| 专利名称： | 一种汽车启动系统耐久性试验装置及其使用方法 | ||
| 专利名称(英文)： | An automobile starting system durability test device and method of use thereof | ||
| 专利号： | CN201610036899.1 | 申请时间： | 20160120 |
| 公开号： | CN105510828A | 公开时间： | 20160420 |
| 申请人： | 重庆工商职业学院 | ||
| 申请地址： | 400052 重庆市九龙坡区华龙大道1号 | ||
| 发明人： | 曹志良; 余海洋; 刘绍波; 税永波 | ||
| 分类号： | G01R31/34 | 主分类号： | G01R31/34 |
| 代理机构： | 重庆强大凯创专利代理事务所(普通合伙) 50217 | 代理人： | 黄书凯 |
| 摘要： | 本发明公开了一种汽车启动系统耐久性试验装置及其使用方法，该装置包括供电模块，还包括主控模块、蓄电池电压监测模块、显示设备、发动机转速n1采集模块、发动机转速n2采集模块、比较器一、比较器二、延时控制电路Ⅰ、延时控制电路Ⅱ、起动电流监测模块。本发明中的装置及其使用方法，不仅能够对汽车启动系统的启动成功次数、失败次数进行统计，还能够对失败的原因进行判断，从而更加有利于全面分析汽车启动系统耐久性。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention discloses an automobile starting system durability test device and method of use thereof, the device comprises a power supply module, a main control module, the battery voltage monitoring module, display device, engine speed n1 acquisition module, engine speed n2 acquisition module, a comparator, the comparator b, time-delay control circuit I, time-delay control circuit II, the starting current monitoring module. The device in this invention and method of use thereof, not only can the vehicle starting system of the number of a successful start-up, count the failure times, also be able to judge the cause of the failure, which is beneficial for a comprehensive analysis of car starting system durability. | ||
1.一种汽车启动系统耐久性试验装置，包括供电模块，其特征在于，还包括主控模块、 蓄电池电压监测模块、显示设备、发动机转速n1采集模块、发动机转速n2采集模块、比较器 一、比较器二、延时控制电路Ⅰ、延时控制电路Ⅱ、起动电流监测模块； 其中主控模块包括与供电模块电连接的电源管理模块、启动状态判定单元、计数器、存 储器，其中电源管理模块电连接延时控制电路Ⅰ、蓄电池电压监测模块、延时控制电路Ⅱ，启 动状态判定单元依次与计数器、存储器、显示设备电连接； 蓄电池电压监测模块接入起动电机的电路中； 发动机转速n1采集模块可与霍尔式曲轴位置传感器电连接，发动机转速n2采集模块可 与磁电式曲轴位置传感器电连接； 发动机转速n1采集模块与比较器一电连接，发动机转速n2采集模块经整形电路后与比 较器一电连接，比较器一电连接启动状态判定单元； 起动电流监测模块一端电连接电流传感器感应夹，起动电流监测模块另一端电连接比 较器二，比较器二电连接启动状态判定单元。
