專利名稱：汽車電池電導(dǎo)測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電池的測試系統(tǒng)，具體是指汽車電池電導(dǎo)測試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，世界上幾乎所有的汽車所用的電池都是鉛酸電池，鉛酸電池最大的特點(diǎn)就是隨著電池的使用，電池逐漸老化，當(dāng)電池容量降低到他原本額定容量的80%的時(shí)候，電池的容量可能呈“跳水式”下降，這時(shí)候，盡管該電池可能仍然能夠提供一定的能量，隨時(shí)可能報(bào)廢。所以，在國際、國內(nèi)的電池行業(yè)，都把80%的電池容量作為鉛酸蓄電池的一個(gè)臨界點(diǎn)，也就是說，當(dāng)電池容量降低到其原額定容量的80%的時(shí)候，這個(gè)電池就需要更換了。 但是，對于汽車蓄電池的測試一直是一個(gè)難題，業(yè)界對于汽車蓄電池的測試方法通常有兩種1、放電測試方法判定電池健康狀況的傳統(tǒng)辦法就是放電，通過放電來檢測電池目前的實(shí)際容量， 從而判定電池的健康狀況。對于汽車電池來說，按照國標(biāo)GB5008. 1-2005規(guī)定，在-18° C 條件下，以額定冷起動電流值進(jìn)行放電60秒，如果電池電壓為8. 40V以上，這個(gè)電池就通過了放電實(shí)驗(yàn)，是個(gè)健康的電池。這個(gè)傳統(tǒng)的以外加負(fù)載來檢測電池的手段有以下一些不足1被測試的電池必須滿充，至少有12. 4V。由于測試原理是放電，如果測試對象已經(jīng)部分放電，必然導(dǎo)致測量的結(jié)果電壓值偏低，從而造成誤判；2對于同一個(gè)電池，無法連續(xù)重復(fù)測量，得到相同的結(jié)果。由于測試過程就是放電過程，被檢測的電池在檢測后，必須重新充電，才能再次測量；3測試過程發(fā)出大量的熱，無法連續(xù)測試多個(gè)的電池；4測試過程要求測試者訓(xùn)練有素，富有責(zé)任心。由于必須在放電60秒的瞬間讀出電池的電壓值，操作者的水平和責(zé)任心都會對測試結(jié)論產(chǎn)生影響。正是由于以上的這些原因，電池經(jīng)銷商以及汽車維修站、汽車經(jīng)銷商常常將好的電池作為壞電池退回給廠家，據(jù)美國最大的汽車電池經(jīng)銷商INTERSTATE統(tǒng)計(jì)，在退回來的所謂的壞電池中，50%的電池實(shí)際上是好的，這些電池需要的是充電，而不是更換。這部分好電池，只是因?yàn)槭д`的判斷，無謂地往返于廠家和經(jīng)銷商之間，白白造成彼此的耗費(fèi)。而另一方面，由于許多的汽車維修網(wǎng)點(diǎn)缺乏高效的檢測工具，未能在車主遇上問題前及時(shí)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)衰弱的電池，從而喪失了潛在的銷售電池的機(jī)會。另外，傳統(tǒng)使用的比重指示、端電壓等測試手段反映的都是電池的充電情況(S0C)，而非健康情況(S0H)，很多情況下，無法作為檢驗(yàn)電池是否需要更換的有效方法。2、電導(dǎo)測試方法鉛酸電池的電導(dǎo)測試技術(shù)，于1982年由美國MOTOROLA公司發(fā)明并用于實(shí)際測試。 經(jīng)過20多年的發(fā)展和推廣，電導(dǎo)測試技術(shù)已經(jīng)完全被汽車行業(yè)接受和采用。目前，全球民用汽車領(lǐng)域，包括寶馬、通用、奧迪、奔馳等，國內(nèi)的上海大眾、上海通用、一汽大眾、一汽豐田、北京現(xiàn)代、廣州本田等，以及國內(nèi)的汽車電池廠保定風(fēng)帆電池、天津統(tǒng)一電池、上海瓦爾塔電池等都已經(jīng)采用電導(dǎo)測試儀取代了傳統(tǒng)的放電測試儀。在軍方使用上，美國、日本、英國都先后采用了電導(dǎo)測試儀作為他們車輛的日常檢測及維護(hù)的必備工具。但是，目前國外僅有的兩家汽車電池電導(dǎo)測試儀生產(chǎn)廠家，其產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂。且測試結(jié)果比較單一，不能滿足國內(nèi)汽車電池生產(chǎn)廠家的比較專業(yè)的需求。國外的汽車電池電導(dǎo)測試儀的測試結(jié)果中，對于需要更換的電池，其結(jié)果只是“更換電池”。而國內(nèi)汽車電池生產(chǎn)廠家還需要知道是什么原因致使電池需要更換，比如斷路、短路，斷格、缺液、老化、極板脫落等等， 他們需要給出明確的故障說明，以便于電池生產(chǎn)質(zhì)量控制以及售后維護(hù)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種汽車電池電導(dǎo)測試系統(tǒng)，克服目前電池在檢測過程中，測試結(jié)果不能準(zhǔn)確反映電池缺點(diǎn)的問題，以便電池廠商在生產(chǎn)過程中有針對性的控制電池質(zhì)量以及售后維護(hù)。