电池测试系统客户端应用程序开发文献综述

文献综述：

随着智能时代的到来，电池已经成为人类生活不可分割的一部分。考虑到电池的小巧便携，它理所当然成为了能源提供的优良选择。而随着越来越多高性能用电器的出现（诸如智能手机，笔记本电脑），对电池的综合要求也在一直提高。如今迅速发展的电池工业，使电池的品质和产量的能力都有了更大的提升，但衡量电池性能是否合格，使用是否安全，都需要电池测试系统来进行检验。可以说，电池测试系统是未来智能化时代的重要后勤保障。

电池充放电测试系统由工业电脑、电源、电子负载（功率耗散器）、内阻测试仪、温度采集仪等设备搭配专业的电池测试软件所组成；而软件通常由服务器应用程序和客户端应用程序两部分组成。此课题则是专注于客户端应用程序部分的设计和研发，设计目标是设计一个简易版电池测试系统客户端应用程序。虽然电池测试系统早已不是一项全新的技术，许多功能也日益完善。但如今许多公司使用的电池测试系统，其客户端依然存在许多问题，诸如使用界面设计不够人性化，容错率较低，测试流程不严谨等。

如今市面上，不同类型的用电器，对应着多种多样的电池及其电池测试系统。比如作为电动汽车充放电关键技术之一的电动汽车动力电池，其性能的优劣直接影响着电动汽车的行驶里程和安全性，进而影响电动汽车的推广和发展。在测试时，首先对磷酸铁锂电池的特点进行总结，在此基础上采用间歇放电法测试得到了实验测试下动力电池的OCV-SOC 曲线，经曲线拟合确定了OCV-SOC 模型的参数；建立电动汽车充电的电池组模型，并在PSCAD 环境中进行恒流充电仿真，通过仿真与实测对比验证了模型的准确性。^【6】

而由于日趋突出的能源危机和环境污染问题, 燃料电池作为一种具有巨大前景的清洁能源, 慢慢也开始受到了国际社会的广泛关注。燃料电池具有高效, 无污染, 高能量密度的特点, 近年来一直是国内外的研究热点。2014年日本丰田推出了可以满足商业应用的纯燃料电池汽车, 更是将燃料电池的研究热潮推到了新的高度。目前限制燃料电池快速发展的主要原因是:燃料电池的可靠性,运行条件苛刻, 成本高。为改进燃料电池的研究和生产, 必须要研发可靠实用的燃料电池实验台。而现有的燃料电池实验台存在功能单一, 关键变量控制困难等问题，于是针对燃料电池的电池测试系统应运而生--新型的7 kW燃料电池测试平台。这个测试系统将西门子SIMATIC S7-1200 PLC作为主控制器, 对实验台进行安全稳定控制。对于氢气露点温度的控制, 采用了神经网络控制算法。以多变量输入和多点加热的方式, 很好地解决了露点温度困难和冷凝水问题。该实验平台具有模拟实际工况功能, 可根据负载变化自动调整各个变量以达到合理的值。使用LABVIEW软件设计了界面友好, 功能强大的上M机软件。上M机软件与主控制器通过Modbus TCP协议通讯。^【5】

近年来最受关注的莫过于绿色无污染循环便捷的太阳能电池。但是太阳能电池测试系统一直以来都因为体积过大，价格昂贵，从而一直制约着太阳能电池的发展。针对太阳能电池测试设备体积大、价格昂贵等问题,设计了一种基于嵌入式技术的太阳能电池测试系统。系统以STM32作为主控芯片,配合电压、电流、辐照度、温度采集模块,串口通信模块以及显示模块等,然后建立数学模型,在MATLAB中拟合,来获取I-V曲线,完成对太阳能电池的特性参数测试。其结果表明:实验测得的特性参数与标准值对比,系统测得太阳能电池开路电压精度为1.26%,短路电流精度为2.84%。可以看出系统精度在3%左右,而且其标准差都很小,所设计的系统数据波动较小,系统稳定性较好。本系统采用总线结构与模块化的设计思路,不仅实时响应性能优越,而且具有易于维护和扩展性好等特点。采用精密放大器和INA193电流检测器组成的测试系统解决了测试过程中太阳电池两端的电压自动跟随问题,精确获取了真实的短路电流。然后建立数学模型,在MATLAB中用遗传算法和最小二乘法融合的拟合算法,来拟合I-V曲线,完成了对太阳能电池的特性参数测试。^【4】

