CN108761339A - 一种汽车启动电池燃油经济性对比测试装置及对比方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车启动电池燃油经济性对比测试装置及对比方法，包括：在对比测试过程中将试验车驶上试验台，使试验车的两前驱动轮与两个滚筒机构接触，根据试验车的后轮位置安装挡块；并选择老化程度不同非铅酸电池和铅酸电池分组作为样本电池；将所述样本电池依次安装在试验车上，分别测试样本电池在不同工况下的燃油消耗量，并对同一工况下不同老化程度的非铅酸电池和铅酸电池的燃油消耗量进行对比；并对相同老化程度的非铅酸电池和铅酸电池在同一工况试验中的燃油消耗量进行对比。本发明提供的汽车启动电池燃油经济性对比测试装置及对比方法，其能够以铅酸电池为基准，将替代电池与铅酸电池的燃油经济性进行对比评价。

Description

一种汽车启动电池燃油经济性对比测试装置及对比方法

技术领域

本发明属于汽车启动电池燃油经济性技术领域，特别涉及一种汽车启动电池燃油经济性对比测试装置及对比方法。

背景技术

汽车启动电池是汽车上的一个重要部件，主要起到为汽车启动和汽车照明等设备提供能量以及保护汽车电器等作用。铅酸电池有着较长的使用历史，现有的相关技术已经比较成熟，性价比高，使用非常广泛。但铅酸电池中含有铅等重金属以及硫酸，在生产、使用及维护过程中如发生铅、酸泄漏则会对环境及人体产生危害。随着环保力度的加强，铅酸电池的生产与使用也受到更加严格的管制。因此，可考虑选用其它性能优异更加环保的电池作为铅酸电池的替代产品。以锂离子电池为例，其拥有许多优势。首先，锂离子电池能量密度高，相同质量情况下能够储存更高的能量，电池生产、使用过程中所产生的有毒有害重金属和其它有害物质相对更少，更加绿色环保。并且，锂离子电池自放电率低，即使一年不使用也可以保持一定的电量，循环寿命长。相对于铅酸电池，其充电还原率较高，能量利用更加充分。

采用非铅酸电池来替代铅酸电池，燃油经济性也是需要考虑的一方面，但目前的研究中对于非铅酸电池替代铅酸电池作为汽车启动电池在整个使用寿命内对汽车燃油经济性的贡献缺少相应的量化评价。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种汽车启动电池燃油经济性对比测试装置，其能够在不对试验场地进行适应性改造的前提下完成装置的布置和安装，适用于不同车型的汽车的启动电池燃油消耗量对比试验。

