电动自行车充电器自动检测系统设计

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1、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、硬件结构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、充电不足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

2、化的曲线，不同电池的充电器有不同的最佳充电曲线，充电过程按此充电曲线进行，才能达到既使电池充满、又保护电池的最佳效果，合格的充电器应该有与最佳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105～110之间，若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不足。手动记录测量和人工绘制曲线，单一测试周期至少在9～10h，不仅要耗费大量人力，而且人为因素会很大程度影响着结果的规范、精度及可靠性，更谈不上对实验数据进行进一步的分析。由于没有用于充电器自动检测的专用

3、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行检测，绘制充电过程曲线并进行自动或手动分析，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1—1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

4、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

5、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较，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，根据不同电池最佳充电曲线对充电器的程序进行相应调整，从而开发出品质优良的充电器。2系统硬件结构   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

6、.1充放电控制电路   每一单元检测回路独立设计，图1—1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0～10V量程兼容，取样电阻采用0.1Ω／5W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行放电测试，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

7、测系统中恒流放电电子负载电路见图2—1，使用电压为6～42V，放电电流在0～6A范围内连续可调，恒流精度为1%。图2—1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

8、电电阻。图2—1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，反馈到A1，自动调节放电电流到设定值，其过程是：当放电电流I↑→Va，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