电动叉车智能充电机充电技术研究

2014年10月刊

0 引言

近年来，以蓄电池为能源的电动叉车由于使用无污染的特性而被广泛应用在各行各业。而充电机质量的好坏，直接影响蓄电池的技术状态及使用寿命。因此，充电设备和充电技术是做好充电工作的重要基础。

借助MCS51单片机的应用，笔者改变了充电机的常规充电模式，使充电技术智能化，具体表现为如下几点：①采用Wa曲线充电模式；②采用多种方法，综合性地自动判断蓄电池是否充足；

③采用数码管显示充电的各种参数；④具有故障自动判断功能。

1 主要硬件的选择和充电机控制电

路的设计

整流充电主回路采用桥式半控方式；可控硅采用触发移相触发方式；触发信号由集成块KC05、同步电压、移相电压共同形成。图1所示为电路框架图。

2 充电参数的显示和充电容量显示

的设计

传统的充电机只显示充电的电流、电压，而充电的时间，需用专用的时间继电器来显示，成本较高；此外，最能决定充电效果的充电参数——充电容量，没有专用的显示仪表，靠模拟电路是根本实现不了的。应用微处理器，通过计数器的计数，可获得任意时间；通过微处理器对充电流量和时间的运算能轻而易举地得出充电的容量值，由软件完成，无须额外成本。

电动叉车的蓄电池充电电流按吨位的不同一般为50～100A，额定电压一般为24～80V，其控制精度要求不是很高，只要整数级就可以了，所以设计的显示精度为整数级。

充电容量等于充电电流值与充电时间的乘积。例如，充电时间为1h，该1h内充电的平均电流为60A，则充电容量为60Ah，那么其每分钟的

电动叉车智能充电机充电技术研究

姚琳娜

（上海震旦职业学院，上海 201908）

【摘要】本文从应用的角度出发，介绍了采用智能充电技术的容量显示、电量充足判断的5种方法及故障自动检测和Wa 曲线充电模式。

【关键词】智能充电机；微处理器；充足判断；充电模式

【中图分类号】G718.5 【文献标识码】A 【文章编号】2095-5065（2014）10-0067-05

收稿日期：2014-8-12

作者简介：姚琳娜（1985—），女，上海人，助教，研究方

向为电气自动化。

基金项目：2013年上海市教委重大内涵建设科研项目（沪教委

民〔2013〕6号）；发明专利（专利号：ZL 2009 1 0045431.9）。

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平均充电容量为1Ah 。

在上述分时间单元设一个标志位——2BH.0，分时间单元每刷新一次，标志位置位一次，这样在每分钟取一次电流平均值，将电流平均值除以60，便可得出每分钟的充电容量，将每分钟的充电容量值进行累加，便得出充电的容量值，计算结束后同时将标志位清0。

具体的容量显示程序如图2所示。

3 蓄电池充足的综合性自动判断

对于蓄电池充电而言，至关重要的是充足与否的判断。目前主要有以下五种方法：时间法、最高电压法、电压不上升法、电压负增长法和容量法。每一种判断法，都有它的优缺点，仅仅靠其中之一作为充足判断依据，往往会造成蓄电池的欠充和过充。所以在这里综合以上所述五种方法来判断蓄电池的充足，实现了智能充电的目标。蓄电池充足的综合性自动判断的整体程序设计：程序在运行中，始终对以上五种方法进行检测，以上任何一种方法，谁先满足到谁先作用；须有一个I/O 口，专门用于显示充足指示灯，并推

动中间继电器，使充电停止。

图2 容量显示程序

图1

充电机控制电路设计框架

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下面介绍前两种方法。

（1）时间法。采用定时控制充电结束的方式，称为时间法。根据蓄电池的容量和充电电流，比较容易确定所要的充电时间。一般来说，充电的容量为蓄电池额定容量的120%，充电的蓄电池的容量已知，充电电流一般为0.1C（C为蓄电池额定容量），那么要达到120%的蓄电池额定容量，需要12小时。缺点是蓄电池起充的时候，有的并不将电能完全放空。

程序设计：因为充电机具有充电时间显示的功能，只要将当前充电小时值与12比较，就可实现时间控制，所以通过软件即可实现。

程序流程：见图3

所示的时间充足检测程序。

图3 时间充足检测程序

（2）最高电压法。蓄电池充电时，其端电压会随充电的过程不断上升。铅酸蓄电池规定的蓄电池单格的最高充电电压为2.75V（蓄电池单格额定电压为2V），那么可以较容易地得出蓄电池组的最高电压值。例如，对于48V的蓄电池组，有24个单格，那么计算可得充电最高电压为66V。采用这种方法来判断蓄电池充足的，称为最高电压法。缺点是最高电压随环境温度漂移。

程序设计：因为充电机具有电压显示的功能，只要将当前电压与最高电压值比较，就可实现最高电压控制，所以通过软件即可实现。

程序流程：见图4所示的最高电压充足检测

程序。

图4 最高电压充足检测程序

4 故障的检测

故障自动检测、定位、报警及自动保护为即时、快速进行维护提供依据，是智能电器的一大

特征。对于智能充电机而言，需主要防护的故障

有蓄电池接反、蓄电池未接、过载、过热等。

故障整体程序设计：程序须有一个I/O口，专

门用于故障输出处理，检测出故障后，一方面将

相应的故障代码写入数码管显示单元，另一方面

通过该I/O口，使故障指示灯指示并推动中间继电器，使充电停止。

（1）蓄电池接反。对于可控硅整流电路而言，严禁在蓄电池接反的情况下启动工作。因为，由整流主回路分析可知，蓄电池在接反的情

况下，其“＋”极电压通过整流二极管加在可控

硅的阳极，再直接回到蓄电池的“−”极。可控硅

一旦启动触发，便直接对蓄电池形成短路，而且

可控硅施加的是直流电压，开通后无法关断，只

有将回路中的二极管或可控硅烧毁才结束。

检测电路如图5

所示。

图5 蓄电池接反检测电路

GD为光耦，选用PC817，其电流传输比为200%；二极管为IN4007，作用是承受光耦的反向

电压，因为光耦承受反向电压的能力较差。IN2点

与ADC0809模数转换器的第三输入通道相连。

在正常状态下，蓄电池电压“＋”极与V+相连，“−”极与接地相连，这时光耦输入反向截止，输出端的也截止，阻值无穷大。这时在IN2点

的电压等于V CC为5V，那么经ADC0809转换后得

到等于0FFH的数字量。

若蓄电池接反，光耦正向导通。以所接的蓄

电池组的最低电压12V计算，光耦产生约1mA的

电流，那么输出约为2mA；在R9（3kΩ）上产生

的压降计算可得为6V，则在IN2点的电压可想而

知一定等于0V，经AD转换得到的数字量为00H。

程序设计：为了检测结果的可靠性，避免工

作电源电压波动引起数据的偏移，设一个中间数

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