CN201804079U - 汽车电路系统和蓄电池专业分析仪 - Google Patents

Abstract

一种汽车电路系统及蓄电池专业分析仪，该分析仪包含电路连接的放电电路、基准电压电路、检测电路、差分电路、A/D转换电路、微处理器、LED电路、显示电路、按键输入电路。该专业分析仪可以检测蓄电池和汽车电路系统的故障，并可测量蓄电池的劣化度。本实用新型的汽车电路系统及蓄电池专业分析仪没有大功率发热元件，发热量低，电子部件体积小、重量轻，蓄电池测量损耗小。

Description

汽车电路系统和蓄电池专业分析仪

技术领域

本实用新型涉及一种汽车电路系统和蓄电池专业分析仪。尤其是一种使用12V铅酸蓄电池的汽车电路系统和蓄电池专业分析仪。

背景技术

汽车发电系统及蓄电池是汽车运行，尤其是汽车启动的重要部件，为了保证汽车正常使用，需要定期对汽车启动系统及蓄电池进行检测。

汽车用蓄电池大多为12V铅酸蓄电池，由六组电池单元串联组成，每组电压2.1V，总共电压12.6V，在实际使用过程中，经常会发生个别单元损坏的情况，这就需要一种手段能够方便地判断蓄电池是否有坏的电池单元。

现有蓄电池检测仪器普遍存在着以下问题：

1、设备体积大且重，不便于携带与使用；

2、测量过程中释放大量热能，测试后需要进行冷却才能继续使用，测量效率低；

3、蓄电池在测量后需重新充电后才能投入正常使用；

4、没有测试汽车发电系统的功能；

5、没有测试蓄电池是否有坏电池单元的功能。

实用新型内容

本实用新型提供的一种汽车电路系统及蓄电池专业分析仪，没有大功率发热元件，发热量低，电子部件体积小、重量轻，蓄电池测量损耗小。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种汽车电路系统及蓄电池专业分析仪，该分析仪包含电路连接的放电电路、基准电压电路、检测电路、差分电路、A/D转换电路、微处理器、LED电路、显示电路、按键输入电路；

所述的放电电路包含电路连接的整流二极管、负载电阻、限流电阻、场效应管、电流源；

待测蓄电池的正极与整流二极管的阳极相连，整流二极管阴极连至负载电阻的一端，同时作为取样点连接至差分电路，负载电阻的另一端串联电流源后，连至场效应管的漏极，场效应管的源极接地，同时与待测蓄电池负极相连，场效应管的栅极连入微处理器的输出端口；

所述的基准电压电路与待测蓄电池的正极和负极相连，产生检测电路所需的参考电压输出到检测电路；

所述的检测电路包含电路连接的差动放大器、二级放大器、三级放大器、基准电压自动修正补偿器、参考电压分压电阻、差动放大器正相端分压电阻、差动放大器反相端分压电阻、积分电阻、参考电压滤波电容、滤波电容、限流电阻、二级放大器分压电阻、三级放大器分压电阻、动态耦合电容；

差动放大器的两个输入端通过动态耦合电容与待测蓄电池的正极和负极连接，正负极之间的电势差被动态放大输出至二级放大器分压电阻，差动放大器具有一个高的输入阻抗，二级放大器的正相输入端与滤波电容及限流电阻相连、反相输入端分别与二级放大器分压电阻相连、输出端与三级放大器分压电阻相连，三级放大器的正相输入端与滤波电容及限流电阻相连、反相输入端分别与三级放大器分压电阻相连、输出作为A/D转换电路的一个输入端，以使微处理器读出待测蓄电池两端的动态纹波；

所述的差分电路4的输入端与放电电路1的整流二极管D1的阴极相连，输出端作为A/D转换电路5的一个输入；差分电路的输入为原始蓄电池放电电压信号，输出为蓄电池放电电压信号；差分电路的作用是减小零漂，抑制共模信号，放大差模信号；使得A/D转换的结果不受环境温度、电磁干扰的影响；

