CN102508089A

CN102508089A - 一种基于pci总线结构的电池保护板测试装置

Info

Publication number: CN102508089A
Application number: CN2011104531985A
Authority: CN
Inventors: 黄瑞; 赵春莲; 朱里; 周宪
Original assignee: TIANJIN RUNKEN TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: TIANJIN RUNKEN TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2012-06-20

Abstract

本发明公开了一种基于PCI总线结构的电池保护板测试装置，包括电源板卡、电子负载板卡、数字万用表板卡、示波器及数字I/O板卡、接口电路和工控机，电源板卡和电子负载板卡通过接口电路与待测物电池保护板相互电连接，电源板卡和电子负载板卡通过RS485接口电路与工控机相互电连接；数字万用表板卡和示波器及数字I/O板卡通过接口电路与待测物相互电连接，数字万用表板卡和示波器及数字I/O板卡通过PCI总线接口与工控机相互电连接。有益效果是，通过测试平台对电池保护板的检测，可剔除功能不达标、性能不可靠的产品，以保证电池的整体质量。测试流程、测试精度及测试时间，由用户自主选择，方便操作，节约成本。

Description

一种基于PCI总线结构的电池保护板测试装置

技术领域

本发明涉及一种电池保护板测试装置，特别是涉及一种基于PCI总线结构的电池保护板测试装置，属于测试装置技术领域。

背景技术

锂离子电池质量的优劣，不单单取决于每块电池芯的性能，更重要的在于电池保护板的可靠与否。锂电池的安全性、稳定性、使用寿命极大程度的受到电池保护板的影响，一旦保护板出现故障，轻则减少电池组寿命，重则引起短路、漏电、爆燃等严重、甚至威胁生命财产安全的重大事故。因此，生产过程中，对锂电池的保护板进行可靠性检测极具必要性。

检测线信号源的稳定与否直接关系着检测结果的准确性。目前应用的以模拟集成电路为核心的视频信号发生器存在稳定性差，噪声大，使用前需预热仪器等缺陷。以高速数字集成电路替代传统模拟电路是信号发生器发展的必然趋势。

授权公告号是CN202033439U的实用型新专利，名称是移动式实验室，该专利具体公开了仪器模块化的PXI板卡，包括，示波器板卡、万用表板卡数字I/O板卡和电源板卡，并详细介绍了上述模块化的PXI板卡的组成及工作原理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中的缺陷，提供一种基于PCI总线结构的电池保护板测试装置。

本发明所采用的技术方案是，一种基于PCI总线结构的电池保护板测试装置，包括，线性电源板卡、电子负载板卡、数字万用表板卡、示波器及数字I/O板卡、接口电路和工控机，所述的线性电源板卡和电子负载板卡通过所述的接口电路与待测物电池保护板相互电连接，所述的线性电源板卡和电子负载板卡通过RS485接口电路与所述的工控机相互电连接；所述的数字万用表板卡和示波器及数字I/O板卡通过所述的接口电路与待测物电池保护板相互电连接，所述的数字万用表板卡和示波器及数字I/O板卡通过PCI总线接口与所述的工控机相互电连接。

所述的线性电源板卡、电子负载板卡、数字万用表板卡、示波器及数字I/O板卡是PCI板卡，设置安装在工控机内的PCI插槽中。

所述的接口电路为测试装置与电池保护板的接口电路，包括，控制电路、驱动电路、切换电路、板卡接口电路和电池保护板接口电路，所述的控制电路通过所述驱动电路控制所述切换电路，实现测试需求的板卡接口电路通过所述的电池保护板接口电路和电池保护板连接点的转换，保护板测试装置处于待机状态时，测试仪器的板卡的接线端置空。

所述的数字万用表板卡的型号是PCI-4065，所述的示波器及数字I/O板卡的型号是PCI-6250。

本发明的有益效果是，通过测试平台对电池保护板的检测，可剔除功能不达标、性能不可靠的产品，以保证锂电池的整体质量。测试流程、测试精度及测试时间，可根据实际需求自主选择，方便操作者进行合理化调整，以减少测试所用的时间，节约成本。