本发明的目的之二是提供一种汽车启动电池燃油经济性对比方法，其能够以铅酸电池为基准，将替代电池与铅酸电池的燃油消耗量进行对比。

本发明提供的技术方案为：

一种汽车启动电池燃油经济性对比测试装置，包括：

试验台，其一端横向设有水平凹槽；

第一滚筒机构，其沿所述试验台横向可转动的设置在所述水平凹槽中；

第二滚筒机构，其与所述第一滚筒机构并列设置在所述水平凹槽中；

测功装置；

惯性模拟机构，其一端与所述测功装置连接，另一端与所述第一滚筒机构连接；

举升机构，其设置在所述滚筒机构的下侧；

摩擦块，其设置在所述举升机构上；

其中，所述摩擦块在所述举升机构的带动下选择性的与所述滚筒机构接触或分离；

多个挡块，其沿所述试验台横向可拆卸的设置在所述试验台的另一端。

优选的是，所述试验台上开设多排螺纹孔，所述挡块可通过连接在不同的螺纹孔上调节挡块之间纵向和横向的距离。

优选的是，所述水平凹槽的两端固定设置横梁，所述横梁上固定安装轴承安装座，所述滚筒机构的中心轴通过轴承连接在所述轴承安装座上。

优选的是，所述举升机构包括：

举升板，其设置在所述第一滚筒机构和所述第二滚筒机构之间；

锁止板，其与所述举升板平行设置在所述举升板下方，并位于所述举升板的两端；所述锁止板与所述举升板之间通过连接杆固定连接；

举升气囊，其设置在所述举升板下方，所述举升气囊与空压机连通。

优选的是，所述摩擦块对称设置在所述锁止板的两侧，并分别与所述第一滚筒机构及所述第二滚筒机构相匹配。

一种汽车启动电池燃油经济性对比方法，使用所述的汽车启动电池燃油经济性对比测试装置，包括如下步骤：

步骤一、将试验车驶上试验台，使试验车的两前驱动轮与两个滚筒机构接触，根据试验车的后轮位置安装挡块；并选择老化程度不同非铅酸电池和铅酸电池分组作为样本电池；

步骤二、将所述样本电池依次安装在试验车上，分别测试所述试验车在冷、热启动工况下的总燃油消耗量、所述试验车在发动机在不同转速工况下的瞬时燃油消耗量和/或所述试验车在急加速工况下的总燃油消耗量；和/或

所述样本电池进行恒流放电至终截止电压，并将放电后的电池依次安装在试验车上，测试所述试验车在样本电池充电工况下的瞬时燃油消耗量；

步骤三、根据所述瞬时燃油消耗量，计算得到该电池在试验过程中总的燃油消耗量；

步骤四、根据所述步骤三中得到的总燃油消耗量及步骤二所测试的总燃油消耗量对同一工况下不同老化程度的非铅酸电池和铅酸电池的燃油消耗量进行对比；并对相同老化程度的非铅酸电池和铅酸电池在同一工况试验中的燃油消耗量进行对比。

优选的是，在所述步骤一中的样本电池包括：

第一组样本电池，其包括多个相同个数的全新非铅酸电池和全新的铅酸电池；

第二组样本电池，其包括多个相同个数的人工半老化非铅酸电池和人工半老化铅酸电池；

第三组样本电池，其包括多个相同个数的人工全老化非铅酸电池和人工全老化铅酸电池；

第四组样本电池，其包括多个自然半老化铅酸电池；以及

第五组样本电池，其包括多个自然全老化铅酸电池。

优选的是，所述的汽车启动电池燃油经济性对比方法还包括：对所述步骤一中的铅酸电池的电压、电阻、在不同电流下的充放电效率以及自然放电曲线进行测量，得到铅酸电池的电化学特性；并对相同老化程度的人工老化铅酸电池和自然老化铅酸电池的电化学特性和在不同工况下燃油消耗量进行对比。

优选的是，所述急加速工况为：将试验汽车的电器保持在固定输出功率状态，迅速踩下油门踏板使汽车发动机从怠速状态升至一定转速，之后松开油门踏板，汽车恢复怠速状态。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供的汽车启动电池燃油经济性对比测试装置及对比方法，能够实现以铅酸电池为基准对替代电池的燃油经济性进行对比评价。

2、本发明提供的汽车启动电池燃油经济性对比方法可对整个使用寿命内的启动电池燃油经济性进行对比；通过测试试验车在安装全新非铅酸电池、人工半老化非铅酸电池、人工全老化非铅酸电池、全新铅酸电池、人工半老化铅酸电池、人工全老化铅酸电池、自然半老化铅酸电池、自然全老化铅酸电池下的燃油消耗量，对比不同老化程度下两种启动电池的燃油经济性差异。

3、本发明的汽车启动电池燃油经济性对比方法中包含多种测试工况，包括了冷、热启动工况、充电工况、发动机定转速工况、急加速工况，全面对比两种电池的燃油经济性。

4、本发明提供的汽车启动电池燃油经济性对比测试装置，不受外界环境的影响，在惯性模拟机构中对飞轮进行更换便可实现对不同的汽车转动惯量和平移质量产生的惯量的模拟，并能够模拟多种汽车行驶的路面情况，试验过程中能严格控制各种变量，适用于不同工况下的汽车启动电池性能的对比试验。

