún)?nèi)，電流值測(cè)試結(jié)果相差不超過(guò)5mA，能夠證明系統(tǒng)擁有較高數(shù)據(jù)采集精度。從電池溫度采集情況來(lái)看，采用恒溫試驗(yàn)箱進(jìn)行電池溫度測(cè)試，與系統(tǒng)溫度傳感器放在一起，可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果與恒溫試驗(yàn)箱測(cè)試結(jié)果相差不超過(guò)0.3℃，因此同樣能夠滿(mǎn)足測(cè)試精度要求。

3 結(jié)語(yǔ)

研究LabVIEW在鋰離子電池測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用問(wèn)題可以發(fā)現(xiàn)，利用LabVIEW提供的上位機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，能夠較好進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)程序的開(kāi)發(fā)，并且能夠高效進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)的采集、傳輸和存儲(chǔ)管理，使系統(tǒng)測(cè)試精度得到提高。因此在鋰離子電池測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)LabVIEW的應(yīng)用，從而使系統(tǒng)測(cè)試性能得到保證，滿(mǎn)足鋰離子電池生產(chǎn)管理需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 王健，陳磊，溫小明.基于LabVIEW的鋰電池組溫度狀態(tài)的在線測(cè)試系統(tǒng)研究[J].電子世界，2018（18）：8-10.

[2] 印松.基于LabVIEW的動(dòng)力電池密封性測(cè)試系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2018（04）：72-75.

Application of LabVIEW in? Lithium-ion Battery Test System

XIE Hong-ming

（Tianjin Jinniu Power supply material Co.， Ltd，Tianjin? 300400）

Abstract：In the production of lithium-ion batteries， it is necessary to rely on the test system for battery quality control. Based on this understanding， this paper discusses the application ideas and practices of LabVIEW in lithium-ion battery test system， and provides reference for people who pay attention to this topic.

Key words：LabVIEW; Li-ion battery; test system