2.根据权利要求1所述的汽车启动系统耐久性试验装置，其特征在于，启动状态判定单 元为单片机、CPU或者人机交互设备。
3.如权利要求2所述的汽车启动系统耐久性试验装置在整车上的使用方法，其特征在 于，包括如下步骤： （1）断开原车上的燃油泵继电器，将测试连接线A连接至电动燃油泵的工作电路中； （2）断开原车上的启动继电器，将测试连接线B连接至起动电机电磁开关的控制电路 中； （3）将电流传感器及测试连接线C接入起动电机工作主回路中；（4）将测试连接线F并接 在发动机转速信号输出线路上； （5）连接开关电源至220V电源上，接通汽车启动电机耐久试验装置的工作电源； （6）从人机交互界面设置好发动机的启动转速n0、启动电机的空载电流I0、完全制动时 电枢最大电流Imax、延时控制电路Ⅱ的控制时间；（7）开始试验并记录试验数据。
4.如权利要求2所述的汽车启动系统耐久性试验装置对起动电机台架试验的使用方 法，其特征在于，包括如下步骤： （1）将测试连接线A连接至电动燃油泵的工作电路中； （2）将测试连接线B连接至起动电机电磁开关的控制电路中； （3）将电流传感器及测试连接线C接入起动电机工作主回路中； （4）将测试连接线F并接在霍尔曲轴位置传感器信号输出线路或将测试连接线D和E并 接至曲轴位置传感器线路上； （5）连接开关电源至220V电源上，接通汽车启动电机耐久试验装置的工作电源； （6）从人机交互界面设置好发动机的启动转速n0、启动电机的空载电流I0、完全制动时 电枢最大电流Imax、延时控制电路Ⅱ的控制时间；（7）开始试验并记录试验数据。
1.一种汽车启动系统耐久性试验装置，包括供电模块，其特征在于，还包括主控模块、 蓄电池电压监测模块、显示设备、发动机转速n1采集模块、发动机转速n2采集模块、比较器 一、比较器二、延时控制电路Ⅰ、延时控制电路Ⅱ、起动电流监测模块； 其中主控模块包括与供电模块电连接的电源管理模块、启动状态判定单元、计数器、存 储器，其中电源管理模块电连接延时控制电路Ⅰ、蓄电池电压监测模块、延时控制电路Ⅱ，启 动状态判定单元依次与计数器、存储器、显示设备电连接； 蓄电池电压监测模块接入起动电机的电路中； 发动机转速n1采集模块可与霍尔式曲轴位置传感器电连接，发动机转速n2采集模块可 与磁电式曲轴位置传感器电连接； 发动机转速n1采集模块与比较器一电连接，发动机转速n2采集模块经整形电路后与比 较器一电连接，比较器一电连接启动状态判定单元； 起动电流监测模块一端电连接电流传感器感应夹，起动电流监测模块另一端电连接比 较器二，比较器二电连接启动状态判定单元。
2.根据权利要求1所述的汽车启动系统耐久性试验装置，其特征在于，启动状态判定单 元为单片机、CPU或者人机交互设备。
3.如权利要求2所述的汽车启动系统耐久性试验装置在整车上的使用方法，其特征在 于，包括如下步骤： （1）断开原车上的燃油泵继电器，将测试连接线A连接至电动燃油泵的工作电路中； （2）断开原车上的启动继电器，将测试连接线B连接至起动电机电磁开关的控制电路 中； （3）将电流传感器及测试连接线C接入起动电机工作主回路中；（4）将测试连接线F并接 在发动机转速信号输出线路上； （5）连接开关电源至220V电源上，接通汽车启动电机耐久试验装置的工作电源； （6）从人机交互界面设置好发动机的启动转速n0、启动电机的空载电流I0、完全制动时 电枢最大电流Imax、延时控制电路Ⅱ的控制时间；（7）开始试验并记录试验数据。
4.如权利要求2所述的汽车启动系统耐久性试验装置对起动电机台架试验的使用方 法，其特征在于，包括如下步骤： （1）将测试连接线A连接至电动燃油泵的工作电路中； （2）将测试连接线B连接至起动电机电磁开关的控制电路中； （3）将电流传感器及测试连接线C接入起动电机工作主回路中； （4）将测试连接线F并接在霍尔曲轴位置传感器信号输出线路或将测试连接线D和E并 接至曲轴位置传感器线路上； （5）连接开关电源至220V电源上，接通汽车启动电机耐久试验装置的工作电源； （6）从人机交互界面设置好发动机的启动转速n0、启动电机的空载电流I0、完全制动时 电枢最大电流Imax、延时控制电路Ⅱ的控制时间；（7）开始试验并记录试验数据。
