用于测量仪器的直接数据存储的系统和方法与流程

用于测量仪器的直接数据存储的系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求在2019年10月7日提交的美国专利申请no.16/594,708的权益，其通过引用整体并入本文。
技术领域
3.本发明总体构思涉及将数据写入网络驱动器的系统和方法，并且具体地，涉及将从测量装置获取的数据直接写入网络驱动器而不需要计算机或控制装置来辅助存储数据的系统和方法。


背景技术：

4.现有技术的仪器系统使用计算机，该计算机运行数据收集程序作为后台任务，该后台任务经由各种接口(包括usb、以太网、串行、gpib)从测量设备收集测试数据。计算机数据收集任务以预定的间隔收集来自设备的数据块并将其保存在其存储器中，并且随后将该数据复制到内部计算机磁盘或位于所连接网络上的网络磁盘驱动器。在电池循环、电化学测试和材料电测试的领域中，通常从许多仪器通道收集数据，并且非常不期望在这种环境中发生数据丢失。不幸的是，由于由高通道计数数据收集和随后的数据存储导致的高工作负荷、以及由于可能包括死机和操作系统锁定的其它潜在计算机问题，上述基于计算机的数据收集系统易受数据丢失的伤害。
5.典型的系统可以具有数百甚至数千个数据源或测量通道，并且数据是由一个或多个计算机从这一系列测量设备收集的。因为在测试期间，随着样本和电池老化，测试经常不能重复，因此不能被重新测试，在这种环境中的数据丢失是严重的。单个计算机故障可能使数天、数周或数月的测试无效，或者至少可能导致数据丢失和延迟完成测试，所有这些对于这些应用中的客户来说都是非常不希望的。


