CN103197238A - 一种汽车继电器线圈释放能量测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车继电器线圈释放能量测试方法，该测试电路包括第一稳压管和第一限流电阻串联形成的串联电路与第一MOS管并联，所述继电器线圈的一端接16伏电源，另一端接所述第一MOS管的漏极，第一限流电阻的一端与第一稳压管连接，另一端并接第一MOS管的源极后接地，包括步骤：A1，对所述继电器线圈作第一次吸合，待稳定后断开、释放，测试电路对所述继电器线圈的电流进行采样，获得平均电流值I；A2，对所述继电器线圈作第二次吸合，待稳定后断开、释放，测试电路对所述继电器线圈的电压进行采样，获得平均电压值U；A3，计算所述继电器线圈释放能量

其中t是所述继电器线圈的释放时长。

Description

一种汽车继电器线圈释放能量测试方法

技术领域

本发明属于汽车电子技术领域，特别涉及一种汽车继电器线圈释放能量测试方法。

背景技术

继电器线圈释放所产生的能量会对整个电路系统造成冲击，直接作用在驱动线圈的晶体三极管等元件上，导致其击穿失效造成危险事故。当继电器线圈由闭合到关断的时瞬间，由于继电器有电感的性质，线圈会产生自激电压来抑制电流的变化。线圈电流变化的越快，产生的反向电压就越高。当释放时，会在继电器的低压端产生一个瞬间的电压尖峰，通常能达到线圈额定电压的数十倍。驱动继电器的元件由导通到关闭的瞬间，继电器线圈会产生一个很大的自感电动势与电源电压叠加作用于驱动元件上，如果产生的能量大了就会很容易击穿损坏驱动元件，故在继电器出厂之间要对其释放能量进行测试，保证产品合格。对于汽车继电器，尤其需要对线圈释放能量进行测试。根据上海大众所要求的VW80932标准，一般DC12V继电器线圈释放的能量在3mJ之内是很安全的，然而现有的测试方法，通常都不符合该标准的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种符合上海大众所要求的VW80932标准的汽车继电器线圈释放能量测试方法。

本发明的技术方案是，一种汽车继电器线圈释放能量测试方法，所述继电器线圈接入测试电路，该测试电路包括第一MOS管、第一稳压管和第一限流电阻，第一稳压管和第一限流电阻串联形成的的串联电路与第一MOS管并联，所述继电器线圈的一端接16伏电源，另一端接所述第一MOS管的漏极，第一限流电阻的一端与第一稳压管连接，另一端并接第一MOS管的源极后接地，包括以下步骤：

A1，对所述继电器线圈作第一次吸合，待稳定后断开、释放，测试电路对所述继电器线圈的电流进行采样，获得平均电流值I；

A2，对所述继电器线圈作第二次吸合，待稳定后断开、释放，测试电路对所述继电器线圈的电压进行采样，获得平均电压值U；

A3，计算所述继电器线圈释放能量

，其中t是所述继电器线圈的释放时长。

所述步骤A1中，第一次接通第一MOS管让所述汽车继电器吸合稳定1.5S后，切断第一MOS管让其释放，以10μS的采样速率对第一限流电阻的电压进行连续不间断的采样，采样值为电压值，再除以第一限流采样电阻的阻值得到平均电流值I，第一限流电阻的阻值是22欧姆；

所述的步骤A2中，所述的第一稳压管理论稳压值为51伏，当第二次接通第一MOS管让所述汽车继电器吸合稳定1.5S后，切断第一MOS管让其释放，对第一稳压管两端连续多次采样取平均值，得到平均电压值U。

所述的步骤A3中，所述的继电器线圈的释放时长t是在步骤A1中测量平均电流值I时，在第一限流电阻上连续采样电压值，当线圈释放开始至该采样电压值小于0.05mV的时间长度；

在所述的步骤A2中，平均电压值U的稳定的依据是采样数据连续出现10次D_N+1-D_N<0，D_N是对第一稳压管两端的电压采样值，N是正整数。

附图说明

图1是本发明采用的测试电路原理图

其中，1——汽车继电器，2——继电器线圈，3——51伏稳压管，4——限流电阻，5——MOS管。

具体实施方式

本发明具体实现时可以基于一种对汽车继电器线圈释放产生能量测试的专用测试仪表。要求继电器线圈为DC12V。考虑到车载系统电压波动范围为9V-16V，所以在测试中设定在实际使用中有可能出现的最大电压值16V加载在汽车继电器线圈进行测试。该测试仪表用到的主要硬件包括：C8051F005单片机自主研发的测试板，采用12位高精度的ADC采样测试，ADC内部参考电压，每次采样并处理一个数据为10μS。该仪表一键式启动，测试过程和结果用液晶屏、指示灯显示及蜂鸣器指示。

本发明涉及的汽车继电器线圈释放能量为E，U为采用的51伏稳压管两端的电压，I为流过51伏稳压管的电流（如图1）。因U在稳压管被击穿时的变化程度很微小，电流的变化是非常明显的，所以此仪表就重点对电流进行采样。如同时对电流和电压采样会造成对采样个数的影响，电流数据会损失较多，严重影响测试精度，故采取让继电器两次吸合释放的方法更精确的测试。第一次释放测试其电流值，对其不间断连续采样；第二次释放测试其电压值，不间断采样，取平均值。稳压管为51V，限流电阻为22Ω，MOS管响应时间小于8μS，AD0+与AD0-是差动电压采样点，AD1+与AD1-是差动电流采样点。

