[发明专利]一种车用铅酸蓄电池故障诊断、应急点火装置及方法

权利要求书

1.一种汽车起动用铅酸蓄电池故障诊断及应急点火装置，其特征在于，以单片机 1为核心，单片机（1）的第1脚、第5脚分别通过K₁开关、K₃开关与仪器工作和起动电源（4）的正极连接，第2脚同时连接仪器工作和起动电源（4）的负极与放电电阻（R）的一端，然后通过放电检测信号及应急点火负极连线（9）连接至待测蓄电池（10）的负极端子（12），放电电阻（R）的另一端与单片机 （1）的第6脚和K₂开关连接，并且通过蓄电池放电电流检测信号线（8）再与单片机 （1）的第4脚连接；单片机（1）的第3脚通过蓄电池放电电压检测信号线（6、K₂开关通过蓄电池放电检测正极连线（7）和K₂开关通过蓄电池应急点火连线（5）与待测蓄电池（10）的正极端子（11）连接；单片机（ 1）的第7脚连接键盘及其接口电路（2），单片机 （1）的第8脚连接液晶显示器及其接口电路（3；单片机（ 1的第9脚通过温度传感器信号线（14）连接温度传感器（13）；结合实际使用需求，考虑在汽车无法起动、不能打火的异常情形下应急起动的安全性和便捷性，将蓄电池故障诊断与应急点火功能有机地集成为一体。

2.根据权利要求1所述汽车起动用铅酸蓄电池故障诊断及应急点火装置，其特征在于，所述K₁开关为仪器的工作电源开关；所述K₂开关为仪器检测短时放电控制的电子开关，与放电电阻（R）一起执行蓄电池放电电流检测 ；所述K₃开关为应急点火控制的电子开关，当仪器判断需进行应急点火操作时，则单片机（1）电子控制K₃开关，闭合应急点火回路，提供应急点火电流。

3.根据权利要求1所述汽车起动用铅酸蓄电池故障诊断及应急点火装置，其特征在于，所述仪器工作和起动电源通过K₁开关为仪器提供工作和起动电源。

4.权利要求1所述汽车起动用铅酸蓄电池故障诊断及应急点火方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）接好仪器与待测蓄电池之间的放电回路连线，将放电检测正极连线（7）用带护套的电夹子夹住待测蓄电池（10的正极端子（11），接入仪器的放电回路的K₂开关的一端，K₂开关的另一端串接放电电阻（R），放电电阻（R）的另一端经放电检测及应急点火负极连线（9）接回到待测蓄电池（10）的负极端子（12），同时，待测蓄电池（10）的正极端子（11）通过蓄电池电压检测信号线（6）接入单片机（1），用于检测待测蓄电池的开路电压、检测待测蓄电池的放电电流，短时放电的终止电压；还有温度传感器（13）经温度传感器检测信号线（14）接入单片机（1），用于检测待测蓄电池的环境温度；

（2）闭合仪器工作电源K1开关，仪器初始化各个单元，等待键盘输入检测、诊断指令，当单片机检测到有键盘检测、诊断指令下达时，进行下述测算：

1)测待测蓄电池端口开路电压U_开路；

2)闭合电子开关K₂，接通短时放电回路，测短时放电电流I_放电和终止电压U_终止，蓄电池环境温度t_环境；

3)测算汽车蓄电池的内阻R₀、荷电容量SOC、冷起动电流I₀，其测算的依据如下：

① 汽车蓄电池的内阻R₀

蓄电池恢复电压和终止电压之差除以放电电流

即：        R₀=(U_恢复-U_终止)/I_放电                      （1）

式中：R₀=蓄电池在放电电流I_放电时的内电阻；

U_恢复=蓄电池放电结束后的恢复电压，车上蓄电池在一次使用完后会静止数小时，此时U_恢复被认为是蓄电池开路电压U_开路；

U_终止=蓄电池以放电电流I_放电短时放电时的终止电压；

I_放电=放电电流；

② 冷起动电流I_s

冷起动电流I_s是衡量低温起动能力的重要质量指标，其定义是：每个储电量满载、标称电压为12 V的蓄电池在-18℃(或0℉)下强度放电输出9秒后，电压不得低于9V，60秒后，蓄电池电压仍能保持在8.4伏特以上电压时，该蓄电池所能提供的安培电流数；冷起动安培数是重点考核蓄电池的瞬间放电电流能力，是为保证汽车发动机的起动、点火提供可靠和真实的能源；逐步引入冷起动电流值来规范汽车发动机冷起动试验和蓄电池的选型；其测算方法是，首先根据欧姆定律，求蓄电池的冷起动电流I_s(A)

然后，进行温度修正，求得待测蓄电池在-18℃下的冷起动电流I_s(A)，并与国标中对应规格的蓄电池冷起动电流参考值进行比较，以判断待测蓄电池的冷起动电流是否达到国标要求，

③ 电池荷电容量SOC，依据所测得的开路电压U_开路和冷起动电流I_s直接测算电池荷电容量SOC；

从而，通过综合检测汽车启动用铅酸蓄电池的开路电压U_开路、短时放电电流I_放电和终止电压U_终止以及蓄电池环境温度t_环境；可测算出表征蓄电池性能的四个重要参数—汽车蓄电池的电动势E：电动势E即为蓄电池的静态恢复电压、内阻R₀、荷电容量SOC、冷起动电流I_s。

（3）对上述测算数据进行分析，揭示汽车起动用铅酸蓄电池失效机理，蓄电池开路、单格短路、完全短路、硫化以及蓄电池性能退化等状态特征和差异，在此基础上形成针对汽车起动用铅酸蓄电池故障诊断、处理方案。

5.根据权利要求4所述汽车起动用铅酸蓄电池故障诊断及应急点火方法，其特征在于，所述步骤（3）对汽车起动用铅酸蓄电池故障诊断、处理流程如下：所述蓄电池的电动势E<0.5V，如果是，则诊断故障为蓄电池完全短路，不能用于应急点火，应该立即更换蓄电池；如果不是，则蓄电池的电动势E>11.5V，如果是，则蓄电池的内阻R₀<0.05?，诊断为蓄电池正常，能用于应急点火，点火后，采用发电机充电，如果不是，则放电电流I_放电<0.5A，如果是，诊断为蓄电池开路，能用于应急点火，点火后更换蓄电池；如果不是放电电流I_放电<0.5A，则蓄电池的内阻R₀ <0.1?，若蓄电池的内阻R₀ <0.1?，则诊断为蓄电池退化，否，则诊断为蓄电池硫化，都能用于应急点火，点火后更换蓄电池；所述蓄电池的电动势E不大于11.5V，而蓄电池的电动势E>9.5V，如果不是，则蓄电池的内阻R₀ <0.1?，如果是，诊断为蓄电池退化，如果不是，诊断为蓄电池硫化；所述蓄电池的电动势E是大于9.5V，则蓄电池的内阻R₀<0.05?，是，诊断为蓄电池单格开路，能用于应急点火，点火后更换蓄电池，不是，则蓄电池的内阻R₀ >0.1?，如果是，诊断为蓄电池硫化，如果不是，诊断为蓄电池退化。