專利名稱：智能型電池包的數(shù)據(jù)對比和控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種智能電池包的制造和測試方法，特別是一種用于筆記本電腦、數(shù)碼攝像機、數(shù)碼照相機、便攜式投影儀、醫(yī)療設備、智能手機、MP3、PDA、便攜式DVD、對講機、PSP和移動智能動力電池的智能型電池包的制造和測試方法。
背景技術：
智能電池包是由多個單顆可充電的電池芯與微電腦芯片，及其電子線路相結合的電池組合，是一種具有自我控制功能和數(shù)據(jù)計算能力的電池組合。智能電池包本身可以精確的計算自身能量的增加和減少，并且能與使用電池包的設備裝置通訊，讓設備裝置實現(xiàn)精確的能量控制及合理的能量分配，且智能電池包本身具有可靠完善的自我保護功能，避免電池在非正常使用的情況下，發(fā)生安全事故。智能電池包使用于筆記本電腦、攝像機、便攜式投影儀、醫(yī)療設備、和其他使用電池包做能源的電子電器裝置。智能電池包的工作方式在《SmartBattery Data Specification V1.1》作了詳細介紹。因為智能電池包技術在我國的研發(fā)和制造處于起步階段，故現(xiàn)有用于研發(fā)和生產的設備裝置、方法都比較簡單，例如美國TI公司的EV2200、EV2300，在用于生產管理時，只能與電池簡單通訊，將智能電池包的數(shù)據(jù)讀出來，以人工的方式來做簡單的查看和數(shù)據(jù)對比分析。對于變化復雜的電池數(shù)據(jù)，很容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)分析錯誤，且效率低下，不利于電池包批量生產中的數(shù)據(jù)分析和品質控制。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種智能型電池包的數(shù)據(jù)對比和控制方法，要解決的技術問題是改變了原有落后低效的工作流程，有效推動智能型電池包的生產高效率化，降低智能型電池的生產成本。
本發(fā)明采用以下技術方案一、將計算機經瑞能GGS數(shù)據(jù)采集單元和瑞能CTS電池測試單元與智能電池包連接；二、GGS數(shù)據(jù)采集單元讀取智能電池包的數(shù)據(jù)，對智能電池包數(shù)據(jù)命令下載；三、GGS數(shù)據(jù)采集單元將讀取的數(shù)據(jù)和下載的數(shù)據(jù)命令送入計算機；四、計算機將從智能電池包讀取和返回的數(shù)據(jù)、向智能電池下載的數(shù)據(jù)命令與存儲在計算機內的智能電池包信息對比規(guī)約中的數(shù)據(jù)進行比對，作出判斷。
本發(fā)明的CTS電池測試單元向智能電池包傳送電流， GGS數(shù)據(jù)采集單元向智能電池包的微處理器發(fā)送命令，從智能電池包的微處理器接收數(shù)據(jù)信息傳遞給計算機，計算機將從智能電池包讀取和返回的數(shù)據(jù)信息與對比規(guī)約中信息進行對比，確定智能電池包是否符合品質標準和測試標準。
本發(fā)明的計算機根據(jù)數(shù)據(jù)比對規(guī)約產生結果，做出報告，并且進行負載阻抗測試。
本發(fā)明的負載阻抗測試包括對智能電池包進行充電功能和放電功能的測試，以及智能電池包的荷載能力測試。
本發(fā)明的充電功能和放電功能的測試由GGS數(shù)據(jù)采集單元通過SMBus總線向智能電池包下載充電或放電命令，然后由計算機通過通訊口命令CTS電池測試單元向電池包執(zhí)行充電或放電操作，采集電池數(shù)據(jù)，判斷充電或放電是否正常，作出結果顯示，并將結果寫入計算機的數(shù)據(jù)庫。
本發(fā)明的荷載能力測試采用CTS電池測試單元給智能電池包加載額定的負載電流，然后由CTS電池測試單元快速的采集電池包內總等效電阻的變量，計算出負載阻抗，與設定標準相對比，確定電池包是否符合要求，并將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫。