附图说明

图1是本发明基于PCI总线结构的电池保护板测试装置示意图；

图2是本发明使用的示波器板卡组成示意图；

图3是本发明使用的数字万用表板卡组成示意图；

图4是本发明使用的数字I/O板卡组成示意图；

图5是本发明使用的PCI接口电路组成示意图；

图6是本发明使用的电子负载板卡的PID控制器原理框图；

图7是本发明测试装置与锂电池保护板接口电路示意图；

图8a是本发明测试装置与锂电池保护板接口电路原理图A；

图8b是本发明测试装置与锂电池保护板接口电路原理图B。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明基于PCI总线结构的电池保护板测试装置示意图；如图1所示，本发明一种基于PCI总线结构的电池保护板测试装置，其特征在于，包括，线性电源板卡、电子负载板卡、数字万用表板卡、示波器及数字I/O板卡、接口电路和工控机，所述的线性电源板卡和电子负载板卡通过所述的接口电路与待测物电池保护板相互电连接，所述的线性电源板卡和电子负载板卡通过RS485接口电路与所述的工控机相互电连接；所述的数字万用表板卡和示波器及数字I/O板卡通过所述的接口电路与待测物电池保护板相互电连接，所述的数字万用表板卡和示波器及数字I/O板卡通过PCI总线接口与所述的工控机相互电连接。

图2是本发明使用的示波器板卡组成示意图；图3是本发明使用的数字万用表板卡组成示意图；图4是本发明使用的数字I/O板卡组成示意图；图5是本发明使用的PCI接口电路组成示意图；如图2至图5所示，所述的线性电源板卡、电子负载板卡、数字万用表板卡、示波器及数字I/O板卡是PCI板卡，设置安装在工控机内的PCI插槽中。

图6是本发明使用的电子负载板卡的PID控制器原理框图；如图6所示，在软件操作界面参考输入量，通过PCI板卡上12位AD转换器采样，把控制对象的实际输出量采集回板卡中，传输至工控机。经过工控机的数字运算处理后，通过板卡的D/A转换芯片进行数/模转换，得到实际的模拟控制量去控制被控对象，使之按照***的设置运行工作。本电子负载应用的是一个数字电子负载PID控制器，现假设它是一个对负载电流进PID控制的***。

图6中r(t)是电流设定值，y(t)是电子负载的实际测量值，e(t)是输入控制器的偏差信号，u(t)是控制器输出的控制量，则PID控制算式如式(1)所示：

U (t) = K_{p} [e (t) + \frac{1}{T_{I}} {&Integral;}_{0}^{t} e (t) dt + T_{D} \frac{de (t)}{dt}] + u_{0} - - - (1)

其中：Kp是比例系数，T_I是积分时间常数，T_D是微分时间常数。上式是模拟形式的PID控制算式，现在采用工控机实现数字PID控制，工控机控制是一种采样控制，它只能根据采样使可得偏差计算控制量，而不能像模拟控制那样连续地输出控制量，进行连续控制，上式中的积分和微分项不能直接使用，必须进行离散化处理。离散化处理的方法为：以T作为采样周期，K作为采样序号，则离散采样时间T对应连续时间t，用求和的形式代替积分，用增量的形式代替微分，可作如式(2)所示变化。

\begin{matrix} t \approx kT \\ {&Integral;}_{0}^{t} e (t) dt \approx T Σ_{j = 0}^{k} e (jT) = T Σ_{j = 0}^{k} e_{j} \\ \frac{de (t)}{dt} \approx \frac{e (kT) - e [(k - 1) T]}{T} = \frac{e_{k} - e_{k - 1}}{T} \end{matrix}\} - - - (2)

其中k＝(0，1，2，3…)，为表示方便将e(kT)简化为e_k，e[(k-1)T]简化为e_k-1。将上式代入(1)式中就可得离散的PID表达式：

u_{k} = K_{p} [e_{k} + \frac{T}{T_{I}} Σ_{j = 0}^{k} e_{j} + \frac{T_{D}}{T} (e_{k} - e_{k - 1})] + u_{0} - - - (3)

如果采样周期取的足够小，则以上的近似计算可获足够的精确结果，离散控制过程与连续控制过程十分接近。为增加控制***的可靠性，采用增量式PID控制算式，即让计算机只输出控制量的增量Δu(k)。式(3)是第k次PID控制器的输出量，那么第k-1次PID控制器的输出如式(4)所示：

u_{k - 1} = K_{P} [e_{k - 1} + \frac{T}{T_{I}} Σ_{j = 0}^{k - 1} e_{j} + \frac{T_{D}}{T} (e_{k - 1} - e_{k - 2})] + u_{0} - - - (4)

(3)式和(4)式相减得方程(5)就是本控制程序中用到的增量式PID控制算式：

Δ u_{k} = u_{k} - u_{k - 1} = K_{p} [1 + \frac{T}{T_{I}} + \frac{T_{D}}{T}] e_{k} -

K_{p} (1 + \frac{2 T_{D}}{T}) e_{k - 1} + K_{p} \frac{T_{D}}{T} e_{k - 2} = {Ae}_{k} + {Be}_{k - 1} + {Ce}_{k - 2} - - - (5)

