CN109142856A - 一种发动机的启动功率检测装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种发动机的启动功率检测装置，其特征在于，所述启动功率检测装置包括基座，所述基座的顶面上设有起动机头安置孔，所述起动机的起动机头伸入所述起动机头安置孔内，并固定安装在所述基座上；还包括一电池检测单元、一通信单元、一传感检测单元、一示警单元、通信线及列车线；该电池检测单元用于测量车辆电池的工况参数并将测得的工况参数发送至该通信单元，工况参数包括以下参数中的至少一种：车辆电池的单体电压、总电压、电流、剩余电量、绝缘电阻和温度。
Description
技术领域
本发明涉及发动机领域，特别涉及一种发动机的启动功率检测装置和方法。
背景技术
发动机需要起动机来启动，起动机的故障分为明显性故障和非明显性故障。起动机的明显性故障包括起动机内部线路、继电器触点、电机线圈电阻和绝缘等发生的电气故障和转子元件甩坏、换向器损坏、轴衬磨损等机械故障。起动机发生故障后，经过排除确定起动机属于非明显性故障时，维修人员通常先更换新的起动机，然后再将故障起动机寄给起动机厂商或回场，在起动机测试台上检测其功率，或解体进行检查维修。
寄回厂商或回场的起动机，在起动机测试台上检测后有一部分没有问题，导致无法分析故障原因，增加了厂家的三包费用或用户的维修费用；即使发现起动机确实有非明显性故障，起动机的维修费用高，维修时间长。并且，起动机在寄回厂商或回场途中包装简陋，很有可能在运输中受到二次伤害，使原本没有故障的起动机变得有故障了。
随着新能源汽车的兴起，出现了一波过渡的混动汽车，这一类汽车的启动功率也不是很好测试。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中缺陷，通过在现场通过检测装置和检测线束测量起动机的空载电流和电压，计算其空载功率就可以快速诊断起动机的故障。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种发动机的启动功率检测装置，其特征在于，所述启动功率检测装置包括基座，所述基座的顶面上设有起动机头安置孔，所述起动机的起动机头伸入所述起动机头安置孔内，并固定安装在所述基座上；
还包括一电池检测单元、一通信单元、一传感检测单元、一示警单元、通信线及列车线；
该电池检测单元用于测量车辆电池的工况参数并将测得的工况参数发送至该通信单元，工况参数包括以下参数中的至少一种：车辆电池的单体电压、总电压、电流、剩余电量、绝缘电阻和温度；该通信单元用于将接收到的工况参数通过通信线传输至该示警单元；该传感检测单元用于检测车辆电池所处工作环境的环境物理量，并将检测到的环境物理量通过列车线传输至该示警单元，环境物理量包括以下参数中的至少一种：烟雾浓度、温度、电路中预设节点处的电流；该示警单元用于接收环境物理量和工况参数，并输出示警信息。
进一步的，所述起动机通过压块固定在所述基座上，所述压块包括起动机安装部和检测装置安装部，所述检测装置安装部上设有安装孔，所述起动机安装部压在所述起动机上，并通过所述安装孔将所述起动机固定在所述基座上。
所述电池检测单元采用对电路模拟量的数值测量以得到工况参数，该传感检测单元采用传感技术检测得到环境物理量。
进一步的，所述通信线用于采用数据通信方式传输工况参数，该传感检测单元包括传感设备和一电流脉冲发生器，传感设备用于检测环境物理量并发送至该电流脉冲发生器，该电流脉冲发生器用于接收环境物理量、并通过列车线输出频率电流脉冲至该示警单元；
进一步的，所述传感设备包括烟雾传感器、电流传感器和感温电缆，烟雾传感器和电流传感器采用常闭接点和该电流脉冲发生器相连。
进一步的，所述示警单元包括用于输出示警信息的一视觉报警器和一听觉报警器。
进一步的，所述视觉报警器包括一显示屏，该听觉报警器包括一蜂鸣器。