本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)汽車電池電導(dǎo)測試系統(tǒng)，包括依次連接的信號采集模塊、信號放大模塊、信號轉(zhuǎn)換模塊、信號處理模塊、以及結(jié)果顯示模塊。信號采集模塊，主要通過一個(gè)高通濾波器將直接信號分離，留下低頻交流信號，信號放大模塊，將分離出來的低頻交流信號進(jìn)行整流處理， 并進(jìn)行放大，信號轉(zhuǎn)換模塊，將整流放大后的信號直接接入信號處理模塊，分不同階段對信號進(jìn)行讀取，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，信號處理模塊，將數(shù)字信號通過特有的運(yùn)算法則計(jì)算，得出汽車起動電池的現(xiàn)有冷起動電流值CCA，結(jié)果顯示模塊，把測得的冷起動電流值與電池本身標(biāo)注的額定冷起動電流值進(jìn)行比較，參照其他幾個(gè)信號值，如開路電壓等，從而可以直接得出電池的健康狀況，以及電池故障的具體原因。所述的信號采集模塊包括依次連接的交流信號產(chǎn)生電路、耦合電路，還包括開爾文連接橋，所述的開爾文連接橋、耦合電路分別與信號放大模塊連接，開爾文連接橋、耦合電路均與被測電池或電池組連接。采用改進(jìn)的開爾文連接測試電源的微小內(nèi)阻，當(dāng)被測電阻阻值小于幾歐，測試引線的電阻和探針與測試點(diǎn)的接觸電阻與被測電阻相比已不能忽略不計(jì)時(shí)，若仍采用兩線測試方法必將導(dǎo)致測試誤差增大，此時(shí)可采用開爾文連接方式即四線測試方式來進(jìn)行測試，由于測量的對象不再是純電阻，而是電源電池，電源的電阻無法用直流信號測量，同時(shí)，測量對象的測量值只有1-10毫歐，需要將測量信號放大10000倍才能按照開爾文連接測試法測量，期間元件本身帶來的干擾信號遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于測量實(shí)際值，并且，外界的溫度影響和人為操作因素帶來的誤差，對測試結(jié)果影響很大。為此將開爾文測試電路進(jìn)行改進(jìn)，增加交流信號產(chǎn)生電路，過交流信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生低頻交流信號，使交流信號產(chǎn)生電路通過測試線與被測電池形成回路，在通過隔離電容去除被測電池的直流分量，測出其交流壓降。再按照開爾文測量法計(jì)算出被測電池的內(nèi)阻，計(jì)算出電導(dǎo)值，耦合電路，用于隔離直流分量，便于將交流信號輸入到電源中。如果不隔離直流分量，直流分量就可能會與被測電源形成回路，造成短路的可能。所述的信號放大模塊包括依次連接的差分放大電路、鎖相放大電路，所述的差分放大電路與信號采集模塊連接，鎖相放大電路與信號轉(zhuǎn)換模塊連接。差分放大電路，用于將只有毫伏級的交流測量信號放大，且去除直流干擾信號，其原理為輸入的信號都加上相同的共模信號，通過差分放大器，直流信號相抵消，會自動消除直流分量；鎖相放大電路，用于去除交流信號干擾，其原理為利用參考信號與有用信號具有相關(guān)性，而參考信號正噪聲相互獨(dú)立、互不相關(guān)的性質(zhì)，可以使之通過互相關(guān)運(yùn)算削弱噪聲的影響。所述的信號轉(zhuǎn)換模塊為A/D轉(zhuǎn)換芯片。所述的信號處理模塊為單片機(jī)。所述的結(jié)果顯示模塊為數(shù)字顯示屏。A/D轉(zhuǎn)換芯片將信號放大模塊的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并傳輸給單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理，將數(shù)字信號通過特有的運(yùn)算法則計(jì)算，得出汽車起動電池的現(xiàn)有冷起動電流值 CCA,把測得的冷起動電流值與電池本身標(biāo)注的額定冷起動電流值進(jìn)行比較，參照其他幾個(gè)信號值，如開路電壓等，在數(shù)字顯示屏上直接顯示出，從而可以直接得出電池的健康狀況， 以及電池故障的具體原因。