电动自行车充电器自动检测系统设计方案.doc

-电动自行车充电器自动检测系统设计摘 要介绍了基于PC虚拟仪器和VB环境的电动自行车充电器自动检测系统，阐述了系统检测原理、硬件构造设计及应用软件的编制方法。文中还给出了一个实用的恒流放电电子负载电路。关键词虚拟仪器；VB编程；电动自行车；自动检测系统 充电器是电动自行车动力电源中的关键部件，不合格的充电器会导致蓄电池出现过充电、充电缺乏或充电不均衡等现象，并直接影响其使用效率(例如一次充电后的骑行时间>和使用寿命。充电器有两个主要性能指标：一是充电过程曲线在充电过程中充电电压和充电电流随充电时间变化的曲线，不同电池的充电器有不同的最正确充电曲线，充电过程按此充电曲线进展，才能到达既使电池充满、又保护电池的最正确效果，合格的充电器应该有与最正确充电曲线相似的曲线；二是比能量定义为充电器对标准蓄电池充入电量与其放出电量的比值，标准值在105110之间，假设大于此值说明充电过程有过充电现象，而小于此值则说明充电缺乏。手动记录测量和人工绘制曲线，单一测试周期至少在910h，不仅要消耗大量人力，而且人为因素会很大程度影响着结果的标准、精度及可靠性，更谈不上对实验数据进展进一步的分析。由于没有用于充电器自动检测的专用仪器，我们采用虚似仪器技术、基于PC机和VB平台设计开发了电动自行车充电器自动检测系统，它能同时对8只充电器的充放电电压、电流、充入与放出电量等参数自动进展检测，绘制充电过程曲线并进展自动或手动分析，蓄电池组电压可任选12V、24V或36V，它可以用于充电器开发过程的参数调试及充电器批量生产过程的产品质量抽检。1系统检测原理图11是检测系统框图。虚线框中A、K与B、K分别是充电继电器与放电继电器的常开触点，PC机通过继电器控制电路控制充电继电器接通A、K，被检测充电器向蓄电池充电，进入充电测量状态：PC机通过数据采集电路在取样电阻R两端得到蓄电池的端电压和取样电压，充电电压端电压，充电电流(取样电压端电压>R，充入电量总充时间×充电电流(Ah>，充电终止时间由预置充电终止电流控制；当PC机控制放电继电器K、B点接通，蓄电池向恒流电子负载放电，可测得放电状态下蓄电池的端电压和取样电压，放电电压端电压，放电电流(端电压取样电压>R，放出电量总放电时间×放电电流(Ah>，放电终止时间由预置放电终止电压控制。系统采用标准蓄电池。检测过程可描述为：放电测试充电测试放电测试。第一次放电测试是为了提供已放完电的标准蓄电池；充电测试记录充电器向标准蓄电池充电过程中的充电电压和充电电流并计算出充入电量；第二次放电测试是为了检测充电后蓄电池放出电量，它反映了充入电量的质量。用事先定标存入的标准充电曲线与被测充电器充电过程曲线比拟，结合所测比能量值，评价该充电器的性能，快速判断出充电器是否合格。在开发采用微控制器的智能充电器时，针对不同种类的电池，根据不同电池最正确充电曲线对充电器的程序进展相应调整，从而开发出品质优良的充电器。2系统硬件构造除PC机外，硬件主要由充放电控制电路、恒流放电电子负载、数据采集卡等组成。2.1充放电控制电路每一单元检测回路独立设计，图11虚线框中是一个单元电路，由充电继电器、放电继电器、取样电阻R及取样电压衰减电阻组成，电路中两充放电继电器的公共端并接，由数据采集卡中的输出开关量控制，取样电压衰减电阻是为了与数据采集电路的010V量程兼容，取样电阻采用0.15W线绕电阻。本系统共有8个这样的单元。2.2恒流放电电子负载为了检测充电器充电效果，要对己充电标准蓄电池进展放电测试，目前市场上主要使用可变电阻、电阻盘、碳棒等作为放电负载，控制精度低，工作繁复，我们研制的一种用于自动检测系统中恒流放电电子负载电路见图21，使用电压为642V，放电电流在06A范围内连续可调，恒流精度为1%。图21中由T1、T2、D1和R6组成放电电子负载。主功率器件T2选用大功率达林顿管MJ10020，反向击穿电压BVceo为200V、集电极电流Icm为15A、耗散功率Pcm为250W，放大倍数为100；推动管T1用达林顿功率管TIP132，反向击穿电压BVceo为100V、集电极电流Icm为10A、耗散功率Pcm为15W，放大倍数为100；D1用于蓄电池反接保护，采用TIP132的C、B两极构成，R6是放电电阻。图21中由A1、R1、R2、R3、R4、C1组成恒流控制电路，A1是运算放大器采用TL062，R2用于恒定电流设定，电阻R4、R5采样放电电流的变化，反应到A1，自动调节放电电流到设定值，其过程是：当放电电流IVa，反之当I减小则有相反过程。设计中加装了150mm×50mm×190mm散热器，冷却因T1、T2导通功耗产生的热量，要选择外表平整度好的散热器，防止安装时受力不均匀，并使用导热硅胶。