專利名稱：車用鉛酸蓄電池故障診斷及應急點火裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬車用蓄電池故障檢測設備領(lǐng)域，特別涉及一種車用鉛酸蓄電池故障診斷及應急點火裝置。
背景技術(shù)：
汽車電池是汽車起動、點火、照明、車載電子裝置以及電動門窗的動力或工作電源。正常起動汽車時，發(fā)動機從靜止開始轉(zhuǎn)動到怠速運轉(zhuǎn)的全過程，需要蓄電池提供300A、持續(xù)3-5s的強電流，冬季氣溫較低時，發(fā)動機起動需要較大功率，起動電流需要提高至500-600A或更高。點火系統(tǒng)適時地為汽油發(fā)動機汽缸內(nèi)已壓縮的可燃混合氣提供足夠能量的電火花，使發(fā)動機能及時迅速地作功，需要蓄電池提供若5-15A、20-100Hz的周期脈沖點火電流《參考王貴槐.汽車電子點火系統(tǒng)初級電流值的探討[J].武漢交通職業(yè)學院學報，Vol.8，N0.4，2006, (12) 76-78.》。即使汽車靜置時，車上的電子設施也會消耗電能，例如，汽車電動門鎖的無線接收器始終處于工作狀態(tài)，出現(xiàn)人們俗稱的“溜電”現(xiàn)象，長時間“溜電”會使蓄電池容量減少。在我國北方，冬天天氣寒冷，晝夜溫差大，蓄電池長期虧容還會導致電解質(zhì)結(jié)晶析出，又稱硫化，即蓄電池內(nèi)部負極板、板柵的表面附著一層白色堅硬的結(jié)晶體硫酸鉛，正常充電也難以剝離負極板和板柵表面的晶體，不能使之轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)，造成蓄電池性能下降；硫化嚴重時導致充不進電或是“一充就滿，一跑就光”的問題。十分明顯，汽車蓄電池的良好性能是汽車順利起動的重要保證，研究汽車蓄電池在出現(xiàn)無法起動、不能打火等異常故障時的快速診斷以及汽車應急起動的方法，開發(fā)用于汽車蓄電池故障性能診斷和應急起動的專門儀器，具有現(xiàn)實意義和應用價值。如何判斷車載電池狀態(tài)是否良好是長久以來的一個難題，國內(nèi)外相關(guān)學者和工程技術(shù)人員進行了大量的研究和試驗，取得了許多的成果。在文獻《李立偉，鄒積巖.蓄電池內(nèi)阻測量裝置的研究[J].電源技術(shù)，Vol.27，N0.1, 2003, (I) 40-44》中，對現(xiàn)有的幾種直流系統(tǒng)蓄電池單體電 池內(nèi)阻測量方法如密度法、開路電壓法、直流放電法和交流法等進行了比較分析，指出了它們的優(yōu)缺點，并提出了一種新的蓄電池單體電池內(nèi)阻測量方法一交流變頻測量法，可實現(xiàn)在線測量；文獻《薛振框，鄭榮良.電動汽車蓄電池剩余電量計量技術(shù)的研究[J].江蘇理工大學學報(自然科學版)，Vol.22 N0.2,2001, (3) 51-55》提出采用變電流組合測量的方法來確定電動勢和內(nèi)阻，同時用安時法來求得蓄電池的剩余電量，并通過建立神經(jīng)網(wǎng)絡模型來確定蓄電池電動勢和內(nèi)阻與剩余電量之間的非線性關(guān)系，最后由電動勢和內(nèi)阻對應確定剩余電量，避免了傳統(tǒng)的安時法在不知道初始狀態(tài)就無法工作的問題。文獻《Sunfeng chun, Zhang chengning, Gao haita0.Battery management system with state of charge indicator for electric Vehicles.Beijing Institute of Technology, 1998, (2)》采用以安時法一Peukert 公式一開路電壓法為基本算法，進行電池管理系統(tǒng)的開發(fā)，同時考慮溫度、自放電、使用循環(huán)壽命等因素對鉛酸電池剩余容量預測的影響；文獻《齊國光等.電動汽車電量計量技術(shù)的研究[J].清華大學學報，Vol.37，N0.3, 1997，(3).》提出了一種基于開路電壓法和安時法測量電池剩余電量的新方法。