翻译：技术领域
本发明涉及一种汽车启动系统耐久性试验装置；还涉及汽车启动系统耐久性试验 装置的使用方法。
背景技术
汽车启动系统耐久性试验装置是用于对车辆发动机的启动进行性能试验和寿命 检测的专用设备。
中国专利公开号：CN101672895A，授权公开日2010年3月17日，公开了一种汽车起 动电机耐久性试验装置，包括起动挡控制时间继电器、空气开关、ON挡控制时间继电器、第 一交流接触器、第二交流接触器、车用继电器和计数器。通过设置起动挡控制时间继电器和 ON挡控制时间继电器的循环时间，从而使所述第一交流接触器的常开触点和第二交流接触 器的常开触点按照规定时间对汽车点火开关插接器上的STA挡和ON挡的通断电时间进行控 制并交替进行，从而实现对汽车起动电机的耐久性试验。该发明解决了不能在汽车上对起 动电机进行耐久性试验的问题，可对正在开发的新车型和已开发出的车型的起动电机进行 耐久性试验。
而其不足之处是，功能单一，该发明只能对汽车启动系统的启动进行试验并记录 启动次数，并无法对汽车启动系统的启动状况进行诊断。
发明内容
本发明意在提供一种汽车启动系统耐久性试验装置，以对汽车启动系统的启动状 况进行诊断。
专利方案：本方案中的1.一种汽车启动系统耐久性试验装置，包括供电模块，其特 征在于，还包括主控模块、蓄电池电压监测模块、显示设备、发动机转速n1采集模块、发动机 转速n2采集模块、比较器一、比较器二、延时控制电路Ⅰ、延时控制电路Ⅱ、起动电流监测模 块；
其中主控模块包括与供电模块电连接的电源管理模块、启动状态判定单元、计数器、存 储器，其中电源管理模块电连接延时控制电路Ⅰ、蓄电池电压监测模块、延时控制电路Ⅱ，启 动状态判定单元依次与计数器、存储器、显示设备电连接；
蓄电池电压监测模块接入起动电机的电路中；
发动机转速n1采集模块可与霍尔式曲轴位置传感器电连接，发动机转速n2采集模块可 与磁电式曲轴位置传感器电连接；
发动机转速n1采集模块与比较器一电连接，发动机转速n2采集模块经整形电路后与比 较器一电连接，比较器一电连接启动状态判定单元；
起动电流监测模块一端电连接电流传感器感应夹，起动电流监测模块另一端电连接比 较器二，比较器二电连接启动状态判定单元。
本发明还提供一种汽车启动系统耐久性试验装置在整车上的使用方法，包括如下 步骤：
（1）断开原车上的燃油泵继电器，将测试连接线A连接至电动燃油泵的工作电路中；
（2）断开原车上的启动继电器，将测试连接线B连接至起动电机电磁开关的控制电路 中；
（3）将电流传感器及测试连接线C接入起动电机工作主回路中；
（4）将测试连接线F并接在发动机转速信号输出线路上；
（5）连接开关电源至220V电源上，接通汽车启动电机耐久试验装置的工作电源；
（6）从人机交互界面设置好发动机的启动转速n0、启动电机的空载电流I0、完全制动时 电枢最大电流Imax、延时控制电路Ⅱ的控制时间。
本方案主要用于整车上启动系统启动耐久性测试。
本发明还提供一种汽车启动系统耐久性试验装置对启动电机台架试验的使用方 法，包括如下步骤：
（1）将测试连接线A连接至电动燃油泵的工作电路中；
（2）将测试连接线B连接至起动电机电磁开关的控制电路中；
（3）将电流传感器及测试连接线C接入起动电机工作主回路中；
（4）将测试连接线F并接在霍尔曲轴位置传感器信号输出线路或将测试连接线D和E并 接至曲轴位置传感器线路上；
（5）连接开关电源至220V电源上，接通汽车启动电机耐久试验装置的工作电源；
（6）从人机交互界面设置好发动机的启动转速n0、启动电机的空载电流I0、完全制动时 电枢最大电流Imax、延时控制电路Ⅱ的控制时间；
（7）开始试验并记录试验数据。
本方案主要用于起动电机台架上启动耐久性测试。