实现步骤以及要点描述如下。

1.第一次吸合稳定后释放，对电流进行采样（AD1通道），测出每个采样点的电流值。具体过程是，接通MOS管让继电器吸合稳定1.5S后，切断MOS管让其释放，以10μS的采样速率对稳压管下面的限流电阻进行连续不间断的采样，采样值为电压值，再除以采样电阻（22欧姆）就是其电流值，此时采集的是在AD转换前的数字量。转换公式为：U=2.43*DX/4096;其中U为AD转化后的电压值，DX为采样的数字量值，2.43是单片机AD参考电压值，4096是此单片机的ADC分辨率为12位，对应的数字量就是4096即2¹²（用12位2进制数表示）。再得出I=U/22；即电流值等于电压值除以22欧姆的限流电阻。

2.第二次吸合稳定后释放，测试出51伏稳压管两端的平均电压（AD0通道）。具体过程是，第二次再次接通MOS管让继电器吸合稳定1.5S后，切断MOS管让其释放，对稳压管两端多次采样取平均值，理论上稳压管应该恒定的51V，但实际稳压管会有略微波动，这样会增加测试的准确性。U稳压管=(D(0)+D(1)+……+D(N))/（N+1），当电压波形由平稳到突然急剧下降时，说明反向电压已经不能击穿稳压管，也就是没有电流流过稳压管。利用软件编写程序（相邻的采样数据连续出现10次D_N+1-D_N<0），判断出这个转折点位于整个采样数组的位置，就能确定有效击穿采样个数，从而求出平均电压值。

3.对于所述继电器线圈的释放时长t的确定，方法是，每一个取样点与时间坐标都会形成有一个图形面积，可以分割成一个矩形和一个近似三角形。由于仪表对每个数据采样并存储正好需要10μS，所以在计算每个矩形和三角形的底边长均为10μS。

4.最后，汽车继电器线圈释放能量的计算是

$E=U*{{\&Integral;}^t}_{0}I\left(t\right)\mathrm{dt}$

其中I,t积分曲线图可以近似分割成若干个矩形和若干个近似三角形

可得出以下公式：

E=U（（S三角形总）+（S矩形总））

S三角形总=1/2(D（0）-D（1）)*tc+1/2(D(1)-D(2))*tc+……+1/2(D（N-1）-DN)*tc

S矩形总=D(1)*tc+D(2)*tc+……+D(N)*tc

其中能量的单位为毫焦，D（0）---D（N）为有效采样数据，tc为10μS。

5.关于采样数据的处理，整个过程中采集到的数字量大于8认为是有效数据（0.05mV）,同时当采集到数字量有10个连续不大于8的数据的时候，说明释放过程已经结束，这样通过软件判断，第一个不大于8的数据的前面一个是DN的数据，即最后一个释放有效数据。

采用本发明的仪表的使用方法可以是：

1.插上电源插座，开通电源。

2.将被测继电器线圈用仪表的两个夹子线夹好，按下启动进行测试。

3.测试结束后自动判断结果，合格亮绿灯，蜂鸣器快响三声；不合格亮红灯，蜂鸣器长响一声。（能量<=3mJ判断为合格）。

Claims (2)

1.一种汽车继电器线圈释放能量测试方法，所述继电器线圈接入测试电路，该测试电路包括第一MOS管、第一稳压管和第一限流电阻，第一稳压管和第一限流电阻串联形成的的串联电路与第一MOS管并联，所述继电器线圈的一端接16伏电源，另一端接所述第一MOS管的漏极，第一限流电阻的一端与第一稳压管连接，另一端并接第一MOS管的源极后接地，其特征在于，包括以下步骤：

A1，对所述继电器线圈作第一次吸合，待稳定后断开、释放，测试电路对所述继电器线圈的电流进行采样，获得平均电流值I；

A2，对所述继电器线圈作第二次吸合，待稳定后断开、释放，测试电路对所述继电器线圈的电压进行采样，获得平均电压值U；

A3，计算所述继电器线圈释放能量

其中t是所述继电器线圈的释放时长。

2.如权利要求1所述的汽车继电器线圈释放能量测试方法，其特征在于，所述步骤A1中，第一次接通第一MOS管让所述汽车继电器吸合稳定1.5S后，切断第一MOS管让其释放，以10μS的采样速率对第一限流电阻的电压进行连续不间断的采样，采样值为电压值，再除以第一限流采样电阻的阻值得到平均电流值I，第一限流电阻的阻值是22欧姆；

所述的步骤A2中，所述的第一稳压管理论稳压值为51伏，当第二次接通第一MOS管让所述汽车继电器吸合稳定1.5S后，切断第一MOS管让其释放，对第一稳压管两端连续多次采样取平均值，得到平均电压值U；

所述的步骤A3中，所述的继电器线圈的释放时长t是在步骤A1中测量平均电流值I时，在第一限流电阻上连续采样电压值，当线圈释放开始至该采样电压值小于0.05mV的时间长度；

在所述的步骤A2中，平均电压值U的稳定的依据是采样数据连续出现10次D_N+1-D_N<0，D_N是对第一稳压管两端的电压采样值，N是正整数。

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