本發(fā)明的GGS數(shù)據(jù)采集單元通過SMBus總線與智能電池包連接，用于與智能電池包通訊，完成對智能電池包的數(shù)據(jù)讀取和數(shù)據(jù)命令下載。
本發(fā)明的CTS電池測試單元通過單獨回路的電流線、單獨回路的電壓檢測線與智能電池包連接，完成對智能電池包的充電與放電操作，電流和電壓測量操作。
本發(fā)明的GGS數(shù)據(jù)采集單元的MCU負責執(zhí)行計算機下達的各種數(shù)據(jù)處理命令執(zhí)行，通過smbus接口向智能電池包發(fā)出指令，從智能電池包下載命令和采集數(shù)據(jù)，并通過通訊接口傳回計算機。
本發(fā)明的CTS電池測試單元的MCU執(zhí)行計算機下達的數(shù)據(jù)處理命令，命令AD/DA模塊完成對電流源和電壓源的參數(shù)輸出控制，對電壓采集單元采集到智能電池包的電壓電流信號進行AD/DA處理，可編程電流源和可編程電壓源完成對智能電池包的充電和放電電流輸出，電壓采集單元完成對電池的電壓信號采集，并通過通訊口，傳給計算機。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，用計算機與數(shù)據(jù)采集硬件相結合的系統(tǒng)，用于智能電池包的測試和生產管理，改變了原有落后低效的工作流程模式，并將智能型電池包從生產環(huán)節(jié)到銷售服務環(huán)節(jié)的過程完善的管理起來。


圖1是本發(fā)明實施例的硬件連接圖。
圖2是本發(fā)明實施例的讀取電池包數(shù)據(jù)流程圖。
圖3是本發(fā)明實施例的信息對比流程圖(一)。
圖4是本發(fā)明實施例的信息對比流程圖(二)。
圖5是本發(fā)明實施例的GGS數(shù)據(jù)采集單元圖。
圖6是本發(fā)明實施例的CTS電池測試單元圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。如圖1所示，本發(fā)明的智能型電池包的數(shù)據(jù)對比和控制方法，采用的計算機硬件具備LAN通訊口、USB通訊口、RS232通訊口，采用interP4的處理器，40G的硬盤存儲空間，Windows2000或者windows XP的操作系統(tǒng)，計算機與深圳市瑞能實業(yè)有限公司的瑞能GGS數(shù)據(jù)采集單元和瑞能CTS電池測試單元兩部分模組功能單元連接，其中，GGS數(shù)據(jù)采集單元用于與智能電池包通訊，通過SMBus總線與智能電池包連接，完成對智能電池包的數(shù)據(jù)讀取和數(shù)據(jù)命令下載，CTS電池測試單元具備恒電流充電和放電、恒電壓充電功能，通過電流線I+ I-，電壓檢測線V+ V-，與智能電池包連接，完成對智能電池包的充電與放電操作，電流測量和電壓測量操作。智能電池包是被測試的對象，本實施例中智能電池包的規(guī)格采用了具備美國TI公司的智能Gas Gauge電量管理IC bq2084，電池型號為HP-4809。
GGS數(shù)據(jù)采集單元工作過程由計算機通過通訊口向GGS數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送數(shù)據(jù)采集的命令，GGS數(shù)據(jù)采集單元根據(jù)計算機的命令的要求，對智能電池包進行數(shù)據(jù)采集(其命令格式參照美國TI公司的《Gas Gauge IC bq2060 & bq2084& bq20Z90 Smart Battery Data Specification》，)并且將采集到的數(shù)據(jù)通過通訊口返回計算機，由計算機進行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)的處理與對比方式按表1中的對比規(guī)約表。GGS數(shù)據(jù)采集單元具體的工作方式，如圖5所示，通訊接口完成GGS數(shù)據(jù)采集單元與計算機的數(shù)據(jù)傳遞，MCU負責執(zhí)行計算機下達的各種數(shù)據(jù)處理命令執(zhí)行，smbus接口完成mcu與智能電池的接口，通過smbus接口，ggs單元向智能電池包下載命令和采集數(shù)據(jù)。工作過程舉例計算機通過通訊接口向GGS數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送一個讀取電池電壓的09H指令，GGS接到命令后，通過SMBus接口，向電池發(fā)出09H的指令，(09H是智能電池規(guī)范指令)然后從電池接收到電壓數(shù)據(jù)，GGS數(shù)據(jù)采集單元立刻將電壓數(shù)據(jù)通過通訊接口傳回計算機，由計算機處理數(shù)據(jù)。