一种发动机的启动功率检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将启动功率检测装置固定在起动机上；使用检测线束完成起动机检测电路的连接；
(2)检测起动机空载时的启动电流和启动电压以及机身温度，并计算实际启动功率；
(3)通过计算所述实际启动功率和所述起动机的额定功率的差值，如果差值超过所述起动机的额定功率的预定比例且机身温度在合理范围，则判断所述起动机存在故障，否则判断所述起动机无故障。
进一步的，所述检测电路的连接包括将检测线束的红色大电源线的一端与电瓶的正极连接，另外一端与所述起动机的大电源接线端连接；将检测线束的小控制线的一端与所述起动机的小控制端连接；将检测线束的黑色地线的一端与所述电瓶的负极连接，另一端与所述起动机的外壳连接。
进一步的，所述预定比例为20％。
进一步的，所述合理范围为-40℃-95℃。
有益效果：(1)本发明的启动功率检测方法可以在现场快速检测起动机的空载启动电流和电压，并准确判断起动机是否存在非明显性故障，无需将起动机寄回厂家或回场进行检测，提高了故障诊断效率，降低了厂家的三包费用或用户的维修费用。并且本发明的启动功率检测装置结构简单，加工成本低。
(2)在采样环节、数据传输环节和示警环节设计了异种结构容错机制，在安全监测中的各个环节可能出现的单一设备故障均不会导致本发明的系统的安全监测失效，在能够可靠地检测到电池存在故障或故障风险的情况并及时发出报警，显著提高列车电池安全检测的可靠性，能够有效地监控轨道交通车辆蓄电池的运行安全，防止发生蓄电池过热、燃烧、无法供电等多种类型的事故，保障了车辆及乘客在应急情况下的安全。
(3)本发明不仅可以对汽车的发动机进行启动功率检测，而且可以对电动车的电池箱进行功率检测，适用范围更广，可以覆盖市面上所有的汽车，尤其是混动汽车。
附图说明
图1是本发明的启动功率检测装置结构图；
图2是本发明的压块的立体图；
图3是本发明的检测线路示意图。
图4为本发明一较佳实施例的监测系统的结构示意图。
图5为本发明一较佳实施例的监测系统中传感数据采集单元的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例1：
本发明的启动功率检测装置包括基座1和压块5。如图1所示，基座1的顶面上设有起动机头安置孔11和起动机定位孔12。如图2所示，压块5呈“Z”形，包括起动机安装部54和检测装置安装部55，检测装置安装部55上设有安装孔551。
确定起动机故障属于非明显性故障后，将起动机从发动机上拆卸下来并在拆卸现场提供启动功率检测装置。
安装时，将拆下的起动机头伸入起动机头安置孔11内，并将压块5的起动机安装部压在起动机的相应部件上，且检测装置安装部55的安装孔551对准起动机定位孔12，并通过螺栓将起动机固定在基座1上。
如图3所示，检测前，使用检测线束将起动机2和电瓶3连接在一起。检测线束包括红色大电源线、小控制线和黑色地线。将红色大电源线的一端与电瓶3的正极连接，另外一端与起动机2的大电源接线端S2连接。将小控制线的一端与起动机的小控制接线端S1连接；将黑色地线的一端与电瓶3的负极连接，另一端与起动机2的外壳接线端S3连接。
然后，将电流钳表钳在红色大电源线的钳线处P。
完成电路连接后，按下电流钳表的气动按钮，观察起动机空载时的启动瞬间的启动电流和启动电压值，通过公式P＝U*I，计算出起动机空载时的启动功率。
最后，将计算出的启动功率与起动机铭牌上的额定功率相比较，如果二者的差值超过起动机的额定功率的15％,则判断起动机存在故障，如果差值是额定功率的15％-20％，则判断起动机的启动功率不足，如果差值大于额定功率的20％，则判断马达内部磨损过大；如果二者的差值小于起动机的额定功率的15％,则判断起动机无故障。
本发明的启动功率检测方法可以在现场快速检测起动机的空载启动电流和电压，并准确判断起动机是否存在非明显性故障，无需将起动机寄回厂家或回场进行检测，提高了故障诊断效率，降低了厂家的三包费用或用户的维修费用。并且本发明的启动功率检测装置结构简单，加工成本低。