该电路与充放电控制电路构成独立单元，单元尺寸220mm×150mm×200mm，系统由8个单元装入940mm×1700mm×450mm控制柜中。2.3数据采集卡数据采集卡置于PC机内，基于ISA总线设计，建议采用市售成品，以仅售几百元的价格，缩短工程开发时间，本课题中利用为其他工程开发的数采卡，其框图如图22所示。图22中由12位AD转换器AD1674、8255I可编程并行接口和多路模拟开关AD7501构成非总线式16通道数据采集电路，由于AD1674读入AD转换结果时要求RD信号宽度必须500ns，而总线式连接时由于PC机主机振荡频率很高RD信号宽度远小于500ns，无法保证从数据总线正确读入AD转换结果，因此AD转换设计成非总线式连接，即由8255I的PA口用于读入转换结果高8位，PB口低4位用于读入转换结果低4位，PB7则读入转换完毕标志，PC0、PC1则分别控制AD1674的RC、CS。该电路可同时对8个充放电回路共16个充放电电压、电流参数实时采集；另一片8255的PA口、PB口和TLP521光耦合器及74LS07集电极开路驱动电路等组成开关量输出控制电路，用于对8个充放电回路共16只充放电控制继电器进展控制。数据采集卡采用端口地址译码技术，用GAL16V8作为端口地址译码器，译出8255的地址278H27BH，用于数据采集，译出8255的地址27CH27FH，用于充放电继电器控制，可根据实际需要，重写GAL16V8中逻辑，修改端口地址。3应用软件的编制应用软件采用面向对象和事件驱动程序设计方法，由动态连接库(DLL>完成底层I0驱动，在VB60开发平台上快速开发出界面友好、功能强大、实时多任务的应用程序。根据系统功能，应用软件划分见图31。图31各虚线框内是应用软件的工作模块，用来实现系统控制、定时控制、曲线显示分析、数据显示、复位控制、系统定标等功能。设计一主窗体作为检测系统人机对话的软面板并作为系统控制模块，见图32，它用4个Frame框架控件把面板划分为参数设置区(图32左>、检测结果与工作状态显示区(图32中>以及功能操作区(图32右、下>。直接在Te*t文本框中设置参数并由Te*t-Change事件响应，检测结果与工作状态实时显示在Te*t、Label控件上，各按键Label直接标明操作功能，并由Button-Click事件响应。由于本系统设计成8路充电器非同步检测，在定时控制模块中，用Timer数组中的一个Timer元素对应一检测回路，由它产生1s定时溢出事件，配合软件计数器，实现每60s一次的充电检测或每20s一次的放电检测，由每一回路的工作状态标志、所预置的到达终点条件判断是否已达充放电终点并进一步决定是继续当前检测，还是进展充放电工作方式的转换或是完成检测后退出。用曲线形式显示VT、IT、VIT等曲线。首先自动读入与当前充电器所对应的最正确充电曲线。又分在线和离线显示两种形式，前者是当前测试数据，后者是历史测试数据。手动分析通过与充电器最正确充电曲线比拟进展，具有即指即显功能，即当鼠标指向曲线*点时，获得鼠标在窗体中的坐标值，用此坐标值检索相关测试数据，实现标准曲线和被测曲线V、I、T值的同时显示，从而方便了曲线的分析和判断。在自动分析时，要求输入允许误差值，由程序自动逐步分析比拟并显示分析结果。以上各种显示内容均支持打印输出。系统用文件FormDat.ini实时保存工作状态，实现断点续接功能，允许操作者暂停或退出当前测试，当继续或重新测试时可以从上次断点处继续进展。4完毕语基于PC虚似仪器技术和VB开发工具研制的电动自行车充电器自动检测系统，现已成功地运行在几家电动自行车生产企业，是一种简单可靠实用的电动自行车充电器检测工具。该系统的硬件软件具有通用性，也可为其它自动检测系统参考。参考文献1周轶峰，等.Visual Basic 6.0实用编程技术M.中国水利水电，19992韩伟，等.电池及电极材料性能测试系统J.电源技术，1994(4>3宋光德，等.用DLL扩展VB的功能J.微计算机应用，1999(5>智能三段式电动车充电器<卓越品质、贴片技术“颂驰牌电动车智能三段式快速充电器是我公司花费巨资，组织电化学、自动控制专家、教授历经三年的反复实验研发成功的一款可以取代市场上现有电动车铅酸电池和胶体电池的充电器。与一般充电器相比，它成功地解决了铅酸蓄电池在充电过程中易失水、硫化、不均衡、极化以及充电时间长、过充、欠充等问题，同时可以延长电池的使用寿命一倍以上，降低电池退换率达50甚至更高，从而说，它是传统充电器技术的一次大革命！ 充电模式：采用恒压、恒流、浮充三段式充电模式。 