汽車用啟動電池性能檢測設備分析*

申彩英左凱王益春李妮

（1.遼寧工業大學；2.遼寧省錦州市莊河漁港監督）

隨著人們生活水平的提高，汽車保有量呈現快速增長趨勢，截止2016年末，我國民用汽車保有量為19 440萬輛（包括三輪汽車和低速貨車881萬輛）[1]。伴隨著汽車的普及，用戶需要對汽車的結構及參數有一定的了解，并對汽車的一些參數進行測試來判斷其性能，以確保汽車的正常使用。汽車涉及的參數較多，如發動機冷卻水溫度、啟動電池電壓、發動機轉速及車速等，有些參數（如發動機水溫）即使是專業人員，也不能在事故現場由普通設備檢測，需要專業的故障診斷儀來進行檢測[2-3]。而汽車中出現故障最多的就是啟動電池欠壓導致的汽車不能正常啟動，專業的設備如萬用表需要具有一定技術儲備的人才能正確使用，而且價格高。文章設計了一款汽車用啟動電池信息采集設備，用于測量汽車啟動鉛酸電池的電壓，判斷其性能，具有成本低且使用簡單的特點，達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 總體設計

為了測試汽車啟動電池性能，設計一款汽車用啟動電池信息檢測設備，該設備采用英飛凌的8位微處理器芯片XC886，該芯片內含1個帶有八路模擬輸入選擇的高性能10位模數轉換器，提供了4個16位定時器，可以滿足使用要求。汽車用啟動電池性能檢測設備電路組成框圖，如圖1所示。其中復位電路、晶振電路及電源電路組成單片機工作最小系統，電壓測量電路用于測量汽車啟動用鉛酸電池的電壓，保護、放大及濾波電路用于將檢測的電池電壓變換成滿足單片機的電壓等級。超限報警電路的功能是當電池電壓欠壓或者過壓時進行報警，提醒駕駛員注意。

圖1 汽車用啟動電池性能檢測設備電路組成框圖

2 電壓測量原理及采集電路

2.1 測量原理

家庭用汽車啟動電池額定電壓一般為12 V或者24 V，因此本設計可以滿足2種電壓等級測試要求。

電壓測量采用的是分壓原理，其測量原理，如圖2所示。其中，Ui為輸入，即被測的直流電壓，通過讀取對應的電壓值（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 電壓的測量電路原理圖

2.2 采集電路

電壓采集電路，如圖3所示，測量端子1用于測量電壓等級為12 V的汽車，測量端子2用于測量電壓等級為24 V的汽車。所需檢測的電壓經過一定阻值的電阻分壓,再通過穩壓二極管IN4733A陰極接到電阻一端，陽極接地，起到保護電路的作用。利用一個電阻電容（RC）電路降低放大器的帶寬，LM358運算放大器作為緩沖電路使用，提高輸入阻抗，減小前級負載，提高輸出驅動能力。再經過一個RC濾波電路輸出電壓（V1），兩節電池電壓之和（V2）的測量原理與V1相同。

圖3 電壓采集電路原理圖

3 欠壓和過壓檢測報警電路

過電壓和欠電壓檢測報警電路，如圖4所示。

圖4 過壓和欠壓檢測報警電路原理圖

采用LM393N型比較器作為過壓和欠壓輸出。當電池電壓在正常范圍內時，該電路輸出高電平，報警燈LED0不亮；若過壓或者欠壓則輸出低電平，檢測結果送XC886外部中斷1，同時報警燈LED0亮，提醒駕駛員。

通過調節滑動變阻器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

檢測的電壓值送1602液晶顯示，其電路原理，如圖5所示，數據口DB0-7接XC886的P3口，作為主控芯片與液晶顯示器數據交換的雙向數據線。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 結論

設計一款汽車用啟動電池性能檢測設備，它包括電壓采集、過壓欠壓檢測、報警及顯示電路，通過它可以檢測出汽車電池的電壓值，并具有欠壓和過壓報警功能，用于駕駛員判斷啟動電池的性能優劣。本設計具有成本低、操作簡單及適合于普通駕駛員的特點，該測試設備可以為相關產品設計與研發提供參考并具有較好的應用前景。