5、本发明提供的汽车启动电池燃油经济性对比测试装置，组装方便，安装试验台时不需要对试验场地进行适应性改造，避免对地面造成破坏，对安装环境要求较低，成本较低，具有应用普遍性。

附图说明

图1为本发明所述的汽车启动电池燃油经济性对比测试装置总体结构示意图。

图2为本发明所述的U型箱体结构示意图。

图3为本发明所述的举升机构与滚筒配合示意图。

图4为本发明所述的安全挡块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明提供了一种汽车启动电池燃油经济性对比测试装置，其包括试验台100、油箱200、置物架300、智能油耗仪400、回油处理器500、冷却水循环机600、飞轮机构700、电涡流测功机800及控制柜。

所述试验台100固定设置在水平地面上，其包括试验台前部110、试验台中部120、试验台后部130。试验台前部110和试验台后部130是用铸铁构件搭建而成的平台，且试验台前部110和试验台后部130具有相同高度。试验台前部110和试验台后部130的端部分别有斜坡，以便于试验车驶上和驶下试验台100。试验台后部130上开设多排螺纹孔131，多个安全挡块132通过螺栓连接在所述螺纹孔131上。如图4所示，安全挡块132由铸铁块与矩形钢管焊接而成，矩形钢管上开设多个螺栓孔，以对应所述螺纹孔131。4个安全挡块132分别安装在实验车后轮的前后两侧，对试验车后轮起到阻挡定位作用，以固定试验车在试验台100上的位置。可以通过选择连接不同的螺纹孔131的组合，调节安全挡块132纵向和横向之间的距离来配合不同轴距和不同轮距汽车的试验。

如图2所示，试验台中部120包括U型箱体结构121，其沿横向贯通固定设置在所述试验台前部110和试验台后部130之间。两个主滚筒122，其中心轴通过联轴器连接，并沿所述试验台100的横向设置在所述U型箱体结构121中；主滚筒122在表面进行金属喷涂处理，使表面附着系数大于0.7。两个从动滚筒123，其中心轴通过联轴器连接，并与所述主滚筒122并列设置在所述U型箱体结构121中；从动滚筒123表面不用金属喷涂进行处理。纵向C型梁124，其沿试验台100的纵向固定设置U型箱体结构121中，所述纵向C型梁124为4个，分别对应左右两侧的滚筒端部设置。所述C型梁124的上侧固定设有轴承座，所述轴承座中安装轴承，所述主滚筒122和所述从动滚筒123的两端中心轴分别连接在所述轴承中。在所述纵向C型梁124和所述U型箱体结构121的底面之间设有竖向加强梁125。导向柱126，其竖直设置，导向柱126下端固定连接在U型箱体结构121上，中部与所述纵向C型梁124固定连接，上端为自由端。所述U型箱体结构121的两侧壁上端分别设有对称向内延伸的外伸板127，所述外伸板127为4个，分别与所述主滚筒122及从动滚筒123一一对应，以便于汽车驶上滚筒，落入两个滚筒之间。

飞轮机构700其包括飞轮及支架，飞轮的一端通过联轴器或其他传动装置连接电涡流测功机800，飞轮机构700的另一端通过联轴器或其他传动装置与主滚筒122的中心轴连接；飞轮机构700能够实现不同车型旋转质量产生的转动惯量及平移质量产生的惯量的模拟；电涡流测功机800用于模拟汽车道路行驶所受阻力，其中，飞轮可根据所需惯量的不同进行更换。