所述A/D转换电路的一个输入通道与检测电路的输出端相连，另一个输入通道与差分电路的输出端相连，A/D转换电路的输出端与微处理器相连，用于将两个输入通道的模拟电压信号转换为数字信号传送给微处理器6；

所述的微处理器内置系统时钟和存储器，存储器内存储有各种测试标准和各种对比基准值；

微处理器的输出端口分别与放电电路的场效应管的栅极相连，用于控制放电，微处理器与LED电路电路连接，用于处理结果指示，微处理器与显示电路相连，用于显示输出结果数值和文字，微处理器的输入端口与按键输入电路相连，用于获取使用者的按键操作指令，微处理器的输入端口与A/D转换电路的输出端相连，用于获取A/D转换数值；

所述的LED电路与微处理器的输出端口相连，并受微处理器的控制，该LED电路包含待测蓄电池坏单元测试指示灯、汽车电路系统测试指示灯，用于指示待测蓄电池坏单元情况和汽车电路系统故障状态；

所述的显示电路包含数字、字符显示电路，与微处理器输出端口相连，并受其控制；

所述的按键输入电路包含按键电路，与微处理器输入端口相连，将按键情况传递给微处理器。

放电电路与检测电路分别独立与待测蓄电池的两极相连。

测量时，将待测蓄电池分别接入放电电路、基准电压电路、检测电路、差分电路，按键输入电路将测试指令输出给微处理器，微处理器控制放电电路进行脉冲放电，检测电路检测放电过程中蓄电池电压变化信号，经处理后输出给A/D转换电路进行A/D转换，差分电路将放电电压信号输出给A/D转换电路进行A/D转换，A/D转换电路的转换结果再输出给微处理器，经运算、比对，得到测量结果，然后将测量结果通过LED电路亮灯表示，通过显示电路显示有关数字和文字。

本实用新型具有以下优点：

1、可测量并显示蓄电池是否有坏电池单元；

2、可测量并显示蓄电池的劣化度；

3、可检测汽车发电机是否正常并显示结果；

4、可检测汽车发电充电系统是否正常；

5、测试仪器体积小巧，便于携带；

6、测量过程中发热量低，可以连续测量；

7、测量过程中蓄电池电量损耗小，测量后不必充电即可投入使用；

8、存储有SAE、IEC、DIN、JIS、EN等多种国际通行蓄电池工业标准及其相互之间的单位转换对照表，可供用户自由选择。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种汽车电路系统及蓄电池专业分析仪的电路原理框图；

图2是本实用新型提供的一种汽车电路系统及蓄电池专业分析仪的电路原理图。

具体实施方式

以下根据图1和图2，具体说明本实用新型的较佳实施例：

如图1和图2所示，是一种汽车电路系统及蓄电池专业分析仪，该分析仪包含：

电路连接的放电电路1、基准电压电路2、检测电路3、差分电路4、A/D转换电路5、微处理器6、LED电路7、显示电路8、按键输入电路9；

所述的放电电路1包含电路连接的整流二极管D1、负载电阻R1、限流电阻R2、场效应管Q1、电流源12；

待测蓄电池的正极与整流二极管D1的阳极相连，整流二极管阴极连至负载电阻R1的一端，同时作为取样点连接至差分电路4，负载电阻R1的另一端串联电流源12后，连至场效应管Q1的漏极，场效应管Q1的源极接地，同时与待测蓄电池负极相连，场效应管Q1的栅极连入微处理器6的输出端口；