CTS電池測試單元工作過程CTS電池測試單元通過通訊口接收來自計算機的控制命令，對智能電池包實施恒定電流充電，恒定電壓充電，和恒定電流放電的工作方式，計算機通過通訊口讀取CTS電池測試單元的電壓與電流數(shù)據(jù)，與設定的比較值相比較。CTS電池測試單元詳細的工作方式，如圖6所示，通訊接口完成CTS電池測試單元與計算機的數(shù)據(jù)傳遞，MCU負責執(zhí)行計算機下達的各種數(shù)據(jù)處理命令執(zhí)行，AD/DA完成對電流源和電壓源的參數(shù)輸出控制，對采集到的電壓電流信號進行AD/DA處理，可編程電流源和可編程電壓源完成對智能電池包的充電和放電電流輸出，電壓采集單元完成對電池的電壓信號采集。工作過程舉例計算機通過通訊接口向CTS電池測試單元發(fā)送一個給電池進行恒電流1000mA充電的指令，CTS電池測試單元的MCU收到計算機指令后，將充電電流參數(shù)送給DA單元，DA單元設定可編程電流源輸出1000mA的恒定電流，然后，電壓電流測量單元采集外部智能電池包的電壓和電流信號，經由AD單元轉換為數(shù)字信號，交由MCU，MCU待接到計算機的讀取電池電壓，電流的命令時，就將電壓電流數(shù)據(jù)通過通訊口，傳給計算機。
本發(fā)明的智能型電池包的數(shù)據(jù)對比和控制方法，通過通訊線將GGS數(shù)據(jù)采集單元和CTS電池測試單元與計算機的通訊口連接，完成計算機與智能型電池包的數(shù)據(jù)交換。通訊接口方式可以為RS232、RS485/422、USB或LAN。
數(shù)據(jù)對比和控制方法包括計算機通過通訊口命令CTS電池測試單元向智能電池包傳送電流，例如1000mA的充電電流或者放電電流和恒定電壓值，或者根據(jù)對比規(guī)約表Gas Gauge表格里的(Charging Current)和(Charging Voltege)數(shù)值確定電壓和電流，計算機通過通訊口命令GGS數(shù)據(jù)采集單元向智能電池包的微處理器發(fā)送命令，具體命令請參照美國TI公司的《Gas Gauge IC bq2060 & bq2084& bq20Z90 Smart Battery Data Specification》，從智能電池包的微處理器接收表1對比規(guī)約表所述的數(shù)據(jù)信息，通過通訊口傳遞給計算機，計算機將按照表1對比規(guī)約表所述從智能電池包讀取和返回的數(shù)據(jù)信息與設定數(shù)據(jù)信息進行對比，確定智能電池包是否符合品質標準和測試標準。
如圖2所示，數(shù)據(jù)讀取和下載，GGS數(shù)據(jù)采集單元通過SMBUS通訊總線向智能電池包的微處理器發(fā)送《Smart Battery Data SpecificationV1.1》中所述命令，讀取智能電池包的按《Smart Battery Data SpecificationV1.1》中所述信息，由GGS數(shù)據(jù)采集單元下載控制命令到智能電池的微處理器，以滿足《Smart Battery Data SpecificationV1.1》中規(guī)定的電池工作要求，方可令智能型電池包正常工作，或滿足《Smart Battery Data Specification V1.1 &V1.2》數(shù)據(jù)規(guī)范中的技術要求。具體過程GGS數(shù)據(jù)采集單元讀取智能電池包的信息，或向其發(fā)出下載命令，智能電池包的微處理器判斷是否讀取信息或下載，若是則執(zhí)行讀取信息或下載操作，將讀取或下載的信息通過GGS數(shù)據(jù)采集單元傳遞至計算機，然后智能電池包的微處理器判斷信息讀取或下載是否成功，向GGS數(shù)據(jù)采集單元回復信息讀取或下載成功與否，最后GGS數(shù)據(jù)采集單元返回初始準備狀態(tài)。