其中：

A = K_{p} [1 + \frac{T}{T_{I}} + \frac{T_{D}}{T}],

B = - K_{p} (1 + \frac{2 T_{D}}{T}),

C = K_{p} \frac{T_{D}}{T}

由式(5)可以看出，如果工控机控制***采用恒定的采样周期T，一旦确定了A，B，C，只要有前后三次测量的偏差，就可求出控制量。增量式PID控制与位置式PID控制相比仅是算法上有所改变，它只是改变输出增量，减少了计算机误操作时对控制***的影响，而且不会产生积分失控。

图7是本发明测试装置与锂电池保护板接口电路示意图；图8a是本发明测试装置与锂电池保护板接口电路原理图A；图8a是本发明测试装置与锂电池保护板接口电路原理图B；如图7、图8a和图8b所示，所述的接口电路为测试装置与电池保护板的接口电路，包括，控制电路、驱动电路、切换电路、板卡接口电路和电池保护板接口电路，所述的控制电路通过所述驱动电路控制所述切换电路，实现测试需求的板卡接口电路通过所述的电池保护板接口电路和电池保护板连接点的转换。

本发明的工作原理，以工控机为上位机，PCI板卡安装在工控机内PCI插槽中，受工控机控制，线性电源板卡、电子负载板卡连接待测电池保护板的测试端子，数字万用表板卡、示波器板卡将采集到的数据，通过RS485、PCI总线等通讯方式传输至工控机中，由工控机通过分析软件得出测试结果，进行统一分析，并生成测试报告。

电池保护板共有P+、P-、B+、B-、ID、TH六个测试端子；进行性能检测时需要进行过充保护、过放保护、过流保护、短路保护、自耗电流、内阻等十几项的测试。各项测试所需仪器板卡(线性电源板卡、示波器及数字I/O板卡、电子负载板卡、数字万用表板卡等)各不相同。测试装置与电池保护板的接口电路接受I/O板卡指令，将电池保护板的六个测试端子与测试仪器板卡的连接进行切换，以达到不同的测试目的。同时，I/O板卡输出功率较低，不足以驱动继电器正常工作，因此，在测试装置与电池保护板的接口电路中包含继电器驱动电路。

保护板测试装置处于待机状态时，各种测试仪器的板卡(线性电源板卡、示波器及数字I/O板卡、电子负载板卡、数字万用表板卡等)的接线端需置空，以防止测试设备损坏。该测试装置与电池保护板的接口电路可通过上位机的控制实现仪器板卡接线端的通断。

本发明通过测试平台对电池保护板的检测，可剔除功能不达标、性能不可靠的产品，以保证锂电池的整体质量，测试流程、测试精度及测试时间，可根据实际需求自主选择，方便操作者进行合理化调整，以减少测试所用的时间，节约成本。

值得指出的是，本发明的保护范围并不局限于上述具体实例方式，根据本发明的基本技术构思，也可用基本相同的结构可以实现本新型的目的，只要本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到的实施方式，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于PCI总线结构的电池保护板测试装置，包括，线性电源板卡、电子负载板卡、数字万用表板卡、示波器及数字I/O板卡，其特征在于，还包括，接口电路和工控机，所述的线性电源板卡和电子负载板卡通过所述的接口电路与待测物电池保护板相互电连接，所述的线性电源板卡和电子负载板卡通过RS485接口电路与所述的工控机相互电连接；所述的数字万用表板卡和示波器及数字I/O板卡通过所述的接口电路与待测物电池保护板相互电连接，所述的数字万用表板卡和示波器及数字I/O板卡通过PCI总线接口与所述的工控机相互电连接。

2.根据权利要求1所述的一种PCI总线结构的电池保护板测试装置，其特征在于，所述的线性电源板卡、电子负载板卡、数字万用表板卡、示波器及数字I/O板卡是PCI板卡，设置安装在工控机内的PCI插槽中。

3.根据权利要求2所述的一种PCI总线结构的电池保护板测试装置，其特征在于，所述的接口电路为测试装置与电池保护板的接口电路，包括，控制电路、驱动电路、切换电路、板卡接口电路和电池保护板接口电路，所述的控制电路通过所述驱动电路控制所述切换电路，实现测试需求的板卡接口电路通过所述的电池保护板接口电路和电池保护板连接点的转换，保护板测试装置处于待机状态时，测试仪器的板卡的接线端置空。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种PCI总线结构的电池保护板测试装置，其特征在于，所述的数字万用表板卡的型号是PCI-4065，所述的示波器及数字I/O板卡的型号是PCI-6250。