所述的基准电压电路2与待测蓄电池的正极和负极相连，产生检测电路3所需的参考电压VREF输出到检测电路3；

所述的检测电路3包含电路连接的差动放大器IC2:B、二级放大器IC2:C、三级放大器IC2:D、基准电压自动修正补偿器IC2:A、参考电压分压电阻R2与R3、差动放大器正相端分压电阻R6与R8、差动放大器反相端分压电阻R5与R9、积分电阻R4与R7、参考电压滤波电容C3、滤波电容C5、限流电阻R12、二级放大器分压电阻R11与R13、三级放大器分压电阻R14与R15、动态耦合电容C1与C2；

差动放大器IC2:B的两个输入端通过动态耦合电容C1和C2与待测蓄电池的正极和负极连接，正负极之间的电势差被动态放大输出至二级放大器分压电阻R11，差动放大器IC2:B具有一个高的输入阻抗，二级放大器IC2:C的正相输入端与滤波电容C5及限流电阻R12相连、反相输入端分别与二级放大器分压电阻R11和R13相连、输出端与三级放大器分压电阻R14相连，三级放大器IC2:D的正相输入端与滤波电容C5及限流电阻R12相连、反相输入端分别与三级放大器分压电阻R14和R15相连、输出作为A/D转换电路5的一个输入端，以使微处理器6读出待测蓄电池两端的动态纹波；

所述的差分电路4的输入端与放电电路1的整流二极管D1的阴极相连，输出端作为A/D转换电路5的一个输入；差分电路的输入为原始蓄电池放电电压信号，输出为蓄电池放电电压信号；差分电路的作用是减小零漂，抑制共模信号，放大差模信号；使得A/D转换的结果不受环境温度、电磁干扰的影响；

所述A/D转换电路5的一个输入通道与检测电路3的输出端相连，另一个输入通道与差分电路4的输出端相连，A/D转换电路5的输出端与微处理器6相连，用于将两个输入通道的模拟电压信号转换为数字信号传送给微处理器6；

所述的微处理器6内置系统时钟和存储器，存储器内存储有各种测试标准和各种对比基准值；在微处理器6的存储器中存储SAE、IEC、DIN、JIS、EN等多种国际通行蓄电池工业标准，供用户自由选择；

微处理器6的输出端口分别与放电电路1的场效应管Q1的栅极相连，用于控制放电，微处理器6与LED电路7电路连接，用于处理结果指示，微处理器6与显示电路8相连，用于显示输出结果数值和文字，微处理器6的输入端口与按键输入电路9相连，用于获取使用者的按键操作指令，微处理器6的输入端口与A/D转换电路5的输出端相连，用于获取A/D转换数值；

所述的LED电路7与微处理器6的输出端口相连，并受微处理器6的控制，该LED电路7包含待测蓄电池坏单元测试指示灯71、汽车电路系统测试指示灯72，用于指示待测蓄电池坏单元情况和汽车电路系统故障状态；

所述的显示电路8包含数字、字符显示电路，与微处理器6输出端口相连，并受其控制；

所述的按键输入电路9包含按键电路，与微处理器6输入端口相连，将按键情况传递给微处理器6。

放电电路1与检测电路3分别独立与待测蓄电池的两极相连。

测量时，将待测蓄电池分别接入放电电路1、基准电压电路2、检测电路3、差分电路4，按键输入电路9将测试指令输出给微处理器6，微处理器6控制放电电路1进行脉冲放电，检测电路3检测放电过程中蓄电池电压变化信号，经处理后输出给A/D转换电路5进行A/D转换，差分电路4将放电电压信号输出给A/D转换电路5进行A/D转换，A/D转换电路5的转换结果再输出给微处理器6，经运算、比对，得到测量结果，然后将测量结果通过LED电路7亮灯表示，通过显示电路8显示有关数字和文字。