如圖3所示，數(shù)據(jù)控制，在軟件環(huán)境界面上啟動電池信息對比功能，計算機通過GGS數(shù)據(jù)采集單元對智能電池包按《Smart Battery DataSpecificationV1.1》數(shù)據(jù)進行適時采集和對比，對比規(guī)范和方式請按表1對比規(guī)約表進行并顯示，計算機根據(jù)數(shù)據(jù)比對規(guī)約產生結果，并進行負載阻抗測試，首先，計算機通過通訊口命令CTS電池測試系統(tǒng)給智能電池包加載額定的放電和充電負載電流，然后CTS電池測試系統(tǒng)快速采集電池包內總等效電阻(R_Load impedance)上的ΔV變量，其負載阻抗R_Load impedance＝ΔV/I；其中，I是加載的電流值，做出數(shù)據(jù)結果判別分析，并生成結果報表，存入計算機的數(shù)據(jù)庫。并根據(jù)設定的負載阻抗數(shù)據(jù)比對結果，按照電池的品質要求做有效的品質控制。
如圖4所示，當對比結果中顯示有不良數(shù)據(jù)時，計算機將根據(jù)用戶的電池測試標準詢問是否需要對智能電池包命令下載和命令操作，命令下載的內容是將電池標記為不合格，并操作CTS電池測試系統(tǒng)停止對電池的測試作業(yè)，回答不需要則返回，若需要則對對智能電池包進行命令下載和命令操作，計算機將下載和操作的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。
本發(fā)明的測試，包括對智能電池包進行充電測試若電池可以接受來自CTS電池測試系統(tǒng)的正常充電電流，表示電池充電合格，放電功能的測試若電池可以接受來自CTS電池測試系統(tǒng)的正常放電電流，表示電池放電合格，以檢測智能電池包的充電功能和放電功能是否正常。并通過參照表1對比規(guī)約表所述內容和方式，判斷電池數(shù)據(jù)是否合格。
首先計算機通過通訊口命令GGS數(shù)據(jù)采集單元通過SMBus總線向智能電池包下載充電命令，然后計算機通過通訊口命令CTS電池測試單元向電池包執(zhí)行充電操作和放電操作，采集電池數(shù)據(jù)，判斷電池是否可以接受來自CTS電池測試系統(tǒng)的正常充電和放電電流，以示充電放電是否正常，計算機通過通訊口命令GGS數(shù)據(jù)采集單元通過SMBus總線向智能電池包采集表1對比規(guī)約表所述內容的電池數(shù)據(jù)，判斷其數(shù)據(jù)是否符合生產上商規(guī)定的要求，作出結果顯示，并將結果寫入計算機的數(shù)據(jù)庫。
測試智能電池包在不同電流，例如1000mA，2000mA，3000mA情況下的荷載能力判斷其數(shù)據(jù)是否符合生產上規(guī)定的要求。智能電池包的負載阻抗對用電裝置性能的影響比較大，也影響到電池包的性能和電能輸出效率，過大的負載阻抗會消耗過多的電池包能量，也會帶來不穩(wěn)定因素，因此必須將智能電池包的負載阻抗數(shù)據(jù)限制現(xiàn)在符合生產上規(guī)定的要求合格范圍之內。
負載阻抗的構成如下Load impedance＝R_CELL+R_PTC+R_Sensor+R_MOSFET+R_Wire+R_connect；其中Load impedance為負載阻抗；R_CELL為電芯串聯(lián)的動態(tài)總電阻；R_PTC為PTC電阻；R_Sensor為電流傳感電阻；R_MOSFET為MOSFET開通電阻；R_Wire為電池內部導線回路電阻；R_connect為端口接觸電阻。
測試方法，首先，計算機通過通訊口命令CTS電池測試單元給智能電池包加載額定的負載電流，然后計算機通過通訊口命令CTS電池測試單元快速采集電池包內總等效電阻(R_Load impedance)上的ΔV變量，其負載阻抗R_Loadimpedance＝ΔV/I；其中，I是加載的電流值。