本发明中的装置及其使用方法，不仅能够对汽车启动系统的启动成功次数、失败 次数进行统计，还能够对失败的原因进行判断，从而更加有利于全面分析汽车启动系统耐 久性。
附图说明
图1为本发明实施例的结构框图；
图2为图1中控制器的结构框图；
图3为本发明实施例的程序框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
实施例基本如图1-图3示：汽车启动系统耐久性试验装置，包括供电模块，还包括主控 模块、蓄电池电压监测模块、显示设备、发动机转速n1采集模块1、发动机转速n2采集模块2、 比较器一、比较器二、延时控制电路Ⅰ、延时控制电路Ⅱ、起动电流监测模块；
其中主控模块包括与供电模块电连接的电源管理模块、启动状态判定单元、计数器、存 储器，其中电源管理模块电连接延时控制电路Ⅰ、蓄电池电压监测模块、延时控制电路Ⅱ，启 动状态判定单元依次与计数器、存储器、显示设备电连接；
蓄电池电压监测模块接入起动电机的电路中；
发动机上的传感器模块为霍尔式曲轴位置传感器或磁电式曲轴位置传感器中的一个， 这里的霍尔曲轴位置传感器和磁电式曲轴位置传感器不是同时具备，是采用两种不同型 式。霍尔式曲轴位置传感器与发动机转速n1采集模块电连接，磁电式曲轴位置传感器与发 动机转速n2采集模块电连接；
发动机转速n1采集模块可与比较器一电连接，发动机转速n2采集模块经整形电路后可 与比较器一电连接，比较器一电连接启动状态判定单元；不用整形电路的原因：发动机转速 n1采集模块接收到的是一个方波脉冲信号。
比较器一的发动机转速是需要预设的一个发动机转速，这个转速根据汽车工程设 计手册，下表中往复点燃式发动机启动时所需的最小曲轴转速可知，启动电机只需要将发 动机拖动到最小曲轴转速（60-90转），此时对应的电动电机转速约为1000±150转。（乘用车 用汽油发动机飞轮齿轮与启动电机驱动齿轮齿数比通常为12-13）
不同类型发动机启动时所需最小曲轴转速表
发动机类型 最小的曲轴速度（r/min） 往复点燃式发动机 69-70 转子点燃式发动机 150-180 带加热塞的柴油机 60-140 无加热塞的柴油机 100-200
起动电流监测模块一端电连接电流传感器感应夹，起动电流监测模块另一端电连接比 较器二，比较器二电连接启动状态判定。
图1-3中的延时控制1即延时控制电路Ⅰ，延时控制2即延时控制电路Ⅱ。
其中启动状态判定单元为单片机。
1、整车上启动系统启动耐久性测试
（1）断开原车上的燃油泵继电器（或保险），将测试连接线A连接至电动燃油泵的工作电 路中；
（2）断开原车上的启动继电器（或保险），将测试连接线B连接至起动电机电磁开关的控 制电路中；
（3）将电流传感器及测试连接线C接入起动电机工作主回路中。
（4）将测试连接线F并接在发动机转速信号输出线路上。（说明：整车上测试时，转 速信号直接从发动机电子控制器的转速输出回路拾取）
（5）连接开关电源至220V电源上，接通汽车启动电机耐久试验装置的工作电源。
（6）从人机交互界面设置好发动机的启动转速n0、启动电机的空载电流I0、完全制 动时电枢最大电流Imax、延时控制电路Ⅱ的控制时间（该时间即是启动电机工作逻辑时间）。
（7）开始试验并记录试验数据。
2、起动电机台架上启动耐久性测试
（1）将测试连接线A连接至电动燃油泵的工作电路中（说明：可以不带燃油泵进行拖动 试验，用起动机拖动发动机到启动转速以上即视为启动成功）；
（2）将测试连接线B连接至起动电机电磁开关的控制电路中；
（3）将电流传感器及测试连接线C接入起动电机工作主回路中。
（4）将测试连接线F并接在霍尔曲轴位置传感器信号输出线路或将测试连接线D和 E并接至曲轴位置传感器线路上（说明：选择测试连接线F还是选择测试连接线D和E取决发 动机所用曲轴位置传感器的结构型式）。
（5）连接开关电源至220V电源上，接通汽车启动电机耐久试验装置的工作电源。
（6）从人机交互界面设置好发动机的启动转速n0、启动电机的空载电流I0、完全制 动时电枢最大电流Imax、延时控制电路Ⅱ的控制时间（该时间即是启动电机工作逻辑时间）。
（7）开始试验并记录试验数据。