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果1本實(shí)用新型汽車電池電導(dǎo)測試系統(tǒng)，采用改進(jìn)的開爾文連接測試電源的微小內(nèi)阻，增加交流信號產(chǎn)生電路，過交流信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生低頻交流信號，使交流信號產(chǎn)生電路通過測試線與被測電池形成回路，在通過隔離電容去除被測電池的直流分量，測出其交流壓降，再按照開爾文測量法計(jì)算出被測電池的內(nèi)阻；2本實(shí)用新型汽車電池電導(dǎo)測試系統(tǒng)，差分放大電路，用于將只有毫伏級的交流測量信號放大，且去除直流干擾信號，鎖相放大電路，用于去除交流信號干擾，采用了更加先進(jìn)的簡單的集成電路，使其成本在國外產(chǎn)品基礎(chǔ)上降低70%，并達(dá)到更加精確的測試精度， 更加適合國內(nèi)市場對低成本的要求；3本實(shí)用新型汽車電池電導(dǎo)測試系統(tǒng)對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行更加精確的、復(fù)雜的處理，使其測試結(jié)果更加細(xì)分明確，包括斷路電池、短路電池、斷格電池、電池缺液、電池老化、電池極板脫落等項(xiàng)目，克服了目前國外現(xiàn)有汽車電池電導(dǎo)測試儀，只是將有故障的電池統(tǒng)一劃分“請更換電池”，不能滿足電池生產(chǎn)廠家對生產(chǎn)質(zhì)量控制與分析的專業(yè)性要求。

圖1為本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型開爾文連接橋連接示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例如圖1至2所示，本實(shí)用新型包括依次連接的交流信號產(chǎn)生電路、耦合電路、差分放大電路、鎖相放大電路、A/D轉(zhuǎn)換芯片、單片機(jī)、數(shù)字顯示屏，耦合電路與被測電源并聯(lián)，被測電源通過開爾文連接橋與差分放大電路連接。以上電路中，各個(gè)電路的信號選擇如下交流信號產(chǎn)生電路選自TI公司的 TPS2813系列芯片，差分放大電路和鎖相放大電路采用集成芯片，其型號為AD627、AD534，單片機(jī)采用TI公司的TMS320系列，液晶顯示屏采用通用的IXD顯示屏，A/D轉(zhuǎn)換芯片為單片機(jī)內(nèi)置的A/D接口。 如上所述，便可以很好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.汽車電池電導(dǎo)測試系統(tǒng)，其特征在于包括依次連接的信號采集模塊、信號放大模塊、信號轉(zhuǎn)換模塊、信號處理模塊、以及結(jié)果顯示模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電池電導(dǎo)測試系統(tǒng)，其特征在于所述的信號采集模塊包括依次連接的交流信號產(chǎn)生電路、耦合電路，還包括開爾文連接橋，所述的開爾文連接橋、耦合電路分別與信號放大模塊連接，開爾文連接橋、耦合電路均與被測電池或電池組連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電池電導(dǎo)測試系統(tǒng)，其特征在于所述的信號放大模塊包括依次連接的差分放大電路、鎖相放大電路，所述的差分放大電路與信號采集模塊連接， 鎖相放大電路與信號轉(zhuǎn)換模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的汽車電池電導(dǎo)測試系統(tǒng)，其特征在于所述的信號轉(zhuǎn)換模塊為A/D轉(zhuǎn)換芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車電池電導(dǎo)測試系統(tǒng)，其特征在于所述的信號處理模塊為單片機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車電池電導(dǎo)測試系統(tǒng)，其特征在于所述的結(jié)果顯示模塊為液晶顯示屏。
專利摘要本實(shí)用新型公布了汽車電池電導(dǎo)測試系統(tǒng)，包括依次連接的信號采集模塊、信號放大模塊、信號轉(zhuǎn)換模塊、信號處理模塊、以及結(jié)果顯示模塊。本實(shí)用新型采用改進(jìn)的開爾文連接測試電源的微小內(nèi)阻，增加交流信號產(chǎn)生電路；采用了更加先進(jìn)的簡單的集成電路，使其成本在國外產(chǎn)品基礎(chǔ)上降低70%，并達(dá)到更加精確的測試精度，更加適合國內(nèi)市場對低成本的要求；對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行更加精確的、復(fù)雜的處理，使其測試結(jié)果更加細(xì)分明確，包括斷路電池、短路電池、斷格電池、電池缺液、電池老化、電池極板脫落等項(xiàng)目，克服了目前國外現(xiàn)有汽車電池電導(dǎo)測試儀，只是將有故障的電池統(tǒng)一劃分“請更換電池”，不能滿足電池生產(chǎn)廠家對生產(chǎn)質(zhì)量控制與分析的專業(yè)性要求。
文檔編號G01R27/08GK202041630SQ20112016566
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者譚小舟 申請人:成都藍(lán)格爾科技有限公司