專利名稱：一種車用鉛酸蓄電池故障診斷、應急點火裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明屬車用蓄電池故障檢測技術領域，特別涉及一種車用鉛酸蓄電池故障診斷、應急點火裝置及方法。
背景技術：
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，No. 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)外相關學者和工程技術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，Vol. 27，No. I, 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的研究[J].江蘇理工大學學報(自然科學版)，Vol. 22 No. 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 haitao.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的研究[J].清華大學學報，Vol. 37，No. 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，No. 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, No. 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-I蓄電池檢測充電器采用電導技術測試蓄電池狀態(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-I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快速診斷以及汽車應急起動的方法和應急起動的專門儀器，是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種汽車起動用鉛酸蓄電池故障診斷、應急點火裝置及方法，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、K3開關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開關通過蓄電池放電檢測正極連線7和K2開關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開關為儀器的工作電源開關；所述1(2開關為儀器檢測短時放電控制的電子開關，與放電電阻R—起執(zhí) 行蓄電池放電電流檢測；所述K3開關為應急點火控制的電子開關，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，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開關為儀器提供工作和起動電源。所述汽車起動用鉛酸蓄電池故障診斷及應急點火方法，包括如下步驟(I)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開關的一端，K2開關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，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，進行下述測算I)測待測蓄電池端口開路電壓；2)閉合電子開關K2，接通短時放電回路，測短時放電電流和終止電壓Uft±，蓄電池環(huán)溫度t環(huán)境；3)測算汽車蓄電池的內(nèi)阻(R。)、荷電容量(S0C)、冷起動電流(CCA)，其測算的依據(jù)如下①汽車蓄電池的內(nèi)阻(R0)蓄電池恢復電壓和終止電壓之差除以放電電流即R0= (U恢復-U終止)/I放電(I)式中=Rtl=蓄電池在放電電流時的內(nèi)電阻；Utss=蓄電池放電結(jié)束后的恢復電壓，車上蓄電池在一次使用完后會靜止數(shù)小時，此時Utss被認為是蓄電池開路電壓U μ ；Uft±=蓄電池以放電電流1@%短時放電時的終止電壓；I放電=放電電流；(取15A )②冷起動電流(CCA)冷起動電流(CCA)是衡量低溫起動能力的重要質(zhì)量指標,其定義是每個儲電量滿載、標稱電壓為12 V的蓄電池在-18°C (或0T)下強度放電輸出9秒后，電壓不得低于9V，60秒后，蓄電池電壓仍能保持在8. 4伏特以上電壓時，該蓄電池所能提供的安培電流數(shù)；冷起動安培數(shù)是重點考核蓄電池的瞬間放電電流能力，是為保證汽車發(fā)動機的起動、點火提供可靠和真實的能源；逐步引入冷起動電流值(CCA)來規(guī)范汽車發(fā)動機冷起動試驗和蓄電池的選型；其測算方法是，首先根據(jù)歐姆定律，求蓄電池的冷起動電流Is(A)U終止…
s ^ '然后，進行溫度修正，求得待測蓄電池在_18°C下的冷起動電流Is CA),并與國標中對應規(guī)格的蓄電池冷起動電流參考值進行比較，以判斷待測蓄電池的冷起動電流是否達到國標要求，③電池荷電容量(S0C)，依據(jù)所測得的開路電壓和冷起動電流Is (CCA)直接測算電池荷電容量(SOC)；從而，通過綜合檢測汽車啟動用鉛酸蓄電池的開路電壓U開路、短時放電電流I_和終止電壓u_±以及蓄電池環(huán)境溫度;可測算出表征蓄電池性能的四個重要參數(shù)一汽車蓄電池的電動勢E :(電動勢E即為蓄電池的靜態(tài)恢復電壓)、內(nèi)阻Rd、荷電容量(S0C)、冷起動電流Is (CCA)0·
(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，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，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。所述步驟(3)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，則判斷蓄電池的電動勢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，則判斷放電電流Im<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Ijtt〈O. 5A，蓄電池的內(nèi)阻Rtl〈O. 1 ，是則診斷為蓄電池退化，否則診斷為蓄電池硫化，都用于應急點火，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〈O. ID,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. ID,如果是，診斷為蓄電池硫化，如果不是，診斷為蓄電池退化。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明在綜合測量汽車啟動用鉛酸蓄電池的電動勢、荷電容量、內(nèi)阻和冷啟動電流等表征蓄電池性能的四個重要評價指標情況下，揭示出了蓄電池開路、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，在此基礎上形成了一套針對汽車啟動用鉛酸蓄電池故障診斷、處理方案，從而可以方便、快捷地診斷出蓄電池的故障狀態(tài)。并結(jié)合實際使用需求，考慮在汽車無法啟動、不能打火等異常情形下應急啟動的安全性和便捷性，儀器將汽車啟動用鉛酸蓄電池故障診斷與應急點火功能有機地集成。


