虚拟仪器技术的车载充电机电流校准系统设计【字数：17480】

虚拟仪器技术的车载充电机电流校准系统设计[160515236391064x]

车载充电机是新能源汽车的一个重要零部件，安装于电动汽车上，通过插座和电缆与交流插座连接，以三相或单相交流电源向电动汽车提供充电电源。在车载充电机生产过程中，需要对车载充电机电流进行自动化校准来判断车载充电机电流模块产品是否合格，从而保证产品的质量。本系统通过虚拟仪器技术实现对汽车车载充电机产品电流进行自动化校准，利用High Current source Chroma 62012p-40-120可程控直流电流源给产品供100A的电流，在电路中串联一个Shunt Resistor（25mv/100A）的高精度电阻分流器，用万用表DMM测电阻的电压，然后通过I=U/R得到实际电流，看是否为100A。被测产品用夹具进行固定，用LabVIEW程序进行气缸夹具动作控制，用烧录器Melexis PTC04将校准程序烧到PTC-04-DB-HALL05芯片中，测量车载充电机中的calibration板的电流，电流I通过程序在EEPROM中读出，与计算的电流进行对比，看是否为100A，从而实现对车载充电机提供100A电流高效稳定的自动化校准。本文从系统需求分析、系统总体方案设计、硬件平台设计、软件设计及系统调试等方面进行了详细地阐述。本文所设计的系统已交付客户使用，经过大量的调试运行实际，本系统在进行车载充电机电流校准时，能够实现自动化，安全化，高效化地校准。该设备是车载充电机自动化产线的一站，适用于整个产线，可实现车载充电机电流监测板电流的校准，对实现新能源汽车普及化有重要的作用，拥有良好的发展趋势。
目录
1.绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 国内外研究现状分析 1
1.3 课题研究的主要内容 3
1.4 论文章节安排 4
2.系统方案设计 5
2.1 产品介绍及系统需求分析 5
2.1.1 产品介绍 5
2.1.2 系统需求分析 6
2.2 系统总体设计 6
2.3 子系统的方案设计 8
2.3.1 系统供电方案设计 8
2.3.2 运动控制系统设计 8
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3.3 校准系统设计 9
3.系统硬件设计 10
3.1 系统硬件选型 10
3.2 供电模块 11
3.3 运动控制模块 11
3.3.1 夹具 12
3.3.2 继电器板卡 12
3.3.3 电磁阀 13
3.4 测试模块 13
3.4.1 工业控制计算机 13
3.4.2 分流器 14
3.4.3 安捷伦 34465A数字万用表 15
3.4.4 Melexis PTC04可编程控制器（子板PTC04DBHALL05） 16
4.系统软件设计 31
4.1 软件设计方案 31
4.2 系统总程序设计 31
4.2.1 系统总程序界面设计 31
4.2.2 总程序程序设计 32
4.3 电流输入程序 34
4.3.1 利用LabVIEW调用库函数 34
4.3.2 电流源输入程序设计 35
4.4 夹具控制程序 36
4.4.1 继电器板卡与LabVIEW的通讯 36
4.4.2 夹具控制程序设计 36
4.5 校准过程程序 37
4.5.1 校准主要流程 37
4.5.2 校准程序设计 38
4.6 数据处理 39
4.6.1 数据操作 39
4.6.2 数据记录 40
5.系统调试与运行 42
5.1 系统硬件调试 42
5.2 系统软件调试 42
5.2.1 电流传感器MLX91209编程调试 42
5.2.2 LabVIEW调试 43
5.3 运行结果 44
6.总结和展望 46
6.1 总结 46
6.2 对环境及社会可持续发展的影响 46
6.3 展望 47
参考文献 48