利用汽车电路系统及蓄电池专业分析仪对蓄电池坏单元进行测试的方法包含以下步骤：

步骤1、接入待测蓄电池，启动分析仪；

步骤2、按键输入电路9将接收到的指令输出给微处理器6；

步骤3、微处理器6控制放电电路1对待测蓄电池进行脉冲放电；

步骤4、微处理器6控制检测电路3和A/D转换电路5获取待测蓄电池两极电压的变化值ΔV；

步骤5、停止脉冲放电；

步骤6、微处理器6读取预先存储的电流脉冲ΔI；

该电流脉冲ΔI为已知值，预先存储在微处理器6中，该值是由放电电路1中的电流源12提供的；

步骤7、微处理器6计算待测蓄电池的内阻电导率R_BAT：

$R_{\mathrm{BAT}}=\frac{\mathrm{\ΔV}}{\mathrm{\ΔI}}$

步骤8、微处理器6读取预先存储的内阻电导率标准值R_REF；

步骤9、判断内阻电导率R_BAT是否大于内阻电导率标准值R_REF，若是，则跳转到步骤10，若否，跳转到步骤11；

步骤10、LED电路7中的蓄电池坏单元测试指示灯71指示蓄电池故障；

步骤11、结束测试。

利用汽车电路系统及蓄电池专业分析仪对汽车电路系统进行测试的方法包含以下步骤：

步骤1、接入汽车电路系统(将汽车电路系统等效为待测蓄电池)，启动分析仪；

步骤2、按键输入电路9将接收到的指令输出给微处理器6；

步骤3、微处理器6控制检测电路3和A/D转换电路5获取汽车电路系统的电压变化区间(V_MIN，V_MAX)，电压波形从相位零度到相位90度之间的最大值为V_MAX，最小值为V_MIN；

步骤4、读取预先存储在微处理器6中的标准电压变化区间(VR_MIN，VR_MAX)；

步骤5、将电压变化区间(V_MIN，V_MAX)与预先存放在微处理器6的存储器中的标准电压变化区间(VR_MIN，VR_MAX)的比对；

将V_MAX与VR_MAX进行对比，若V_MAX大于VR_MAX，则跳转到步骤6，否则，继续将V_MIN与VR_MIN进行对比，若V_MIN小于VR_MIN，则跳转到步骤6，否则，跳转到步骤7；

步骤6、LED电路7中的汽车电路系统测试指示灯72指示汽车电路系统故障；

步骤7、结束测试。

利用汽车电路系统及蓄电池专业分析仪对电池劣化度进行测试的方法包含以下步骤：

步骤1、接入待测蓄电池，启动分析仪；

步骤2、按键输入电路9将接收到的指令输出给微处理器6；

步骤3、微处理器6控制放电电路1对待测蓄电池进行脉冲放电；

步骤4、微处理器6控制检测电路3和A/D转换电路5获取待测蓄电池两极电压的变化值ΔV；

步骤5、微处理器6控制差分电路4和A/D转换电路5获取待测蓄电池电压VL；

步骤6、停止脉冲放电；

步骤7、微控制器6读取所选的蓄电池劣化度工业标准；

不同的蓄电池劣化度工业标准对蓄电池的劣化度表示使用不同含义的数量单位；

步骤8、微处理器6计算蓄电池劣化度G；

$G=\frac{\mathrm{VL}}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\ΔV}}}\·20$

其中：为待测蓄电池两极电压的变化值ΔV的平均值；

步骤9、微处理器6按照所选蓄电池劣化度工业标准对G进行单位换算，显示电路8显示待测蓄电池的劣化度G。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种汽车电路系统及蓄电池专业分析仪，其特征在于，该分析仪包含：

电路连接的放电电路(1)、基准电压电路(2)、检测电路(3)、差分电路(4)、A/D转换电路(5)、微处理器(6)、LED电路(7)、显示电路(8)、按键输入电路(9)；

放电电路(1)与检测电路(3)分别独立与待测蓄电池的两极相连。

2.如权利要求1所述的汽车电路系统及蓄电池专业分析仪，其特征在于，所述的放电电路(1)包含电路连接的整流二极管(D1)、负载电阻(R1)、限流电阻(R2)、场效应管(Q1)、电流源(12)；