本次课题的设计基于C#语言。C#是微软公司发布的一种简洁的，面向对象的且类型安全的程序设计语言。是运行于.NET Framework之上的高级程序设计语言。C#安全、稳定、简单、而优雅，由C和C 衍生而出。它在继承C和C 强大功能的同时去掉了一些它们的复杂特性（例如没有宏以及不允许多重继承）。C#综合了VB简单的可视化操作和C 的高运行效率，以其强大的操作能力、优雅的语法风格、创新的语言特性和便捷的面向组件编程的支持成为.NET开发的首选语言。其语言简单易学，功能强大，所以受到很多程序员青睐，已逐渐成为程序开发人员使用的主流编程语言之一^【2】

但是，C# 也有弱点。首先，在一些版本较旧的Windows平台上，C# 的程序还不能运行，因为C# 程序需要 .NET运行库作为基础，而 .NET运行库作为Windows(XP及以后版本)的一部分发行， Windows Me 和 Windows 2000用户只能以Service Pack的形式安装使用。其次，C# 能够使用的组件或库只有 .NET 运行库等很少的选择，没有丰富的第三方软件库可用，这需要有一个过程，同时各软件开发商的支持也很重要。^【3】

综上所述，本次课题旨在借鉴现有电池测试系统的功能设计，借助C#语言编写完善电池测试系统客户端应用程序。相较现有的电池测试系统，在功能上有所丰富，在界面上对人机交互体验进行优化，并提高程序的容错率。而在此次课题中，能否彻底掌握并充分利用新接触的C#语言，将是我此次课题设计成功与否的关键之处。我也希望通过此次课题，加深自己对C#语言的掌握，加深对测试系统测试条例的理解，并且设计出一个切实有效的实用程序。

参考文献：（不少于15篇）

1 Benjamin Perkins，Jacob Vibe Hammer，Jon D. Reid著, 齐立波, 黄俊伟译. C#入门经典(第7版) C# 6.0 amp; Visual Studio 2015[M], 清华大学出版社,2016.8

2 明日科技. C#从入门到精通(第4版) [M], 清华大学出版社, 2017.7

3 Christian Nagel 著, 李铭 译. C#高级编程(第10版) C# 6 amp; .NET Core 1.0[M], 清华大学出版社, 2017.4

4 黎步银, 刘勇伟. 太阳能电池测试系统的设计[J], 仪表技术与传感器, 2016.11

5 邵孟, 朱新坚等. 燃料电池测试实验台的设计与研究[J], 电源技术, 2017.7

6 唐哲慈, 郭春林等. 电动汽车动力电池测试,建模与仿真[J], 电源技术, 2015.12

7 万晓航. 大容量锂电池充放电控制系统的研究[D], 东北大学, 2012.6

8 聂山人. 电池充放电监控管理软件研究与设计[D], 天津大学, 2010.6

9 何晓妮. 基于DSP的锂电池充放电系统研究[D], 华南理工大学, 2011.6

10 徐国金. 中压电池充放电设备的控制系统研究[D], 北京交通大学, 2014.6

11 明日科技.零基础学C# 吉林大学出版社，2017.10

12明日科技.C#项目开发实战入门 吉林大学出版社，2017.10

13 Daniel M.Solis 著 姚琪琳 苏林 朱晔等 译 C#图解教程（第四版） 人民邮电出版社 2012.5

14李哲, 韩雪冰, 卢兰光，等. 动力型磷酸铁锂电池的温度特性[J].机械工程学报, 2011, 47(18): 115-120.

15钱良国, 郝永超, 肖亚玲. 锂离子等新型动力蓄电池成组应用技术和设备研究最新进展[J]. 机械工程学报, 2009, 45(2): 2-11.