技术实现要素：

6.本发明总体构思的示例实施例提供了在不使用在本地计算机或本地控制装置上运行的程序任务来收集数据的情况下，将从仪器系统获取的数据直接写入外部网络驱动器，并随后写入网络或其它数据存储装置的系统和方法。
7.本发明总体构思的示例实施例可以通过以下实现：提供一种在没有被配置为控制测试装置的计算机化控制装置的帮助的情况下，将测试数据直接写入到存储装置的方法，包括：建立所述测试装置和所述网络存储驱动器之间的直接数据连接；选择所述网络存储驱动器上的位置，以存储测试数据；使用所述计算机化控制装置来指示所述测试装置生成被测试样本的测试数据；以及当所述数据变得可用时，在不使用所述计算机化控制装置的资源的情况下，将所述测试数据直接写入所述网络存储驱动器。
8.本发明总体构思的示例实施例可以通过以下实现：提供一种将数据写入存储装置的系统，包括：测试装置，其包括被配置为建立所述测试装置和存储装置之间的数据连接的
控制模块；以及计算机化控制器装置，其被配置为指示所述测试装置开始生成被测试样本的测试数据，其中，所述测试装置的所述控制模块被配置为在不使用所述计算机化控制器装置的资源的情况下，指示所述测试装置将所述测试数据写入所述存储装置。
9.本发明总体构思的示例实施例可以通过以下实现：提供一种用于写入从电池测试设备生成的数据的方法，包括：建立电池测试设备和网络磁盘驱动器之间的直接数据连接；生成电池模块的dc周期和电化学阻抗谱(eis)数据；将dc周期和eis数据写入网络磁盘驱动器；将eis数据拟合到等效电路模型，以建立等效电路拟合参数；将电路拟合参数写入网络磁盘驱动器。另外，该系统提供了一种测量电池模块的开路电压和温度的方法，将开路电压和温度数据写入网络磁盘驱动器，将电路拟合参数与开路电压和温度数据组合，以确定等效电路模型的加权参数，将等效电路模型的加权参数写入网络磁盘驱动器，将加权参数应用于等效电路拟合参数，以生成加权的等效电路拟合参数，将加权的等效电路拟合参数写入网络磁盘驱动器，基于加权的等效电路拟合参数生成电池模块的健康状态(soh)测量数据，以及将soh测量数据写入网络磁盘驱动器。在该实施例中，上述数据存储是在没有pc或本地控制器装置的帮助下完成的。
10.本发明总体构思的额外特征和实施例将在以下描述中阐述，或者可通过本发明总体构思的实践而被获知。
附图说明
11.以下示例实施例是被设计为实现本发明总体构思的目的的示例性技术和结构的代表，但是本发明总体构思不限于这些示例实施例。此外，在附图和图示中，为了清楚起见，线、实体和区域的尺寸和相对尺寸、形状和质量可能被夸大。通过以下参考附图对示例性实施例的详细描述，将更容易理解和领会各种各样的额外实施例，在附图中：
12.图1是传统数据存储方法的流程图；以及
13.图2是根据本发明总体构思的示例实施例的直接数据存储方法的流程图。
具体实施方式
14.现在将参考本发明总体构思的示例性实施例，其示例在附图和图示中示出。在此通过参考附图来描述示例实施例，以便解释本发明总体构思。
15.本领域技术人员将理解，本发明总体构思可以应用于各种技术领域，但是示例实施例可以应用于特别配置用于电池循环、电化学测试和材料电测试的仪器系统。
16.常规和直接存储系统都使用pc或其它控制装置来设置要运行的测试，并分配哪些仪器通道将执行测试。通常将指令通过网络连接从控制装置下载到这些通道。pc或控制装置通常在测试进行时启动并随后监视测试，从而向系统用户提供屏幕上的更新。测试将运行到完成，或者可以通过来自pc或控制装置的命令在任何时间停止。在两种情况下，系统控制都来自控制装置，但是用于数据存储的方法非常不同。
17.对于传统系统，pc或控制装置负责定期地从测量通道请求和收集数据。pc必须周期性地向每个仪器发送“请求数据”命令，并且如果数据可用，则pc启动来自该仪器的数据的传送。传统的方法增加了延迟，因为它只能周期性地请求数据，并且然后必须获得数据，将其本地存储在存储器中，并且然后传送到磁盘。如果由于任何原因，计算机不从仪器读取
数据，则数据将最终被丢失或被新数据覆盖。当这是多个通道需要的时，pc或控制装置可能变得负载很重，并且已知其会在传统系统上锁定。
18.对于直接数据存储方法，仪器通道本身负责将数据写入到存储装置。具体地，开发了用于能够经由以太网联网工具直接与数据存储装置通信的仪器的固件。在这种情况下，无论何时测量数据，都可以立即从(一个或多个)测量仪器直接存储数据，而不依赖于在计算机或控制装置上运行的后台任务来执行该功能。一旦数据可用，就存储该数据，并且无论有多少通道正在运行或pc上有多少分析任务是有效的，该传送过程都不会中断。在这种情况下，计算机从密集的数据处理任务中卸载(unload)，否则该密集的数据处理任务可能导致死机或锁定。直接数据存储方法可以使用标准网络ip寻址来实现，以将数据传递到附接的网络存储装置，诸如由synology公司制造的那些。
19.图1示出了传统的数据存储方法10的示例。在图1中，个人计算机30向(一个或多个)测量仪器50的一个或多个控制单元发送命令，以配置和开始测量40。然后，pc或控制装置必须从仪器通道50具体请求43来自一个或多个测量仪器的数据。在仪器50接收并执行数据请求之后，计算机能够将数据从测量仪器50上的数据输出端口传送到个人计算机装置30的随机存取存储器32上的数据输入端口。然后，将数据从个人计算机装置30的随机存取存储器32的数据输出端口写入到数据存储磁盘20上。当测试完成时，数据存储过程完成。在测试完成之前的任何时间，用户可以决定已经接收到足够的数据，并且可以向(一个或多个)仪器50发送命令40，以停止测试，此时，从(一个或多个)仪器50请求最终数据输出，并且随后使用相同的过程经由pc存储器进行写入。