在此基礎上根據(jù)電池溫度、使用情況以及自放電因素，采用參數(shù)自調(diào)整、偏差自校正的基于人工智能原理的技術(shù)來得到電池的容量。國內(nèi)較典型的蓄電池檢測儀表在文獻《李強華，黨宏社，張開生，李曉雷.便攜式蓄電池參數(shù)測試儀的設計與實現(xiàn)[J].電測與儀表，Vol.44，N0.495, 2007, (3)47-54.》及文獻《儲開斌，陳樹越，何寶祥.蓄電池容量性能測試儀的設計[J].電測與儀表，Vol.48, N0.546, 2011，(6) 71-74.》中，報導了蓄電池內(nèi)阻測試儀采用小電流電量比較法，把蓄電池與高精密電阻串聯(lián)，通過測量電流信號在二者上所消耗的電量來獲得蓄電池的內(nèi)阻，研制的便攜式蓄電池參數(shù)測試儀以單片機AT89S52為控制核心，通過大電流放電法來測試蓄電池的有效容量，找到劣化電池，并能記錄實時多組電池測量數(shù)據(jù)；以及線性充放電模塊方案，用于測試蓄電池的容量、壽命及配組指標。國際上先進檢測儀表如GR-1蓄電池檢測充電器采用電導技術(shù)測試蓄電池狀態(tài)，測試結(jié)果準確可靠，可在充電前、中、后對蓄電池進行測試，是現(xiàn)今最準確的蓄電池測試儀之一。充電時GR-1能以最優(yōu)充電法有效的控制充電電流和電壓，只需Ih就可以充好電。具有高級用戶界面，不會出現(xiàn)誤操作的現(xiàn)象。具有輔助起動功能，可提供250A的起動電流和就車充電電壓。具有涓流充電功能，不怕充電時間過長。不難發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)蓄電池檢測儀表多針對內(nèi)阻或容量兩項指標，儀表的功能基本停留在僅輸出檢測數(shù)據(jù)的層面上，非專業(yè)人員多無法在短時間內(nèi)明確蓄電池性能，并且，我國2005頒布施行了新的起動用鉛酸蓄電池技術(shù)條件和品種規(guī)格[，還未見到文獻報道滿足2005年標準要求的、對蓄電池做出綜合評價的診斷方案或儀器；國際上先進蓄電池檢測儀表多采用電導技術(shù)測試蓄電池狀態(tài)，通過預測蓄電池冷起動電流是否達到參考值來判定蓄電池是否要更換；由于我國起動用鉛酸蓄電池國家標準以及產(chǎn)品品種和規(guī)格與國外同類產(chǎn)品型號有不同，直接進口的蓄電池檢測儀也不完全適合我國的實際情況。 另外，在汽車無法起動、不能打火等異常情形下，被廣泛使用的應急點火方式有兩種:(1)使用車載備用鉛酸蓄電池起動，這種方式由于鉛酸蓄電池體積和重量都較大，長時間放置在后備箱中很不劃算；(2)通過搭線使用另一輛車的電池起動，這種方式明顯在單車獨自出行時很難實現(xiàn)。同時，無法判明異常蓄電池是由于虧容還是故障導致無法起動的情況下，如果是蓄電池內(nèi)部完全短路等故障情形下貿(mào)然搭線起動，極可能出現(xiàn)短路電流過大，甚至發(fā)展成電池爆炸起火等惡性事故。由此可見，研究汽車蓄電池的無法起動、不能打火等故障性能的方法和應急起動的專門儀器，是非常必要的。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中汽車蓄電池故障快速診斷以及汽車應急起動的比較困難的不足，提供一種車用鉛酸蓄電池故障診斷及應急點火裝置，其特征在于，以單片機I為核心，單片機I的第I腳、第5腳分別通過K1開關(guān)、K3開關(guān)與儀器工作和起動電源4的正極連接，第2腳同時連接儀器工作和起動電源4的負極與放電電阻R的一端，然后通過放電檢測信號及應急點火負極連線9連接至待測蓄電池10的負極端子12，放電電阻R的另一端與單片機I的第6腳和K2開關(guān)連接，并且通過蓄電池放電電流檢測信號線8再與單片機I的第4腳連接；單片機I的第3腳通過蓄電池放電電壓檢測信號線6、K2開關(guān)通過蓄電池放電檢測正極連線7和K2開關(guān)通過蓄電池應急點火連線5與待測蓄電池10的正極端子11連接；單片機I的第7腳連接鍵盤及其接口電路2，單片機I的第8腳連接液晶顯示器及其接口電路3 ;單片機I的第9腳通過溫度傳感器信號線14連接溫度傳感器13。