汽車用啟動(dòng)電池性能檢測(cè)設(shè)備分析*

申彩英左凱王益春李妮

（1.遼寧工業(yè)大學(xué)；2.遼寧省錦州市莊河漁港監(jiān)督）

隨著人們生活水平的提高，汽車保有量呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，截止2016年末，我國(guó)民用汽車保有量為19 440萬(wàn)輛（包括三輪汽車和低速貨車881萬(wàn)輛）[1]。伴隨著汽車的普及，用戶需要對(duì)汽車的結(jié)構(gòu)及參數(shù)有一定的了解，并對(duì)汽車的一些參數(shù)進(jìn)行測(cè)試來(lái)判斷其性能，以確保汽車的正常使用。汽車涉及的參數(shù)較多，如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度、啟動(dòng)電池電壓、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及車速等，有些參數(shù)（如發(fā)動(dòng)機(jī)水溫）即使是專業(yè)人員，也不能在事故現(xiàn)場(chǎng)由普通設(shè)備檢測(cè)，需要專業(yè)的故障診斷儀來(lái)進(jìn)行檢測(cè)[2-3]。而汽車中出現(xiàn)故障最多的就是啟動(dòng)電池欠壓導(dǎo)致的汽車不能正常啟動(dòng)，專業(yè)的設(shè)備如萬(wàn)用表需要具有一定技術(shù)儲(chǔ)備的人才能正確使用，而且價(jià)格高。文章設(shè)計(jì)了一款汽車用啟動(dòng)電池信息采集設(shè)備，用于測(cè)量汽車啟動(dòng)鉛酸電池的電壓，判斷其性能，具有成本低且使用簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，達(dá)到了方便用戶使用的目的，為提高汽車電池的性能分析提供了有效的手段。

1 總體設(shè)計(jì)

為了測(cè)試汽車啟動(dòng)電池性能，設(shè)計(jì)一款汽車用啟動(dòng)電池信息檢測(cè)設(shè)備，該設(shè)備采用英飛凌的8位微處理器芯片XC886，該芯片內(nèi)含1個(gè)帶有八路模擬輸入選擇的高性能10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，提供了4個(gè)16位定時(shí)器，可以滿足使用要求。汽車用啟動(dòng)電池性能檢測(cè)設(shè)備電路組成框圖，如圖1所示。其中復(fù)位電路、晶振電路及電源電路組成單片機(jī)工作最小系統(tǒng)，電壓測(cè)量電路用于測(cè)量汽車啟動(dòng)用鉛酸電池的電壓，保護(hù)、放大及濾波電路用于將檢測(cè)的電池電壓變換成滿足單片機(jī)的電壓等級(jí)。超限報(bào)警電路的功能是當(dāng)電池電壓欠壓或者過(guò)壓時(shí)進(jìn)行報(bào)警，提醒駕駛員注意。

圖1 汽車用啟動(dòng)電池性能檢測(cè)設(shè)備電路組成框圖

2 電壓測(cè)量原理及采集電路

2.1 測(cè)量原理

家庭用汽車啟動(dòng)電池額定電壓一般為12 V或者24 V，因此本設(shè)計(jì)可以滿足2種電壓等級(jí)測(cè)試要求。

電壓測(cè)量采用的是分壓原理，其測(cè)量原理，如圖2所示。其中，Ui為輸入，即被測(cè)的直流電壓，通過(guò)讀取對(duì)應(yīng)的電壓值（如0.1Ui，0.01Ui，0.001Ui，0.000 1Ui）即可以求出Ui，前提是需要事先匹配好電阻值。

圖2 電壓的測(cè)量電路原理圖

2.2 采集電路

電壓采集電路，如圖3所示，測(cè)量端子1用于測(cè)量電壓等級(jí)為12 V的汽車，測(cè)量端子2用于測(cè)量電壓等級(jí)為24 V的汽車。所需檢測(cè)的電壓經(jīng)過(guò)一定阻值的電阻分壓,再通過(guò)穩(wěn)壓二極管IN4733A陰極接到電阻一端，陽(yáng)極接地，起到保護(hù)電路的作用。利用一個(gè)電阻電容（RC）電路降低放大器的帶寬，LM358運(yùn)算放大器作為緩沖電路使用，提高輸入阻抗，減小前級(jí)負(fù)載，提高輸出驅(qū)動(dòng)能力。再經(jīng)過(guò)一個(gè)RC濾波電路輸出電壓（V1），兩節(jié)電池電壓之和（V2）的測(cè)量原理與V1相同。

圖3 電壓采集電路原理圖

3 欠壓和過(guò)壓檢測(cè)報(bào)警電路

過(guò)電壓和欠電壓檢測(cè)報(bào)警電路，如圖4所示。

圖4 過(guò)壓和欠壓檢測(cè)報(bào)警電路原理圖

采用LM393N型比較器作為過(guò)壓和欠壓輸出。當(dāng)電池電壓在正常范圍內(nèi)時(shí)，該電路輸出高電平，報(bào)警燈LED0不亮；若過(guò)壓或者欠壓則輸出低電平，檢測(cè)結(jié)果送XC886外部中斷1，同時(shí)報(bào)警燈LED0亮，提醒駕駛員。

通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R36和R56的值改變比較器的輸入給定值，如果LM393N比較器正相輸入大于反相輸入，則輸出高電平；若正相輸入小于反相輸入，則輸出低電平。

4 顯示電路

檢測(cè)的電壓值送1602液晶顯示，其電路原理，如圖5所示，數(shù)據(jù)口DB0-7接XC886的P3口，作為主控芯片與液晶顯示器數(shù)據(jù)交換的雙向數(shù)據(jù)線。寄存器選擇端口RS接P0.4，使能端口E接P0.5。

圖5 液晶顯示器連接電路原理圖

5 結(jié)論

設(shè)計(jì)一款汽車用啟動(dòng)電池性能檢測(cè)設(shè)備，它包括電壓采集、過(guò)壓欠壓檢測(cè)、報(bào)警及顯示電路，通過(guò)它可以檢測(cè)出汽車電池的電壓值，并具有欠壓和過(guò)壓報(bào)警功能，用于駕駛員判斷啟動(dòng)電池的性能優(yōu)劣。本設(shè)計(jì)具有成本低、操作簡(jiǎn)單及適合于普通駕駛員的特點(diǎn)，該測(cè)試設(shè)備可以為相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研發(fā)提供參考并具有較好的應(yīng)用前景。