20.图2示出了本发明总体构思12的示例实施例。如前所述，个人计算机30被配置成向(一个或多个)测量仪器50的一个或多个控制单元发送命令，以开始/停止测量。在该实施例中，命令包括数据文件夹位置信息42。如图2所示，来自一个或多个测量仪器50的数据被指示从测量仪器50上的数据输出端口直接流到数据存储磁盘20，完全绕过个人计算机30。当测试完成时，(一个或多个)仪器被配置成完成它们向数据存储装置20的最终数据写入。如前所述，在测试完成之前的任何时间，用户可以决定已经接收到足够的数据，并且可以发送命令40以停止测试，此时，最终数据从(一个或多个)仪器50写入到数据存储装置20。很明显，本发明构思在方法上简单得多，需要少得多的pc干预，因此提供了高得多的系统完整性和可靠性。
21.本发明总体构思的示例实施例实现了系统计算机和其它控制装置的零负载，因为本地计算机不需要直接参与收集和写入数据的过程。另外，不需要在设备中缓冲数据，因为只要新数据可用，测试设备就可以自由地直接写入网络磁盘驱动器。内部设备数据缓冲器不会过载，因此没有数据丢失。计算机死机对运行测试和收集数据的影响为零。如果系统控制计算机死机，则可以在任何时间恢复它而不影响测试运行和数据收集过程。由于设备能够在一测量到数据就直接写入磁盘，因此大大减少了所收集和查看的数据的延迟。如果系统电源故障，则在系统关机之前将最新数据写入磁盘，而不会在易失性计算机存储器中丢失。
22.本发明总体构思为操作员提供了从不同位置登录或从家庭登录的机会，以监视不受断开和重新连接计算机影响的测试。即使在测试正在运行时，计算机也可在任何时间被添加或从系统移除，因为它们不需要写数据。网络流量保持为最小，每个结果直接传送到磁
盘，仅需要一次数据传送，而不像pc方法需要两次，首先传送到pc存储器，然后从存储器传送到磁盘。在该系统中不使用计算机存储器，因此消除了另一个潜在的故障源。计算机不涉及收集或保存数据，使它们能够将更多的处理能力集中在密集的操作上，例如提供通道概要信息和数据分析。
23.在一些电池测试应用中，当利用等效电路分析来确定电池的健康状态(soh)时，经验模型可用于考虑电池的测量温度和充电状态(soc)。分析框架可以被配置用于从电化学阻抗谱(eis)测量预测容量，以便对用于第二寿命应用的使用过的电池模块进行分级。在该过程期间，系统被配置成使得数据可以被直接写入指定的网络磁盘驱动器，而无需来自(一个或多个)仪器控制计算机的辅助。一种方法利用标准的基于并联的稳压器系统，但是本发明总体构思不限于此。
24.上述电池测试实施例可以使用低成本、高可靠性、小占用面积、高精确度的测量通道，其被配置为在宽范围的电流上测试大量电池。已经示出，本发明总体构思的系统和方法被配置为有效地从eis测量单独去除“噪声因子”，从而考虑到分类设施/进入货物处的电池的充电状态和测量温度的可变性。这种方法利用来自多个通道的大量数据写入，并且通过将该数据直接写入磁盘，减轻了计算机过载和丢失数据的问题。
25.然后，将电化学阻抗数据拟合到电学上等效的电路模型，其被配置成使得各种无源电路元件表示电池中的等效电化学响应。该系统可以被配置成从被测试电池的eis测量中单独去除“噪声因素”，例如开路电压(soc)和温度，可以考虑在分类设施/进入货物处的电池的充电状态和测量温度的其它参数变化，以便提供在所需的公差内的预测分析。
26.本发明总体构思的示例实施例利用不同方法的组合来实现可靠的测量，并将电池模块的测试时间从约3小时减少到约3分钟或更少，而没有分级分辨率的损失。在生成数据之后，本发明的构思然后直接将数据写入指定的网络磁盘驱动器，而不需要来自计算机的任何帮助。因此，本发明的方法消除了多个误差源。
27.尽管本发明总体构思已经根据被构造为执行各种操作的某些示例实施例进行了描述，但是本领域技术人员将理解，本发明总体构思不限于任何特定的实施例，而是可以在除了电化学、材料测试和电池循环装置之外使用各种部件和设备的各种不同的应用中实施。因此，该系统可以被配置为指示控制器模块从多个通道接收和收集数据，而不在单独的计算机中缓冲数据，以在宽范围的电流上测试大量电池，包括例如，利用分析框架建模数据，以从eis测量预测容量，用于将所使用的电池模块分级用于第二寿命应用，同时从eis测量中去除噪声因子，以考虑电池的充电状态的可变性和温度变化，从而以更小和更可靠的覆盖面积提供增强的性能特性。
28.本发明总体构思可被实现为被配置为在测试装置上运行以指示测试装置执行数据传送操作的计算机可读代码。计算机可读代码可以包含在安装在测试装置上的计算机可读介质上。计算机可读介质可以包括计算机可读记录介质和计算机可读传输介质。计算机可读记录介质可以是能够将数据存储为程序的任何数据存储装置，所述程序之后能够由计算机系统读取。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、cd-rom、dvd、跳跃驱动器、磁带、软盘和其它光学或固态数据存储装置。计算机可读记录介质还可以分布在网络耦合的计算机系统上，使得计算机可读代码以分布式方式被存储和执行。计算机可读传输介质可以传输载波或信号(例如，通过网络的有线或无线数据传输)。而
且，实现本发明总体构思的实施例的功能程序、代码和代码段可由本发明总体构思所属领域的程序员容易地解释。
29.注意，简化的图和附图没有示出各种部件的所有各种连接和组件，然而，本领域技术人员将理解如何使用合理的工程判断基于本文提供的示出的部件、图和描述来实现这样的连接和组件。
30.许多变化、修改和附加实施例是可能的，并且因此，所有这样的变化、修改和实施例都被认为是在本发明总体构思的精神和范围内。例如，不管本技术的任何部分的内容如何，除非明确地相反地规定，否则不要求在本文的任何权利要求或要求其优先权的任何申请中包括任何具体描述或示出的活动或元件、这些活动的任何具体顺序或这些元件的任何具体相互关系。此外，可以重复任何活动，可以由多个实体执行任何活动，和/或可以复制任何元件。
31.尽管已经示出和描述了示例性实施例，但是应当理解，本发明总体构思不是要限制本公开，而是要覆盖落入所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改和替代装置和方法。