所述K1開關(guān)為儀器的工作電源開關(guān)；所述1(2開關(guān)為儀器檢測短時放電控制的電子開關(guān)，與放電電阻R—起執(zhí)行蓄電池放電電流檢測；所述K3開關(guān)為應急點火控制的電子開關(guān)，當儀器判斷需進行應急點火操作時，則單片機I電子控制K3開關(guān)，閉合應急點火回路，提供應急點火電流。所述儀器工作和起動電源通過K1開關(guān)為儀器提供工作和起動電源。本實用新型的有益效果是本裝置以單片機為核心，單片機分別與K1-K3開關(guān)、儀器工作和起動電源，待測蓄電池、鍵盤和液晶顯示器連接，組成集參數(shù)檢測、狀態(tài)診斷以及應急點火多重功能于一體的一種蓄電池故障診斷及應急點火的專門儀器。并公開了蓄電池故障快速診斷以及汽車應急起動的方法，提出綜合檢測汽車蓄電池開路電壓、放電電流、終止電壓以及蓄電池環(huán)境溫度，測算蓄電池的電池電動勢、蓄電池內(nèi)阻、冷起動電流以及荷電容量，并以此作為表征蓄電池性能的四個重要評價指標；是養(yǎng)護汽車蓄電池，集成應急點火功能、汽車順利起動的重要輔助工具，設計合理、使用簡單、便捷。

圖1為汽車起動用鉛酸蓄電池故障診斷及應急點火儀原理接線圖。圖2為汽車起動用鉛酸蓄電池故障診斷流程框圖。
具體實施方式
本實用新型提供一種車用鉛酸蓄電池故障診斷及應急點火裝置。
以下結(jié)合附圖對本實用新型予以進一步說明。圖1所示為汽·車起動用鉛酸蓄電池故障診斷及應急點火儀原理接線圖。圖中，以單片機I為核心，單片機I的第I腳、第5腳分別通過K1開關(guān)、K3開關(guān)與儀器工作和起動電源4的正極連接，通過K1開關(guān)為儀器提供工作和起動電源。單片機I的第2腳同時連接儀器工作和起動電源4的負極與放電電阻R的一端，然后通過放電檢測信號及應急點火負極連線9連接至待測蓄電池10的負極端子12，放電電阻R的另一端與單片機I的第6腳和K2開關(guān)連接，并且通過蓄電池放電電流檢測信號線8再與單片機I的第4腳連接；單片機I的第3腳通過蓄電池放電電壓檢測信號線6、K2開關(guān)通過蓄電池放電檢測正極連線7和K2開關(guān)通過蓄電池應急點火連線5與待測蓄電池10的正極端子11連接；單片機I的第7腳連接鍵盤及其接口電路2，單片機I的第8腳連接液晶顯示器及其接口電路3 ;單片機I的第9腳通過溫度傳感器信號線14連接溫度傳感器13。其中K1開關(guān)為儀器的工作電源開關(guān)；所述K2開關(guān)為儀器檢測短時放電控制的電子開關(guān)，與放電電阻R —起執(zhí)行蓄電池放電電流檢測；所述K3開關(guān)為應急點火控制的電子開關(guān)，當儀器判斷需進行應急點火操作時，則單片機I電子控制K3開關(guān)，閉合應急點火回路，提供應急點火電流。本實用新型將蓄電池故障診斷與應急點火功能有機地集成，更合理、科學和安全。圖2所示為汽車起動用鉛酸蓄電池故障診斷流程框圖。圖示了汽車起動用鉛酸蓄電池故障診斷及應急點火方法的步驟如下:1.接好儀器與待測蓄電池之間的放電回路連線，將放電檢測正極連線7用帶護套的電夾子夾住待測蓄電池10的正極端子11，接入儀器的放電回路的K2開關(guān)的一端，K2開關(guān)的另一端串接放電電阻R，放電電阻R的另一端經(jīng)放電檢測及應急點火負極連線9接回到待測蓄電池10的負極端子12，同時，待測蓄電池10的正極端子11通過蓄電池電壓檢測信號線6接入單片機1，用于檢測待測蓄電池的開路電壓、檢測待測蓄電池的放電電流，短時放電的終止電壓；還有溫度傳感器13經(jīng)溫度傳感器檢測信號線14接入單片機1，用于檢測待測蓄電池的環(huán)境溫度；2.閉合儀器工作電源Kl開關(guān)，儀器初始化各個單元，等待鍵盤輸入檢測、診斷指令，當單片機檢測到有鍵盤檢測、診斷指令下達時，進行蓄電池開路、單格短路、完全短路、硫化以及蓄電池性能退化等狀態(tài)特征和差異測算，在此基礎上形成針對汽車起動用鉛酸蓄電池故障診斷、處理方案。3.