王斌 戴菲菲 王燕飛

臺(tái)州市產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)研究院

前言：隨著城市的不斷發(fā)展，汽車已經(jīng)成為人民主要的交通工具，但是由于停車位的短缺以及交通的擁堵，現(xiàn)在越來(lái)越多的人選擇電動(dòng)車作為短途出行的交通工具。根據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，我國(guó)擁有的電動(dòng)車超過(guò)了三億輛[1]。安全無(wú)小事，近些時(shí)間時(shí)?？梢钥吹揭恍╇妱?dòng)車充電發(fā)生火災(zāi)的報(bào)道，究其主要原因要是電動(dòng)車長(zhǎng)時(shí)間充電導(dǎo)致充電器線路老化，繼而發(fā)熱引發(fā)火災(zāi)[2]。針對(duì)上述情況設(shè)計(jì)了基于電池容量以及溫度控制的電動(dòng)車充電控制系統(tǒng)。

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要分為四個(gè)模塊：電壓控制模塊、溫度控制模塊、時(shí)間控制模塊和報(bào)警斷電模塊。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

二、電壓控制模塊設(shè)計(jì)

因?yàn)殡妷嚎刂颇K放置在電動(dòng)車內(nèi)，所以該模塊與控制模塊的通訊采用無(wú)線方式，本文采用Zigbee傳輸方式。電壓控制模塊主要是采用電壓傳感器采集電動(dòng)車電池的實(shí)時(shí)電壓值并上傳至控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車防過(guò)充的功能，同時(shí)用戶可自主設(shè)置充電程度，一般建議充電至80%、90%或者100%，當(dāng)充電過(guò)程中，電池實(shí)時(shí)電壓值達(dá)到設(shè)定的電壓值時(shí)，電壓模塊會(huì)觸發(fā)信號(hào)，并通過(guò)無(wú)線傳輸方式將之發(fā)送至報(bào)警斷電模塊，達(dá)到斷電的功能。

電壓控制模塊由電壓傳感器、微控制器、ZigBee通信模塊以及供電模塊組成。電壓傳感器主要用于測(cè)量實(shí)時(shí)的電池電壓值，微處理器主要對(duì)傳感器采集的處理進(jìn)行簡(jiǎn)單處理后，通過(guò)SPI接口與Zigbee通信模塊連接并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。CC2530射頻收發(fā)器集成了8051微處理器，可直接實(shí)現(xiàn)與傳感器的連接以及數(shù)據(jù)傳輸。

圖2 電壓控制模塊設(shè)計(jì)

三、溫度控制模塊、時(shí)間控制模塊以及報(bào)警斷電模塊

溫度控制模塊主要是通過(guò)溫度傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量充電過(guò)程中充電器的溫度，同時(shí)用戶可以自主設(shè)置報(bào)警的溫度，當(dāng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的溫度超過(guò)預(yù)設(shè)置的數(shù)值時(shí)，溫度控制模塊就會(huì)將控制信息通過(guò)串口傳輸至報(bào)警斷電模塊；時(shí)間控制系統(tǒng)可讓用戶自主設(shè)置充電時(shí)間，當(dāng)計(jì)時(shí)模塊到達(dá)設(shè)定時(shí)間時(shí)，就會(huì)通知報(bào)警斷電模塊；報(bào)警斷電模塊主要是由通訊模塊，控制模塊以及控制閥組成，當(dāng)報(bào)警斷電模塊接收到其他三個(gè)模塊的控制信息時(shí)，就會(huì)通過(guò)控制閥斷開與電源的連接。

四、軟件設(shè)計(jì)

在充電前，用戶設(shè)定報(bào)警溫度（必選）、充電時(shí)長(zhǎng)（非必選）、報(bào)警電壓（如果用戶不填寫該值，默認(rèn)充電至80%），然后啟動(dòng)充電。同時(shí)將充電器放在平坦處，將溫度傳感器緊貼充電器表面，這樣可以比較準(zhǔn)確的檢測(cè)充電器表面的實(shí)時(shí)溫度。如果在充電的過(guò)程中充電器的溫度突然升高達(dá)到預(yù)設(shè)置的報(bào)警溫度時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)斷開與電源的連接；當(dāng)電動(dòng)車電池實(shí)時(shí)電壓達(dá)到設(shè)定電壓值時(shí)，電壓系統(tǒng)會(huì)通知控制系統(tǒng)斷開控制閥；當(dāng)電動(dòng)車充電時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，計(jì)時(shí)模塊會(huì)發(fā)出一個(gè)信息通知控制模塊斷開控制閥，從而達(dá)到精準(zhǔn)控制電動(dòng)車充電狀態(tài)。軟件設(shè)計(jì)如下：

圖3 軟件設(shè)計(jì)圖

五、結(jié)論

電動(dòng)車及其它電氣產(chǎn)品的充電安全問題將更加重要。本文設(shè)計(jì)能夠適配所有的充電器，若是能成功推廣，將極大程度地減少電動(dòng)車火災(zāi)的數(shù)量，能夠很好的火災(zāi)預(yù)防效果。