待测蓄电池的正极与整流二极管(D1)的阳极相连，整流二极管阴极连至负载电阻(R1)的一端，同时作为取样点连接至差分电路(4)，负载电阻(R1)的另一端串联电流源(12)后，连至场效应管(Q1)的漏极，场效应管(Q1)的源极接地，同时与待测蓄电池负极相连，场效应管(Q1)的栅极连入微处理器(6)的输出端口。

3.如权利要求1所述的汽车电路系统及蓄电池专业分析仪，其特征在于，所述的检测电路(3)包含电路连接的差动放大器(IC2：B)、二级放大器(IC2：C)、三级放大器(IC2：D)、基准电压自动修正补偿器(IC2：A)、参考电压分压电阻(R2、R3)、差动放大器正相端分压电阻(R6、R8)、差动放大器反相端分压电阻(R5、R8)、积分电阻(R4、R7)、参考电压滤波电容(C3)、滤波电容(C5)、限流电阻(R12)、二级放大器分压电阻(R11、R13)、三级放大器分压电阻(R14、R15)、动态耦合电容(C1、C2)；

差动放大器(IC2：B)的两个输入端通过动态耦合电容(C1、C2)与待测蓄电池的正极和负极连接，正负极之间的电势差被动态放大输出至二级放大器分压电阻(R11)，差动放大器(IC2：B)具有一个高的输入阻抗，二级放大器(IC2：C)的正相输入端与滤波电容(C5)及限流电阻(R12)相连、反相输入端分别与二级放大器分压电阻(R11、R13)相连、输出端与三级放大器分压电阻(R14)相连，三级放大器(IC2：D)的正相输入端与滤波电容(C5)及限流电阻(R12)相连、反相输入端分别与三级 放大器分压电阻(R14、R15)相连、输出作为A/D转换电路(5)的一个输入端，以使微处理器(6)读出待测蓄电池两端的动态纹波。

4.如权利要求1所述的汽车电路系统及蓄电池专业分析仪，其特征在于，所述的基准电压电路(2)与待测蓄电池的正极和负极相连，产生检测电路

(3)所需的参考电压(VREF)输出到检测电路(3)；所述的差分电路

(4)的输入端与放电电路(1)的整流二极管(D1)的阴极相连，输出端作为A/D转换电路(5)的一个输入。

5.如权利要求1所述的汽车电路系统及蓄电池专业分析仪，其特征在于，所述A/D转换电路(5)的一个输入通道与检测电路(3)的输出端相连，另一个输入通道与差分电路(4)的输出端相连，A/D转换电路(5)的输出端与微处理器(6)相连，用于将两个输入通道的模拟电压信号转换为数字信号传送给微处理器(6)。

6.如权利要求1所述的汽车电路系统及蓄电池专业分析仪，其特征在于，所述的微处理器(6)内置系统时钟和存储器，微处理器(6)的输出端口分别与放电电路(1)的场效应管(Q1)的栅极相连，微处理器(6)与LED电路(7)电路连接，微处理器(6)与显示电路(8)相连，微处理器(6)的输入端口与按键输入电路(9)相连，微处理器(6)的输入端口与A/D转换电路(5)的输出端相连。

7.如权利要求1所述的汽车电路系统及蓄电池专业分析仪，其特征在于，所述的LED电路(7)与微处理器(6)的输出端口相连。

8.如权利要求7所述的汽车电路系统及蓄电池专业分析仪，其特征在于，所述的LED电路(7)包含待测蓄电池坏单元测试指示灯(71)、汽车电路系统测试指示灯(72)。

9.如权利要求1所述的汽车电路系统及蓄电池专业分析仪，其特征在于，所述的显示电路(8)与微处理器(6)输出端口相连。

10.如权利要求1所述的汽车电路系统及蓄电池专业分析仪，其特征在于，所述的按键输入电路(9)与微处理器(6)输入端口相连。 

Images