對上述測算數(shù)據(jù)進行分析，揭示汽車起動用鉛酸蓄電池失效機理，對汽車起動用鉛酸蓄電池故障診斷、處理流程如下:所述蓄電池的電動勢E〈0.5V，如果是，則診斷故障為蓄電池完全短路，不能用于應急點火，應該立即更換蓄電池；如果不是，則蓄電池的電動勢E> 11.5V，如果是，則蓄電池的內(nèi)阻R/0.05 ，診斷為蓄電池正常，能用于應急點火，點火后，采用發(fā)電機充電，如果不是，則放電電流1 〈0.5A，如果是，診斷為蓄電池開路，能用于應急點火，點火后更換蓄電池；如果不是放電電流IjM〈0.5A，蓄電池的內(nèi)阻Rtl〈0.1 ，是則診斷為蓄電池退化，否則診斷為蓄電池硫化，二者都能用于應急點火，點火后更換蓄電池；所述蓄電池的電動勢E不大于11.5V，而蓄電池的電動勢E>9.5V，如果不是，則蓄電池的內(nèi)阻Rtl〈0.1 ，如果是，診斷為蓄電池退化，如果不是，診斷為蓄電池硫化；所述蓄電池的電動勢E是大于9.5V，則蓄電池的內(nèi)阻R/0.05 ，是，診斷為蓄電池單格開路，能用于應急點火，點火后更換蓄電池，不是，則蓄電池的內(nèi)阻Rtl >0.1 ，如果是，診斷為蓄電池硫化，如果不是，診斷為蓄電 池退化。
權(quán)利要求1.一種車用鉛酸蓄電池故障診斷及應急點火裝置，其特征在于，以單片機I為核心，單片機(I)的第I腳、第5腳分別通過K1開關(guān)、K3開關(guān)與儀器工作和起動電源(4)的正極連接，第2腳同時連接儀器工作和起動電源(4)的負極與放電電阻(R)的一端，然后通過放電檢測信號及應急點火負極連線(9)連接至待測蓄電池(10)的負極端子(12)，放電電阻(R)的另一端與單片機(I)的第6腳和K2開關(guān)連接，并且通過蓄電池放電電流檢測信號線(8)再與單片機(I)的第4腳連接；單片機(I)的第3腳通過蓄電池放電電壓檢測信號線(6)、K2開關(guān)通過蓄電池放電檢測正極連線(7)和K2開關(guān)通過蓄電池應急點火連線(5)與待測蓄電池(10)的正極端子(11)連接；單片機(I)的第7腳連接鍵盤及其接口電路(2)，單片機(I)的第8腳連接液晶顯示器及其接口電路(3);單片機(I)的第9腳通過溫度傳感器信號線(14)連接溫度傳感器(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述車用鉛酸蓄電池故障診斷及應急點火裝置，其特征在于，所述K1開關(guān)為儀器的工作電源開關(guān)；所述K2開關(guān)為儀器檢測短時放電控制的電子開關(guān)，與放電電阻(R) —起執(zhí)行蓄電池放電電流檢測；所述K3開關(guān)為應急點火控制的電子開關(guān)，當儀器判斷需進行應急點火操作時，則單片機(I)電子控制K3開關(guān)，閉合應急點火回路，提供應急點火電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述車用鉛酸蓄電池故障診斷及應急點火裝置，其特征在于，所述儀器工作和起 動電源通過K1開關(guān)為儀器提供工作和起動電源。
專利摘要本實用新型公開了屬車用蓄電池故障檢測技術(shù)領(lǐng)域的一種車用鉛酸蓄電池故障診斷及應急點火裝置。本裝置以單片機為核心，單片機分別與K1-K3開關(guān)、儀器工作和起動電源，待測蓄電池、鍵盤和液晶顯示器連接，組成集參數(shù)檢測、狀態(tài)診斷以及應急點火多重功能于一體的一種蓄電池故障診斷及應急點火的專門儀器。提出綜合檢測汽車蓄電池開路電壓、放電電流、終止電壓以及蓄電池環(huán)境溫度，測算蓄電池的電池電動勢、蓄電池內(nèi)阻、冷起動電流以及荷電容量，以此作為表征蓄電池性能的四個重要評價指標；揭示了對汽車起動用鉛酸蓄電池故障診斷、處理及應急點火方案。是養(yǎng)護汽車蓄電池，集成應急點火、汽車順利起動的重要輔助工具，設計合理、使用簡單、便捷。
文檔編號G01R31/36GK203117396SQ20122057461
公開日2013年8月7日 申請日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月5日
發(fā)明者顏樸苗, 顏湘武 申請人:顏樸苗, 華北電力大學(保定)