致谢 49
1.绪论
1.1课题研究的背景和意义
当今社会，环境污染越来越严重，各个行业都在发展绿色能源，倡导节能减排。近年来，汽车行业发展迅速，为了倡导绿色出行，汽车行业出现了新能源汽车。新能源汽车大多指的是电动汽车。新能源汽车有许多优势：购车政策好、节能环保、后期养护成本低、驾驶体验好。新能源汽车现在还有很多问题，最主要的是续航以及里程问题，但是社会在进步，这些问题都在一个个的解决，客户可以根据自己的需要来选择，不用担心续航里程问题。
电动汽车是未来新能源汽车中发展最好的，因为其具有优越的环保和节能性能，能够实现能源利用的多元化，对环境也有清洁化的作用，符合低碳环保绿色出行的概念。充电系统是电动汽车的能源补给系统，充电系统技术相关的发展对电动汽车行业的发展起着至关重要的作用，是实现电动汽车商业化和产业化过程中的关键。目前充电方式主要以非车载充电为主，但车载充电从携带方便的角度来说也在飞速发展，这些都成为当前研究的热点。
车载充电机(on board charger，简称OBC)又称交流充电机，安装于电动汽车上，车载充电机具有为电动汽车动力电池安全、自动充电的能力，根据电池管理系统(BMS)提供的报告数据，可以手动操作调节充电时的电流或电压参数，系统根据操作完成对应的动作，完成充电桩对车载充电机充电的过程。电源部分和充电机控制主板是构成车载充电机的主要两大部分。其中，电源部分主要作用是将220V交流电转化为直流电，充电机控制主板则是控制电源部分的，对电源部分的电流电压进行监测、计算、修正以及与外界网络的通讯等作用。如果电流达不到充电桩供给的电流，车载充电机产品则是不合格的，所以在车载充电机生产过程中，需要对车载充电机电流进行自动化校准来判断车载充电机产品是否合格，从而保证产品的质量。
1.2国内外研究现状分析
目前，国内外对充电桩和充电负荷监测的研究较多。汽车充电机各项指标测试系统的设计主要集中在单片机技术上。基于虚拟仪器技术的车载充电器电流校准系统的设计尚未深入研究。然而，由于虚拟仪器技术发展的优势和新能源汽车的快速发展，标定测试技术已逐渐演变为虚拟仪器。例如，宁涛在《虚拟仪器技术及其新进展》一文中阐述了虚拟仪器技术的优势。灵活高效的软件可以创建完全定制的用户界面，模块化的硬件可以轻松提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台可以满足同步和定时应用的需要。虚拟仪器具有高性能、高可扩展性、低开发时间、无缝集成等优点，因此本系统使用虚拟仪器技术实现了车载充电机电流校准的目的[1]。
交流充电桩想要给电动汽车车载充电机充电，则需要看车载充电机是否能达到所需要的电流参数，本课题检测的是车载充电机的电流是否能达到100A，主要采用的是可编程霍尔电流传感器MLX91209对电流进行校准。徐科军在《传感器原理与检测技术》一书中有介绍霍尔式传感器，磁环式电流传感器，也就是磁环式霍尔传感器。该磁环是由一导磁材料制成的环状芯体，该磁环具有一个间距为Lg的径向的空隙开口，该空隙开口处被切除一部分，而使磁环空隙开口处切除剩余面的高度d小于磁环的磁环外径R和磁环内径r差值。新型改进的霍尔电流传感器及其磁环，从而可以获得更大的有效测量范围，用于电流检测领域[2]。赵文在《基于霍尔传感器的电流监测及过流保护设计》一文中，为了提高电流测量元件的测量精度，根据闭环霍尔原理在测量电流时具有漏磁少、温飘影响小等优点，对闭环霍尔电流传感器与相关器件进行了优化选择；根据所需要的测量量程设计了差分放大电路的相关参数；通过数字控制器对霍尔元件的零偏电压进行调零，提高电流传感器的测量精度。试验证明闭环霍尔电流传感器具有较好的测量精度，在不同待测电流信号强度的条件下均能保证较小的相对误差，具有较好的实用价值[3]。

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