計算機計算出的負載阻抗R_Load impedance，與設定標準相對比，確定電池包是否符合要求，并將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫。計算機根據(jù)數(shù)據(jù)采集和對比結果，將智能電池包的數(shù)據(jù)存檔在用戶數(shù)據(jù)庫，便于現(xiàn)代化的管理，制造，品管，倉儲，和智能電池包的售后服務。數(shù)據(jù)庫采用標準開放式數(shù)據(jù)庫格式，可由用戶自由讀取使用數(shù)據(jù)庫內的電池信息和測試結果信息，便于用戶開發(fā)自己的品質信息管理系統(tǒng)。
本發(fā)明的智能電池包信息對比規(guī)約列入表1，存入計算機的存儲器，用于與采集的智能電池包信息進行比較。
本發(fā)明根據(jù)智能型電池包的實際生產需要，并利用GGS數(shù)據(jù)采集單元與智能電池包通訊采集數(shù)據(jù)，CTS電池測試單元完成對智能電池包的充電與放電操作，電流測量和電壓測量操作，計算機進行比對分析判斷，按照電池包的品質要求做有效的品質控制，有效的解決了智能型電池包一系列的生產需要和生產測試問題，改變了原有落后低效的工作流程模式，有效推動智能型電池包的生產高效率化，降低智能型電池的生產成本。并通過數(shù)據(jù)庫信息管理將智能型電池包從生產環(huán)節(jié)到銷售服務環(huán)節(jié)的過程完善的管理起來，建立起符合現(xiàn)代化管理的智能電池包生產線。其特點1、由計算機構成的控制系統(tǒng)能自動的對智能電池包的數(shù)據(jù)進行適時采集和對比，然后根據(jù)數(shù)據(jù)比對結果，做出數(shù)據(jù)結果判別分析，并生成結果報表。根據(jù)數(shù)據(jù)比對結果，按照電池的品質要求做有效的品質控制，也可以控制CTS電池測試單元，作出針對電池包的測試動作。2、由計算機構成的控制系統(tǒng)是一個計算機軟件與數(shù)據(jù)采集硬件相結合的系統(tǒng)。3、智能型電池包的數(shù)據(jù)對比和控制系統(tǒng)向智能電池包傳送電流，并向智能電池包的微處理器發(fā)送命令，和從智能電池包的微處理器接收數(shù)據(jù)信息，并將從智能電池包讀取和返回的數(shù)據(jù)信息與設定數(shù)據(jù)信息進行對比，來確定智能電池包是否符合品質標準和測試標準。4、本發(fā)明具備了向智能電池包做命令下載的功能。5、本發(fā)明可以完成電池包的充電放電功能測試，以檢測其充電和放電功能是否正常。6、可完成“電負載電阻抗測試功能”準確的測試出智能型電池在不同電流情況下的荷載能力。
表1 智能型電池包信息對比規(guī)約

權利要求
1.一種智能型電池包的數(shù)據(jù)對比和控制方法，包括以下步驟一、將計算機經瑞能GGS數(shù)據(jù)采集單元和瑞能CTS電池測試單元與智能電池包連接；二、GGS數(shù)據(jù)采集單元讀取智能電池包的數(shù)據(jù)，對智能電池包數(shù)據(jù)命令下載；三、GGS數(shù)據(jù)采集單元將讀取的數(shù)據(jù)和下載的數(shù)據(jù)命令送入計算機；四、計算機將從智能電池包讀取和返回的數(shù)據(jù)、向智能電池下載的數(shù)據(jù)命令與存儲在計算機內的智能電池包信息對比規(guī)約中的數(shù)據(jù)進行比對，作出判斷。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能型電池包的數(shù)據(jù)對比和控制方法，其特征在于所述CTS電池測試單元向智能電池包傳送電流，GGS數(shù)據(jù)采集單元向智能電池包的微處理器發(fā)送命令，從智能電池包的微處理器接收數(shù)據(jù)信息傳遞給計算機，計算機將從智能電池包讀取和返回的數(shù)據(jù)信息與對比規(guī)約中信息進行對比，確定智能電池包是否符合品質標準和測試標準。