圖I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。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種汽車起動用鉛酸蓄電池故障診斷、應急點火裝置及方法。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明予以進一步說明。圖I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、K3開關與儀器工作和起動電源4的正極連接，通過K1開關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開關通過蓄電池放電檢測正極連線7和K2開關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開關為儀器 的工作電源開關；所述K2開關為儀器檢測短時放電控制的電子開關，與放電電阻R —起執(zhí)行蓄電池放電電流檢測；所述K3開關為應急點火控制的電子開關，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，閉合應急點火回路，提供應急點火電流。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I.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開關的一端，K2開關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，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，進行下述測算I)測待測蓄電池端口開路電壓；2)閉合電子開關K2，接通短時放電回路，測短時放電電流和終止電壓Uft±，蓄電池環(huán)溫度t環(huán)境；3)測算汽車蓄電池的內(nèi)阻(R。)、荷電容量(S0C)、冷起動電流(CCA)，其測算的依據(jù)如下①汽車蓄電池的內(nèi)阻(R。)蓄電池恢復電壓和終止電壓之差除以放電電流即R0= (U恢復-U終止)/I放電(I)式中=Rci=蓄電池在放電電流Im時的內(nèi)電阻；Utss=蓄電池放電結(jié)束后的恢復電壓，車上蓄電池在一次使用完后會靜止數(shù)小時，此時Utss被認為是蓄電池開路電壓U μ ；Uft±=蓄電池以放電電流I @%短時放電時的終止電壓；I放電=放電電流；(取15A )②冷起動電流(CCA)
冷起動電流(CCA)是衡量低溫起動能力的重要質(zhì)量指標,其定義是每個儲電量滿載、標稱電壓為12 V的蓄電池在-18°C (或0T)下強度放電輸出9秒后，電壓不得低于9V，60秒后，蓄電池電壓仍能保持在8. 4伏特以上電壓時，該蓄電池所能提供的安培電流數(shù)；冷起動安培數(shù)是重點考核蓄電池的瞬間放電電流能力，是為保證汽車發(fā)動機的起動、點火提供可靠和真實的能源；逐步引入冷起動電流值(CCA)來規(guī)范汽車發(fā)動機冷起動試驗和蓄電池的選型；其測算方法是，首先根據(jù)歐姆定律，求蓄電池的冷起動電流Is(A)
U魄止
^ = (2)然后，進行溫度修正，求得待測蓄電池在_18°C下的冷起動電流Is CA),并與國標中對應規(guī)格的蓄電池冷起動電流參考值進行比較，以判斷待測蓄電池的冷起動電流是否達到國標要求， ③電池荷電容量(S0C)，依據(jù)所測得的開路電壓和冷起動電流Is直接測算電池荷電容量(SOC)；從而，通過綜合檢測汽車啟動用鉛酸蓄電池的開路電壓、短時放電電流1@4和終止電壓u_±以及蓄電池環(huán)境溫度;可測算出表征蓄電池性能的四個重要參數(shù)一汽車蓄電池的電動勢(E :即為蓄電池的靜態(tài)恢復電壓)、內(nèi)阻R(!、荷電容量(S0C)、冷起動電流(CCA)03.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，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，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。所述步驟3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Iat4〈O. 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1 〈O. 5A，蓄電池的內(nèi)阻Rtl〈O. 1 ，是則診斷為蓄電池退化，否則診斷為蓄電池硫化，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R0〈O. 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。對上述故障具體分析如下通過細致分析汽車起動用鉛酸蓄電池失效機理，揭示了蓄電池開路、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，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(如圖2所示)。I)電池開路的故障現(xiàn)象電池容量降為零，內(nèi)阻極大，冷起動電流為零。故障原因a)在電池裝配過程中出現(xiàn)虛焊，此情況大多數(shù)在出廠前就被回收，正常情況下不會出現(xiàn)在市面上。b)在使用中的劇烈顛簸導致開路。c)氣候冷熱交替變化，多次的充放電導致正極鉛極板嚴重變形而出現(xiàn)脫落。2)電池硫化故障現(xiàn)象電池容量變低，充電時間大幅縮短；電池發(fā)熱，溫升增快，硫化嚴重時可導致充不進電。故障原因a)長期充電不足，或在放電和半放電狀態(tài)下存放，硫酸鉛從電解液中析出。 b)電解液液面太低，極板上部外露與空氣接觸而氧化。c)長期過量放電或小電流深放電，在極板活性物質(zhì)細孔中生成平時充電不易去除的硫酸鉛。d)電解液密度過高或成分不純，或溫度變化劇烈。3)電池老化故障現(xiàn)象電池容量變低，內(nèi)阻增加。故障原因a)過度放電，導致電池活性減弱。b)長時間存放。c)在高\低溫條件下充電，過熱或過冷都會導致蓄電池內(nèi)部的成分發(fā)生改變，同時充電時產(chǎn)生的熱量，容易影響到使用壽命。