二、起动机耐久试验控制器的控制策略
1、燃油泵控制继电器的控制
汽车启动电机耐久试验装置通电后，起动机耐久试验控制器的主控模块上电工作，延 时控制1将S1置低电平，燃油泵控制继电器工作并接通电动燃油泵的工作电路（给电动燃油 泵供电）。
延时控制1在下列情况下需要将S1置高电平。
①若5s钟内，起动机耐久试验控制器S8或（S5和S6）未收到的发动机转速信号，延 时控制1置S1为高电平，切断电动燃油泵的试验电路。
2、起动控制继电器的控制
延时控制1置将S1置低电平3s（即燃油泵控制继电器工作3s）后，延时控制电路Ⅱ将S2 置低电平，起动控制继电器工作并接通电磁开关P4的工作电路（即电磁开关上电工作）。电 磁开关工作5s后，主控模块控制延时控制电路Ⅱ将S2置为高电平，切断电磁开关工作电路， 起动电机停止工作。如此往复。
延时控制电路Ⅱ在下列情况下需要将S2置高电平，切断电磁开关工作电路。
①蓄电池电压监测模块S7监测到蓄电池电压Uin≤10.5V时，S2置为高电平。
②起动电流监测模块监测到S3的电流传感器信号Iin＝Imax，即启动电机堵转。
3、启动状态判定单元
启动状态判定单元依据发动机转速信号n1或n2和起起动电流监测模块监测到的电流 传感器信号Iin对发动机的启动状态作出启动成功或启动失败两种状态判定。并根据启动状 态进行计数、存储和输出。
①发动机转速n1采集模块/发动机转速n2采集模块。
发动机转速n1采集模块采集的发动机转速来自发动机ECU的转速信号（通常为PWM 信号）或来自霍尔式曲轴位置传感器信号。直接与比较器一的发动机启动转速n0对比，并输 出比较结果供启动状态判定单元判定。
发动机转速n2采集模块采集的发动机转速来自磁电式曲轴位置传感器，经过整形 电路后与比较器一的发动机启动转速n0对比，并输出比较结果供启动状态判定单元判定。
延时控制电路Ⅱ将S2置低电平后，发动机转速n1采集模块或发动机转速n2采集模 块不断采集发动机转速信号n1或n2并与比较器一的发动机起动转速n0（n0由试验人员手动 输入）进行比较，并输出比较结果供启动状态判定单元判定。
②起动电流监测模块
延时控制电路Ⅱ（S2）置低电平后，起动电流监测模块根据监测到S3的电流传感器信号 Iin经比较器二后，将结果输给启动状态判定单元，对启动电机的工作状态（空载、完全制动 和负载）作出判断。
4、计数与存储
启动状态判定单元根据比较器一输入的nin和比较器二输入的Iin对启动状态进行判 定。
（1）若nin≥n0且I0≤Iin≤Imax判断发动机起动成功。计数器开始计数，计数周期为 延时控制电路Ⅱ（S2）的电平转换，计数时刻为S2高电平向低电平转换的时刻，每转换一次， 计数器为发动机完成一次成功启动并将启动成功的次数累计并保存在存储器，供用户调用 查看。计数到5万次（此次数可以测试人员通过人机界面输入，最大值设定为10万次）时切断 起动机耐久试验控制器的电源，停止试验。
（2）若nin＜n0，判定发动机启动失败。并根据Iin进行分析判断
①若Iin≤I0，判断起动机空转。计数器开始计数，计数周期为延时控制电路Ⅱ（S2）的电 平转换，计数时刻为S2高电平向低电平转换的时刻，每转换一次，计数一次。
②若Iin=Imax，判断起动机完全制动。程序自动切断起动电机耐久试验控制器的电 源，耐久性试验停止。
5、输出与显示
输出：通过人机界面显示（希望可以通过电脑查询存储的启动状态）。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作 过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以 作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的 效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的 具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