恒流充电：内部采用集成运放技术，精细控制充电电流。 智能限压：采用准确取样、稳定基准和脉冲宽度调制<PWM技术，保证了输出电压的稳定性。 自动浮充：自动检测充电电池两端的电压和充电电池的亏电程度，控制输出充电电压和充电电流；当充电电池充电接近充满值时，其内部自动改变充电电量，使输出变为浮充状态，以保护蓄电池和保证充电电量。 防串干扰：内设防串扰器件，可保护在突然停电时电池向充电器反相充电，从而保护充电器不损坏。 短路保护：内设短路保护装置，当输出端因*种原因短路时，可自行保护，控制输出，防止对充电器的损坏，且能在排除短路后自行恢复正常工作。 一、充电器使用方法 1、首先核对充电器电压、极性是否与电池相匹配。 2、将充电器的正极N“和电池的正极N“相连；负极L“和负极“相连。<极性连错对电池不会造成任何影响，但将会把充电器的保险烧坏充电器的电源插头和电源相连。 3、红色指示灯亮，表示电源已接好，正在进展大电流充电；红色、绿色指示灯闪烁，表示已完85的充电，正在进展自动检测、调整充电电压、电流、间隙脉冲宽度。 4、红灯熄灭，绿灯长亮，表示完成充电90，已进入电池维护程序。维护一个小时后，电池就完全充满了，可拔下电源。不急用的，也可不拔下电源插头，对电池没有任何影响。 二、主要功能 “电池不是用坏的，而是充坏的，不适当的充电方式会严重损坏电池、缩短电池使用寿命。目前市面上很多充电器用无控制、无保护的整流器充电，要用人看守，稍不留神就过充、鼓包、开锅了。而颂驰牌智能三段式电动车充电器采用开关电源,并采取恒流、恒压和浮充(涓充>三段式的充电方法，解决了充电中的问题。 <一、大电流恒功率功能 蓄电池深度放电后，能承受的充电功率很大，用大电流充电不会发热、析气，加上反向负脉冲电流消除电池的极化现象，提高电池的充电承受能力，到达快充的目的。 <二、大电流脉冲充电功能 当蓄电池电压接近微量析气点时，充电器自动转入大电流间隙脉冲充电，降低充电功率，减少发热、提高电池的承受能力。在此过程中，芯片检测出析气点的电压值后，会自适应地调节脉冲宽度及间隙时间的长短，防止电池温升过高。 <三、脉冲间隙、电流大小自适应充电功能 当蓄电池电压升高到另一化学转化点时，假设再不改变充电方式就会造成电池发热、失水。自适应充电功能会根据电池的情况按用电功率递减、间隙时间递增的脉搏冲方式充电，可减少电池的发热、失水。 <四、蓄电池养护修复功能 蓄电池端电压到达*一个值时，充电器自动转入高电压小电流间隙脉冲充电方式，可起到去硫化、均衡充电的作用，落后极板的容量得到提高，硫化晶体被活化，起到修复电池的作用。 <五、浮充功能 不管是大电流充电也好，还是普通充电器的三段式充电也罢，最终它们都无法百分之百地充满电池，只能充到85，最高到达95，而*颂驰智能充电器的浮充功能却可以在充电深度到达95以后，在保持电池端电压不下降的前提下，继续小电流充电，防止了欠充。 <六、温度自动补偿功能 充电器以环境温度25为基准，每上升1就降低充电电压3mv每格每度；每降低1就提高3mv每格每度，从而夏天不过充，冬天不欠充。 <七、平安自动保护功能 1、充电器温升高了，能自动逐步降低充电功率直到完全停充。外界干扰消除，就继续工作；干扰存在，又再次关断。 2、芯片受严重干扰失控后，充电器会自动进入平安模式充电。 3、外部短路，充电器能自动停顿输出电流。 三、主要技术指标 <一适用电压：220V、50Hz的交流电。 <二适用于相应电压的各种容量规格的铅酸蓄电池充电。 <三交直流转化率到达85以上，比普通充电器省电1020。 <四充电时，电池温升不超过环境温度10。一句话特点： &#61548。 颂驰电动车充电器，高效的充电效能,提高电池行走里程(充电饱和度达95%以上>。 &#61548。 颂驰电动车充电器，极低热量,超强散热效果(工程状态接近常温>。 &#61548。 颂驰电动车充电器，灵活的合作形式,代理经销合作等形式。 &#61548。 颂驰电动车充电器，极好的产品品质,低于1%的产品故障率。 &#61548。 颂驰电动车充电器，简洁的严密型单灯防水型外观。 型号及价格： 60V20A (方口充电器> 50元 适合60V20A电池电动车 60V12A (方口充电器> 50元 适合60V12A电池电动车 48V20A<方口充电头 35元 适合48V20A电池电动车 48V12A<圆口充电头 35元 适合48V12A电池电动车 48V12A<方口充电头 33元 适合48V12A电池电动车 36V12A<方口充电头 33元 适合36V12A电池电动车 36V12A<圆口充电头 31元 适合36V12A电池电动车 . z.