d)受污物污染(例如受到鹽酸、海水、有機酸等污染)。e)蓄電池充電時兩端電流過大。4)電池單格短路，故障現(xiàn)象電池電壓呈單格電壓下降規(guī)律。故障原因a)極板腐壞，使正負極板相接觸，原因多為電池在長期的使用中，隔板逐步被腐蝕，形成穿孔短路。b)蓄電池殼底沉淀物過多，形成短路。原因多為蓄電池在長期的使用中，極板上的鉛會脫落，在底部沉積，逐漸將正負極板短路。5)電池短路，故障現(xiàn)象電池電壓很低，甚至為零。故障原因a)多格蓄電池極板先后腐壞，至使多格電池正負極板相接觸，原因多為蓄電池過量充電或充電溫度過高，使正極板的活性物質(zhì)剝落，使用中以過量大電流放電，接著以大電流充電，使極板彎曲變形，活性物質(zhì)嚴重剝落，在蓄電池殼底沉淀物過多，逐漸發(fā)展成多格短路。b)蓄電池正負極因電解液外溢、雨水侵入以及外力作用，導致蓄電池正負電極完全電氣接觸。4.結(jié)合實際使用需求，考慮在汽車無法起動、不能打火等異常情形下應急起動的安全性和便捷性，將蓄電池健康診斷與應急點火功能有機地地集成。在汽車無法啟動、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( I)使用車載備用鉛酸蓄電池啟動，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啟動，這種方式明顯在單車獨自出行時很難實現(xiàn)。同時，在未判明異常蓄電池是虧容還是故障導致的無法啟動，如果蓄電池內(nèi)部完全短路等故障情形下貿(mào)然搭線啟動，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。因此，將蓄電池健康診斷與應急點火功能有機地集成，更合理、科學和安全。·
權(quán)利要求
1.一種汽車起動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、K3開關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開關通過蓄電池放電檢測正極連線(7)和K2開關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);結(jié)合實際使用需求，考慮在汽車無法起動、不能打火的異常情形下應急起動的安全性和便捷性，將蓄電池故障診斷與應急點火功能有機地集成為一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述汽車起動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開關為儀器的工作電源開關；所述1(2開關為儀器檢測短時放電控制的電子開關，與放電電阻(R) —起執(zhí)行蓄電池放電電流檢測；所述K3開關為應急點火控制的電子開關，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，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I所述汽車起動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開關為儀器提供工作和起動電源。
4.權(quán)利要求I所述汽車起動用鉛酸蓄電池故障診斷及應急點火方法，其特征在于，包括如下步驟 (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開關的一端，K2開關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，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，進行下述測算 1)測待測蓄電池端口開路電壓Uμ ； 2)閉合電子開關K2，接通短時放電回路，測短時放電電流I_和終止電壓U，蓄電池環(huán)境溫度t ; 3)測算汽車蓄電池的內(nèi)阻Rtl、荷電容量SOC、冷起動電流Itl，其測算的依據(jù)如下 ①汽車蓄電池的內(nèi)阻Rtl 蓄電池恢復電壓和終止電壓之差除以放電電流 即Ro= (U恢復_u終止)/I放電(O 式中R。=蓄電池在放電電流1 時的內(nèi)電阻； Utss=蓄電池放電結(jié)束后的恢復電壓，車上蓄電池在一次使用完后會靜止數(shù)小時，此時Ufcfi被認為是畜電池開路電壓U·； uft±=蓄電池以放電電流1|%短時放電時的終止電壓； I放電=放電電流； ②冷起動電流Is 冷起動電流Is是衡量低溫起動能力的重要質(zhì)量指標，其定義是每個儲電量滿載、標稱電壓為12 V的蓄電池在-18°c (或O T )下強度放電輸出9秒后，電壓不得低于9V，60秒后，蓄電池電壓仍能保持在8. 4伏特以上電壓時，該蓄電池所能提供的安培電流數(shù)；冷起動安培數(shù)是重點考核蓄電池的瞬間放電電流能力，是為保證汽車發(fā)動機的起動、點火提供可靠和真實的能源；逐步引入冷起動電流值來規(guī)范汽車發(fā)動機冷起動試驗和蓄電池的選型；其測算方法是，首先根據(jù)歐姆定律，求蓄電池的冷起動電流I s (A)
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述汽車起動用鉛酸蓄電池故障診斷及應急點火方法，其特征在于，所述步驟(3)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Iat4〈O. 5Α，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1 〈O. 5Α，則蓄電池的內(nèi)阻Rtl〈O. 1 ，若蓄電池的內(nèi)阻Rtl〈O. 1 ，則診斷為蓄電池退化，否，則診斷為蓄電池硫化，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〈O. 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)阻凡〈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R0 >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。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬車用蓄電池故障檢測技術領域的一種車用鉛酸蓄電池故障診斷、應急點火裝置及方法。本裝置以單片機為核心，單片機分別與K1-K3開關、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。
文檔編號G01R31/36GK102944844SQ20121043366
公開日2013年2月27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)