电动自行车火灾频发，增势迅猛，分析收集到的全国电动自行车火灾案例发现，电动自 行车在停放过程中发生的火灾达到 98%以上，其中，造成亡人的火灾中，95%以上发生在充 电过程[4]。因此，为减少类似事故的发生，设计一个对电动自行车充电过程进行安全有效的监 测与控制的充电系统就显得尤为重要。

1.2  国内外研究现状

1.2.1 电动自行车充电方法的发展与现状 

1.2.2 电动自行车智能充电装置的研究现状

1.3 本文主要研究内容

本课题由我与另外一位同学合作完成，我主要负责从电路板的设计与功能实现。从电路 板负责接收主电路板的控制信号，打开或者关闭充电线路，对充电过程中的电流、电压、温 度等充电信息进行采集，通过从电路板上的微控制器对采集到充电信息数据进行安全评估后， 将充电信息和安全评估结果上传给主电路板。本人完成的主要工作如下：

（1） 电动自行车充电过程的事故原因分析，找出相关物理量，提出能够预防或减少电 动自行车充电火灾事故发生的安全充电设计方案；

（2） 设计合理、可靠的安全评估方案；

（3） 设计并制作以 C8051F410 单片机为核心的充电硬件控制电路；

（4） 在 Keil uVision4 中用 C 语言完成对系统软件的编写并调试；

（5） 了解远程通信的原理，制定相应的串口通讯协议，用于单片机之间的通信。

1.4 论文纲要

第一章绪论部分主要介绍了本文的研究背景与意义，电动自行车的国内外研究现状，以 及对本文主要研究工作的概述。

第二章主要介绍了电动自行车安全充电系统方案设计，通过分析电动自行车充电过程中 火灾事故的发生原因，找出了对这些事故原因起作用的直接物理量，提出了一种基于单片机

的安全充电系统设计方案。

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第三章主要介绍了从单片机系统电路的硬件设计，包括 C8051F410 单片机的介绍和外围 电路的设计，相关传感器的选择、功能介绍和采样电路设计。

第四章主要介绍了主从单片机之间的通信协议，主从单片机通信的的实现以及相应电路 的介绍。

第五章主要是对从单片机系统进行软件设计，在 Keil uVision4 软件中采用 C 语言对系统 的各个功能模块进行编程，使其能够控制硬件电路的各个部分实现预定的功能。

第六章主要是对从单片机系统的硬件电路进行焊接，软件编译调试，与主单片机系统连 接好后验证系统方案的可行性。

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2  电动自行车安全充电系统方案设计

2.1  电动自行车充电过程引发事故原因分析

据统计，我国 80％以上的电动车火灾发生在充电过程中，而亡人火灾全都发生在车辆停 放或充电时，没有在行驶中烧死人的案例[8]。因此非常有必要对电动车充电过程中引发火灾事 故的原因进行详细的分析，整理相关文献与事故调查报告后得到以下可能的起火原因：

⑴充电回路电气线路短路形成较大短路电流，引起线路起火 电气线路短路主要包括三个方面：首先是在交流电源侧，如果充电器高压端整流二极管

或电源开关管击穿，电源回路就会出现大的短路电流；其次是充电器与蓄电池之间的线路短 路，若出现蓄电池通过充电器输出线路放电现象，此时蓄电池释放的大电流就会引起充电器 与蓄电池之间的线路起火；最后是充电回路线路及插接件短路，由于充电器电源线、输出线 经常缠绕、拉扯、老化等原因会造成绝缘层损伤、导体裸露，从而导致电气短路[2]。