動力鋰電池測試系統(tǒng)中數(shù)據(jù)分析軟件的設(shè)計

文/李學(xué)廣

1 鋰電池測試系統(tǒng)及數(shù)據(jù)分析軟件組成

1.1 鋰電池測試系統(tǒng)

鋰電池測試系統(tǒng)包括上位機(jī)，中位機(jī)，下位機(jī)三大模塊。下位機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的上傳，控制信息的執(zhí)行；中位機(jī)負(fù)責(zé)協(xié)議的轉(zhuǎn)換、任務(wù)的分發(fā)和透傳；上位機(jī)負(fù)責(zé)流程的編輯，測試過程中的監(jiān)控，測后數(shù)據(jù)的分析，統(tǒng)計數(shù)據(jù)的計算，報表的生成。

1.2 數(shù)據(jù)分析軟件的組成

數(shù)據(jù)分析軟件包括如下幾個部分：數(shù)據(jù)庫的讀取，數(shù)據(jù)的查詢，曲線繪制，表格視圖，實時顯示，報表生成，曲線對比，數(shù)據(jù)導(dǎo)出等功能。

2 數(shù)據(jù)分析軟件設(shè)計

2.1 多線程技術(shù)

由于本設(shè)計中，鋰電池的數(shù)據(jù)量比較大，達(dá)到百萬級別，讀取數(shù)據(jù)庫是非常耗時的，故本設(shè)計采用的是多線程技術(shù)，讀取與顯示界面UI進(jìn)行分離，本設(shè)計采用是BackgroundWorker組件。利用BackgroundWorker組件的doWork事件方法執(zhí)行耗時的讀取數(shù)據(jù)庫工作，利用BackgroundWorker組件的ProgressChanged事件方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示和進(jìn)度條的更新。數(shù)據(jù)庫的讀取采用Ado.Net組件,Ado.Net為微軟推出的一款數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)，類似Java中JDBC以及Hibernate開源框架。為ORM奠定技術(shù)基礎(chǔ)。本設(shè)計利用Connection類創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫連接，利用Command對象承載SQL語句，使用DataSet對象以及DataTable對象作為數(shù)據(jù)容器，裝載數(shù)據(jù)。

2.2 統(tǒng)計算法

（1）恒流比：恒流充電階段充電容量與當(dāng)前循環(huán)總充電容量的比值。

（2）中值電壓：恒流放電階段的放電容量，該放電容量的一半，對應(yīng)的電壓值。

（3）充放電效率：每次循環(huán)中放電容量與充電容量的比值。

（4）容量持有率：當(dāng)前循環(huán)的放電容量與所有循環(huán)中放電容量的最大值的比值。

在百萬級的數(shù)據(jù)量中，如何挖掘到有用的數(shù)據(jù)，猶如沙海淘金，只有通過一定的統(tǒng)計量，才能直觀，快速的反映出該電池的各種性能。電池的統(tǒng)計量有很多，其中還包括充電平臺電壓、放電平臺電壓、初始電壓、步次電壓等一系列的統(tǒng)計量。

2.3 曲線繪制

曲線繪制包括3個部分，第一個為歷史曲線繪制，第二多曲線對比，第三實時顯示。

曲線繪制的X軸可以為測試時間，循環(huán)號，步號，放電容量等，曲線繪制的X軸跟Y軸有一定的對應(yīng)關(guān)系。Y軸有電流，電壓，充電容量，放電容量，充電能量，放電能量等一系列的電池參數(shù)變量。曲線類型有直線，點劃線，點離散等通過它們之間的組合可以繪制出豐富多彩的曲線，達(dá)到直觀，可視化的效果。

多曲線對比是將多個通道的歷史數(shù)據(jù)，同時繪制在一個坐標(biāo)軸系下，同一電池參數(shù)下的曲線對比采用同一線型，不同曲線顏色來區(qū)分，不同的電池參數(shù)通過不同的曲線線型來進(jìn)行區(qū)別。

實時顯示是在測試過程中，通過動態(tài)實時的觀看繪制曲線的過程，可以初步判斷是否出現(xiàn)異常。本設(shè)計主要采用SQL語句Top關(guān)鍵字，定時刷新，若數(shù)據(jù)量小于1000個數(shù)據(jù)點，全部讀取，繪制曲線。若是數(shù)據(jù)量大于1000個數(shù)據(jù)點，只讀取最新的1000個數(shù)據(jù)點繪制曲線。

2.4 表格視圖

表格視圖大致可以分為三個部分，循環(huán)表格，工步表格，詳細(xì)表格。表格視圖中為了快速響應(yīng)，本設(shè)計采用DataGridView中”虛模式”，即VirtualMode為True，利用CellValueNeeded事件驅(qū)動，動態(tài)填充所需數(shù)據(jù)。在循環(huán)表格以及工步表格中，數(shù)據(jù)量較小，并且分別有各自的恒流比，中值電壓，充放電效率等統(tǒng)計算法。計算比較繁瑣。故利用泛型Dictionary來存儲每一行的對象，該對象依照ORM原則，建立獨自的類并實例化的結(jié)果。詳細(xì)表格數(shù)據(jù)量相對較大，不能再用Dictionary來存儲。本設(shè)計采用動態(tài)刷新，根據(jù)CellValueNeeded事件判斷出請求的行，將該行數(shù)據(jù)以指定的行數(shù)(默認(rèn)為1000)為冗余。從數(shù)據(jù)庫中提取并顯示數(shù)據(jù)。

2.5 數(shù)據(jù)導(dǎo)出

本設(shè)計支持Excel數(shù)據(jù)導(dǎo)出，CSV數(shù)據(jù)導(dǎo)出，同時也支持?jǐn)?shù)據(jù)報表PDF。電池的全生命周期都需要以測試的電池數(shù)據(jù)為支撐。故無論是電池生產(chǎn)商以及新能源汽車生產(chǎn)商都需要電池測試數(shù)據(jù)。一般是以Excel作為為數(shù)據(jù)存儲的媒介。

本設(shè)計的數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能需要依賴與Microsoft公司的提供的COM組件。盡管有很多第三方的不依賴COM組件的，比如NPOI類似于Java中的POI，還有Epplus等。都可以在沒有安裝Office的情況下完成導(dǎo)出功能，但是他們在大數(shù)據(jù)量導(dǎo)出時，兼容性，魯棒性還有待完善。

數(shù)據(jù)報表PDF導(dǎo)出功能，在電池檢測系統(tǒng)中應(yīng)用也比較實用，一般電池研究院以及質(zhì)檢中心對該功能的使用更為廣泛。對電池檢測完成以后，需要對該類電池的各種性能進(jìn)行評價。最終形成數(shù)據(jù)報表PDF。相當(dāng)于該類型電池的合格證書。本設(shè)計在數(shù)據(jù)報表PDF功能中，需要依賴于Interop.AxroPDFLib組件。該組件可以可視化PDF文檔，對PDF操作有良好的封裝。

3 結(jié)束語

本設(shè)計主要是在動力鋰電池測試系統(tǒng)中，對測試的電池數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。主要包括曲線繪制功能，實時顯示功能，表格視圖功能，數(shù)據(jù)查詢功能，數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，查看統(tǒng)計數(shù)據(jù)，多曲線對比功能等。本設(shè)計滿足要求，以廣泛應(yīng)用到鋰電池測試系統(tǒng)中。