上位机界面设计及数据库的建立 - 一种可视化智能充电机的设计

　　4 上位机界面设计及数据库的建立

　　长期的用户调研和质量服务告诉我们，上位机界面开发的总体任务是：方便用户设置和修正充电参数，解决由于铅酸蓄电池的使用及维护保养不到位造成的蓄电池早期报废问题。为了使用户在使用过程中及时发现蓄电池存在的问题，从而及时采取相应的补救措施，为此我们使用VB开发出了上位机软件，它具有可视化、简单易学、操作简便的特点，并具备从充电参数设置、绘制充电曲线、存储充电曲线、充电过程分析、充电记录的查询、删除、打印到充电报警等全套充电分析功能，系统结构框图如图4.

图4 上位机界面框图

　　在参数设置中可以对框图中所示的条目进行设置，使得该系统具有很强的通用性。电动车电池一般由几个单体组合而成，可以选择单体个数以确定电池组的电压和容量。该系统提供了如框图所示的三种充电模式，一般新电池前五次充电要进行初充电以充分激活电解质，当单体电量不同时要均衡充电，其余时正常充电。还可以按照需求设置不同充电阶段的充电时间，来满足各种电池的不同需求；实时充电曲线实时地显示充电电流、电压和电池温度；历史充电曲线可以显示该电池组充电历史；通过分析充电过程曲线即可了解电池存在的问题，如：蓄电池缺乏电解液、电解液比重不符合要求或蓄电池单体存在差异等，从而及时的对电池进行保养；该系统还提供了按日期或电池编号查询、删除充电记录的数据库功能，方便了操作；报警提示用来告知用户充电的过压、过流、过热情况以及充电是否结束。

　　4. 1 上位机界面的设计

　　按照图4所示的功能框图设计的VB界面如图5.

　图5 系统主界面

　4. 1. 1 充电曲线的绘制

　　首先绘制坐标系，包括定位坐标原点、绘制X轴（充电时间值） 、Y轴（充电电流、充电电压、充电温度值） 、标注轴上的刻度线以及打印与刻度线对应的刻度值；然后要绘制曲线，由于传到上位机上的数据是具有相等时间间隔的一些点，而我们要绘制曲线，所以我们用抛物线法进行曲线拟合。具体方法如下：

　　给定N个点P1 , P2 , ……, PN ,对相邻三点Pi , Pi + 1 , Pi + 2及Pi + 1 , Pi + 2 , Pi + 3 , i = 1……N - 2,反复用抛物线算法拟合，然后对相邻抛物线在公共区间Pi + 1到Pi + 2范围内，用权函数t与1 - t进行调配，使其混合为一条曲线，可表示为：

　　其中， Si 为Pi , Pi + 1 , Pi + 2三点决定的抛物线曲线， Si + 1为Pi + 1 , Pi + 2 , Pi + 3三点决定的抛物线曲线，混合后的曲线S在Pi + 1到Pi + 2公共段内，是Si 的后半段与Si + 1的前半段加权混合的结果。S 曲线在公共段内的参数方程可写为：

　　其中t2 ∈[ 0, 0. 5 ], t1 = t2 + 0. 5∈[ 0. 5, 1 ]。

　　式中a1x , b1x , c1x , a1y , b1y , c1y为Si 段曲线的系数，由Pi , Pi + 1 , Pi + 2三点控制，参变量为t1 ,在公共段范围内t1∈[0. 5, 1 ];式中a2x , b2x , c2x , a2y , b2y , c2y为Si + 1段曲线的系数，由Pi + 1 , Pi + 2 , Pi + 3三点控制，参变量为t2 ,在公共段范围内t2 ∈[0, 0. 5 ]。

　　显然，当t1 = 0. 5, t2 = 0时， S = Si;当t1 = 1, t2 = 0. 5时， S = Si + 1。

　　用这种方法拟合的自由曲线，在P2 到PN - 1各已知点的左、右侧能达到一阶导数连续，而当曲线两端没有一定的端点条件限制时，则曲线各有一段曲线不是加权混合的形式，而只是S1 的前半段和SN - 2的后半段。绘制的电流充电曲线如图6所示：

　图6 电流充电曲线

　　4. 2 数据库的设计

　　本系统设计了三个数据库，用于标准充电曲线存储、实际充电曲线存储及分析结果存储。使用VB6. 0提供的数据库管理工具"可视化数据管理器"建立。其中实际充电曲线数据表如表1所示，数据库的建立方便了对电池的查询、分析，同时也方便了管理。

表1 实际充电曲线数据表

　　5 结束语

　　本文率先在行业内提出将数据库技术、可视化技术及PC机等应用于智能充电机中，从而简化了充电操作，方便了参数的设置和调整（友好的操作界面） ,扩大了充电机的适用范围，降低了用户的使用成本，提升了整个系统的技术先进性。更关键的是为用户对蓄电池关键部件的科学管理提供了一个良好的平台，为有效提高蓄电池使用寿命提供了保障。