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105～110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。
2.1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，要选择表面平整度好的散热器，避免安装时受力不均匀，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，缩短项目开发时间，本课题中利用为其他项目开发的数采卡，其框图如图2—2所示。图2—2中由12位a／d转换器ad1674、8255－i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a／d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a／d转换结果，因此a／d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则读入转换结束标志，pc0、pc1则分别控制ad1674的r／c、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－ⅱ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行控制。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－ⅰ的地址278h～27bh，用于数据采集，译出8255－ⅱ的地址27ch～27fh，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i／0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3—1。图3—1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3—2，它用4个frame框架控件把面板划分为参数设置区(图3—2左)、检测结果与工作状态显示区(图3—2中)以及功能操作区(图3—2右、下)。直接在text文本框中设置参数并由text-change事件响应，检测结果与工作状态实时显示在text、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，还是进行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v／t、i／t、vi／t等曲线。首先自动读入与当前充电器所对应的最佳充电曲线。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佳充电曲线比较进行，具有即指即显功能，即当鼠标指向曲线某点时，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较并显示分析结果。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行。
4结束语
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］.中国水利水电出版社，1999
［2］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)