如图3所示，两个举升机构，其对应左右两侧的滚筒设置在所述U型箱体结构121中，所述举升机构由举升气囊(图中未示出)，举升板910、连接杆920、锁止板930、摩擦块940等构件组成。所述举升板910设置在主滚筒122和所述从动滚筒123之间，其两端设有通孔，并通过所述通孔套设在导向柱126上，导向柱126可以对举升机构进行导向和防止试验车侧向移动驶出试验台。所述举升板910的两端分别通过连接杆920固定连接锁止板930，所述锁止板930的前后两侧对称设置与所述主滚筒122和所述从动滚筒123相匹配的摩擦块940。所述举升板910下侧设有举升气囊(图中未示出)，所述举升气囊位于同一举升板910连接的两个锁止板930之间，且所述举升气囊连接空压机。通过举升气囊的充放气，使两举升板910沿导向柱126上下移动，由于锁止板930通过连接杆920与举升板910连接，锁止板930与举升板910同步上下移动，当举升板910上升到一定高度时，锁止板930上的摩擦块940与滚筒接触，产生阻碍滚筒转动的摩擦力，锁止滚筒。

置物架300有三层，上、下两层大约有150cm高度差，中、下两层大约有100cm高度差。上、中、下层分别放置油箱200、智能油耗仪400、回油处理器500。油箱200利用重力向智能油耗仪400提供燃油，智能油耗仪400测量试验车所消耗燃油，回油处理器500提供动力将燃油输送给试验车。冷却水循环机600与回油处理器500连接，对发动机回油进行冷却。

本发明还提供了一种汽车启动电池燃油经济性对比方法，以对某一微型客车选用锂离子电池与铅酸电池进行燃油经济性的对比测试，对所述对比方法进行详细说明，其具体步骤如下：

步骤一、在室温条件下分别对3个全新锂离子电池(LB1，LB2，LB3)和3个全新的铅酸电池(QB1，QB2，QB3)，用固定电流对其进行恒流充电至最高截止电压。充电完成后在同样的环境条件下，以额定放电电流对其进行恒流放电至终止电压。充放电过程结束后，让电池静置20分钟恢复稳定状态后进行下一次充放电处理，上述过程循环250次完成对电池人工半老化处理。在室温条件下，分别对3个全新锂离子电池(LC1，LC2，LC3)和3个全新的铅酸电池(QC1，QC2，QC3)用固定电流对电池进行恒流充电至最高截止电压。充电完成后在同样的环境条件下，以额定放电电流对电池进行恒流放电至终止电压。充放电过程结束后，让电池静置20分钟恢复稳定状态后进行下一次充放电处理，上述过程循环500次完成对电池的全老化处理。

步骤二、分别对步骤一中处理过的人工半老化锂离子电池(LB1，LB2，LB3)、人工半老化铅酸电池(QB1，QB2，QB3)、人工全老化锂离子电池(LC1，LC2，LC3)、人工全老化铅酸电池(QC1，QC2，QC3)及3个全新锂电池(LA1，LA2，LA3)、3个全新铅酸电池(QA1，QA2，QA3)、3个实际使用2年的铅酸电池(自然半老化铅酸电池)(QD1，QD2，QD3)、3个实际使用接近报废的铅酸电池(自然全老化铅酸电池)(QE1，QE2，QE3)的电压，内阻，在不同电流下的充放电效率，以及自然放电曲线进行测量，得到电池的电化学特性。

步骤三、开启测功装置，卸下试验台后部上所有的安全挡块，利用举升机构中的举升气囊将举升板和锁止板沿导向柱向上平移一段距离，利用摩擦块与滚筒接触完成对所有滚筒的锁止。使微型客车从试验台后部的斜坡上驶上试验台，当行驶至微型客车的两前驱动轮置于举升板上时停车。再利用举升气囊带动举升板和锁止板下移，最终使得两驱动轮分别与两个滚筒接触，而与举升板有一定空隙，并完成摩擦块与滚筒分离，解除对滚筒的锁止。根据微型客车此时后轮所处的位置，选用合适的螺纹孔安装四个安全挡块，使得安全挡块能与汽车后轮进行配合保障试验过程中的安全。完成智能油耗仪和回油处理器与微型客车的连接，回油处理器与冷却水循环装置的连接，油箱与智能油耗仪的连接。