3.根據(jù)權利要求2所述的智能型電池包的數(shù)據(jù)對比和控制方法，其特征在于所述計算機根據(jù)數(shù)據(jù)比對規(guī)約產生結果，做出報告，并且進行負載阻抗測試。
4.根據(jù)權利要求3所述的智能型電池包的數(shù)據(jù)對比和控制方法，其特征在于所述負載阻抗測試包括對智能電池包進行充電功能和放電功能的測試，以及智能電池包的荷載能力測試。
5.根據(jù)權利要求4所述的智能型電池包的數(shù)據(jù)對比和控制方法，其特征在于所述充電功能和放電功能的測試由GGS數(shù)據(jù)采集單元通過SMBus總線向智能電池包下載充電或放電命令，然后由計算機通過通訊口命令CTS電池測試單元向電池包執(zhí)行充電或放電操作，采集電池數(shù)據(jù)，判斷充電或放電是否正常，作出結果顯示，并將結果寫入計算機的數(shù)據(jù)庫。
6.根據(jù)權利要求5所述的智能型電池包的數(shù)據(jù)對比和控制方法，其特征在于所述荷載能力測試采用CTS電池測試單元給智能電池包加載額定的負載電流，然后由CTS電池測試單元快速的采集電池包內總等效電阻的變量，計算出負載阻抗，與設定標準相對比，確定電池包是否符合要求，并將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫。
7.根據(jù)權利要求6所述的智能型電池包的數(shù)據(jù)對比和控制方法，其特征在于所述GGS數(shù)據(jù)采集單元通過SMBus總線與智能電池包連接，用于與智能電池包通訊，完成對智能電池包的數(shù)據(jù)讀取和數(shù)據(jù)命令下載。
8.根據(jù)權利要求7所述的智能型電池包的數(shù)據(jù)對比和控制方法，其特征在于所述CTS電池測試單元通過單獨回路的電流線、單獨回路的電壓檢測線與智能電池包連接，完成對智能電池包的充電與放電操作，電流和電壓測量操作。
9.根據(jù)權利要求8所述的智能型電池包的數(shù)據(jù)對比和控制方法，其特征在于所述GGS數(shù)據(jù)采集單元的MCU負責執(zhí)行計算機下達的各種數(shù)據(jù)處理命令執(zhí)行，通過smbus接口向智能電池包發(fā)出指令，從智能電池包下載命令和采集數(shù)據(jù)，并通過通訊接口傳回計算機。
10.根據(jù)權利要求9所述的智能型電池包的數(shù)據(jù)對比和控制方法，其特征在于所述CTS電池測試單元的MCU執(zhí)行計算機下達的數(shù)據(jù)處理命令，命令AD/DA模塊完成對電流源和電壓源的參數(shù)輸出控制，對電壓采集單元采集到智能電池包的電壓電流信號進行AD/DA處理，可編程電流源和可編程電壓源完成對智能電池包的充電和放電電流輸出，電壓采集單元完成對電池的電壓信號采集，并通過通訊口，傳給計算機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能型電池包的數(shù)據(jù)對比和控制方法，要解決的技術問題是改變了原有落后低效的工作流程，降低智能型電池的生產成本。本發(fā)明的方法包括以下步驟將計算機經數(shù)據(jù)采集單元和電池測試單元與智能電池包連接，數(shù)據(jù)采集單元讀取智能電池包的數(shù)據(jù)，對智能電池包數(shù)據(jù)命令下載，將讀取的數(shù)據(jù)和下載的數(shù)據(jù)命令送入計算機，計算機將讀取和返回的數(shù)據(jù)、下載的數(shù)據(jù)命令與信息對比規(guī)約中的數(shù)據(jù)進行比對，作出判斷。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，用計算機與數(shù)據(jù)采集硬件相結合的系統(tǒng)，用于智能電池包的測試和生產管理，改變了原有落后低效的工作流程模式，并將智能型電池包從生產環(huán)節(jié)到銷售服務環(huán)節(jié)的過程完善的管理起來。
文檔編號H01M10/48GK101034140SQ200710073608
公開日2007年9月12日 申請日期2007年3月21日 優(yōu)先權日2007年3月21日
發(fā)明者毛廣甫 申請人:毛廣甫