将步骤二中所述全部电池依次安装在试验车上进行试验，试验内容为：对汽车进行冷车启动，汽车启动后将发动机熄火，等待发动机冷却至室温后再进行打火启动。循环上述打火—熄火—发动机冷却至室温—打火过程100次。冷车启动完成后将汽车启动，使汽车处于怠速状态。汽车怠速运行一定时间处于稳定状态后熄火，等待15秒后打火启动汽车，汽车启动后熄火，等待15s后再进行打火启动。循环上述打火—熄火—等待15s—打火过程300次，记录试验开始时和结束时智能油耗仪中的油量，用开始时的油量减去结束时的油量得到试验过程中总的燃油消耗量。

步骤四、将步骤二中所述全部电池进行恒流放电至终截止电压，然后再将所有电池依次安装在试验车上进行试验，试验内容为：关闭汽车上大灯、空调、音响等较大功率用电器。选择合适的档位，使试验车分别在怠速、发动机转速1500±50转、发动机转速3000±50转的工况下运行直至电池电压达到高截止电压，在整个试验过程中利用相机每隔30s对智能油耗仪的显示屏进行一次拍摄，记录下此时的瞬时燃油消耗量等相关数据。

步骤五、将步骤二中所述全部电池依次安装在试验车上进行试验，试验内容为：将汽车的大灯、音响、空调打开，并使其在试验过程中大致保持在同一工作强度进行工作。选择合适的档位，使试验车分别在怠速、发动机转速1500±50转、发动机转速3000±50转的工况下运行8个小时，在整个试验过程中利用相机每隔60s对智能油耗仪的显示屏进行一次拍摄，记录下此时的瞬时燃油消耗量等相关数据。

步骤六、将步骤二中所述全部电池依次安装在试验车上进行试验，试验内容为：选择合适的档位，汽车处于怠速状态时迅速踩下油门踏板使汽车发动机转速从怠速状态升至3000转后松开油门踏板，汽车恢复怠速状态后再次迅速踩下油门踏板。循环上述怠速—迅速踩下油门踏板—发动机转速升至3000转—怠速过程100次，记录试验开始时和结束时智能油耗仪中的油量，用开始时的油量减去结束时的油量得到试验过程中总的燃油消耗量。

步骤七、根据步骤四、步骤五所测得的各样本电池在各个试验中的瞬时燃油消耗量，利用最小二乘法拟合每个电池在各个试验中的瞬时燃油消耗量—时间曲线。对瞬时燃油消耗量—时间曲线进行积分获得该电池在整个试验过程中总的燃油消耗量。将同一工况下，同一类型的三个电池样本所测得的总燃油消耗量取平均值作为该类型的电池在此工况下的总燃油消耗量。

步骤八、对相同老化程度的人工老化处理铅酸电池和自然老化铅酸电池的电化学特性和各种工况下的燃油消耗量进行对比，分析人工老化和自然老化电池之间的差异。

将同一工况下不同老化程度的锂离子电池的燃油消耗量进行对比分析，将同一工况下不同老化程度的铅酸电池的燃油消耗量进行对比，分析电池老化程度对燃油经济性的影响。

分别对同一老化程度的锂离子电池和铅酸电池在同一工况试验中的燃油消耗量进行对比，分析各种工况下两种电池的燃油经济性。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种汽车启动电池燃油经济性对比测试装置，其特征在于，包括：

试验台，其一端横向设有水平凹槽；

第一滚筒机构，其沿所述试验台横向可转动的设置在所述水平凹槽中；

第二滚筒机构，其与所述第一滚筒机构并列设置在所述水平凹槽中；

测功装置；

惯性模拟机构，其一端与所述测功装置连接，另一端与所述第一滚筒机构连接；

举升机构，其设置在所述滚筒机构的下侧；

摩擦块，其设置在所述举升机构上；

其中，所述摩擦块在所述举升机构的带动下选择性的与所述滚筒机构接触或分离；

多个挡块，其沿所述试验台横向可拆卸的设置在所述试验台的另一端。

2.根据权利要求1所述的汽车启动电池燃油经济性对比测试装置，其特征在于，所述试验台上开设多排螺纹孔，所述挡块可通过连接在不同的螺纹孔上调节挡块之间纵向和横向的距离。

3.根据权利要求2所述的汽车启动电池燃油经济性对比测试装置，其特征在于，所述水平凹槽的两端固定设置横梁，所述横梁上固定安装轴承安装座，所述滚筒机构的中心轴通过轴承连接在所述轴承安装座上。

4.根据权利要求2或3所述的汽车启动电池燃油经济性对比测试装置，其特征在于，所述举升机构包括：

举升板，其设置在所述第一滚筒机构和所述第二滚筒机构之间；

锁止板，其与所述举升板平行设置在所述举升板下方，并位于所述举升板的两端；所述锁止板与所述举升板之间通过连接杆固定连接；

举升气囊，其设置在所述举升板下方，所述举升气囊与空压机连通。

5.根据权利要求4所述的汽车启动电池燃油经济性对比测试装置，其特征在于，所述摩擦块对称设置在所述锁止板的两侧，并分别与所述第一滚筒机构及所述第二滚筒机构相匹配。

6.一种汽车启动电池燃油经济性对比方法，使用如权利要求1-5所述的汽车启动电池燃油经济性对比测试装置，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将试验车驶上试验台，使试验车的两前驱动轮与两个滚筒机构接触，根据试验车的后轮位置安装挡块；并选择老化程度不同非铅酸电池和铅酸电池分组作为样本电池；

步骤二、将所述样本电池依次安装在试验车上，分别测试所述试验车在冷、热启动工况下的总燃油消耗量、所述试验车在发动机在不同转速工况下的瞬时燃油消耗量和/或所述试验车在急加速工况下的总燃油消耗量；和/或

所述样本电池进行恒流放电至终截止电压，并将放电后的电池依次安装在试验车上，测试所述试验车在样本电池充电工况下的瞬时燃油消耗量；

步骤三、根据所述瞬时燃油消耗量，计算得到该电池在试验过程中总的燃油消耗量；

步骤四、根据所述步骤三中得到的总燃油消耗量及步骤二所测试的总燃油消耗量对同一工况下不同老化程度的非铅酸电池和铅酸电池的燃油消耗量进行对比；并对相同老化程度的非铅酸电池和铅酸电池在同一工况试验中的燃油消耗量进行对比。

7.根据权利要求6所述的汽车启动电池燃油经济性对比方法，其特征在于，在所述步骤一中的样本电池包括：

第一组样本电池，其包括多个相同个数的全新非铅酸电池和全新的铅酸电池；

第二组样本电池，其包括多个相同个数的人工半老化非铅酸电池和人工半老化铅酸电池；

第三组样本电池，其包括多个相同个数的人工全老化非铅酸电池和人工全老化铅酸电池；

第四组样本电池，其包括多个自然半老化铅酸电池；以及

第五组样本电池，其包括多个自然全老化铅酸电池。

8.根据权利要求7所述的汽车启动电池燃油经济性对比方法，其特征在于，还包括：对所述步骤一中的铅酸电池的电压、电阻、在不同电流下的充放电效率以及自然放电曲线进行测量，得到铅酸电池的电化学特性；并对相同老化程度的人工老化铅酸电池和自然老化铅酸电池的电化学特性和在不同工况下燃油消耗量进行对比。

9.根据权利要求7或8所述的汽车启动电池燃油经济性对比方法，其特征在于，所述急加速工况为：将试验汽车的电器保持在固定输出功率状态，迅速踩下油门踏板使汽车发动机从怠速状态升至一定转速，之后松开油门踏板，汽车恢复怠速状态。