实施例2：
本实施例与之前的区别在于，通用一种电动车电池的功率检测装置，参考图4所示，本发明一较佳实施例的车辆电池安全监测系统包括2个电池箱以及位于两端的两个司机室，两个示警终端分别位于两个司机室内，每个电池箱均设有一组蓄电池。由于针对各个电池箱的电池安全检测完全相同，因此以下仅针对一个电池箱的电池安全检测所涉及的设备进行说明。该车辆电池安全监测系统还包括电池检测单元101、通信单元102、传感检测单元、一路通信线401及两路列车线402、403。其中，传感检测单元包括传感数据采集单元103、烟雾传感器104、感温电缆105和电流传感器106。
如图4所示，在电池箱1内，电池检测单元101和通信单元102相连，烟雾传感器104、感温电缆105、电流传感器106分别和传感数据采集单元103相连。示警终端301安装在列车前端司机室，另一示警终端安装在列车后端司机室，传感数据采集单元103通过列车线402、403和示警终端相连。通信单元102则通过通信线401和示警终端相连。
在电池箱内，电池检测单元101完成对蓄电池详细的运行参数的测量，本实施例中，运行参数包括单体电池电压、蓄电池总电压、蓄电池总电流、剩余电量、绝缘电阻和电池温度。
烟雾传感器104装于蓄电池上方，位置上对准蓄电池的泄放阀或安全阀，用于探测蓄电池产生的烟雾。烟雾传感器104的输出为开关量，设置为继电器常闭接点，若蓄电池过热或阴燃而产生烟雾，从蓄电池泄放阀或安全阀或其他部位逸出，进入烟雾传感器104。当烟雾浓度被烟雾传感器104感应到，则烟雾传感器104的输出报警接点断开，向传感数据采集单元103发出烟雾报警信号。
感温电缆105缠绕于蓄电池外壳和输出端子，完成蓄电池过热检测。感温电缆105是一类温度敏感型的特制传感器。当电缆某处受热温度上升时，高温会破坏芯线之间的绝缘材料，进而使得两根芯线呈现短路状态。因此，缠绕于蓄电池外壳和输出端子的感温电缆105，能够检测处蓄电池本体是否过热，同时还可以检测输出端子是否过热。由于蓄电池端子和导线连接，多采用螺栓固定。在列车车载的频繁振动环境下，螺栓容易松动。若螺栓松动，导致导线和端子接触不良，接触电阻增大。在蓄电池总电流不变的情况下，根据电流做功的公式W＝I2R可知，接触面产生的热量增加，温度上升，而温度上升导致端子的电阻进一步增大，发热更加严重，形成正反馈。这最终就会导致接触面迅速发热，甚至端子熔化。因此，感温电缆105能够有效检测端子是否发热，在发热早期即探测出此种故障隐患。
电流传感器106和传感数据采集单元103连接，其电流测量端串联在蓄电池主回路，检测流过的蓄电池的总电流，防止蓄电池过流损坏，并预防由于过流发热引发蓄电池燃烧等严重事故。电流传感器106检测总电流的过流现象，当检测到过流现象时传感器的常闭接点断开，向传感数据采集单元103发出过流报警信号。
所述传感数据采集单元103连接烟雾传感器104、感温电缆105和电流传感器106，感知蓄电池工况是否异常，并实时检测烟雾传感器104、电流传感器105的连线是否完好。传感数据采集单元经过所述列车线402和所述示警终端相连。
如图5所示，本实施例的传感数据采集单元103主要由电流脉冲发生器、电子开关和直流电源组成。电流脉冲发生器具有3个控制输入，分别为控制输入51、控制输入52和控制输入53。控制输入51连接烟雾传感器，控制输入52连接感温电缆，控制输入53连接电流传感器。其中，电流脉冲发生器通过电路设计将其特性调整为如表1所示。
表1电流脉冲发生器功能示意表
电流脉冲发生器的输出驱动电子开关，其输出为高电平时，电子开关导通，直流电源经过电子开关、列车线402和示警终端构成闭合回路，产生电流。而当其输出为低电平时，电子开关断开，直流电源被禁止向外输出，列车线402和示警终端均无电流。电流脉冲发生器输出f0～f7共计8种频率脉冲控制电子开关导通或截止，将直流电源的输出电流调制成相应频率脉冲，经列车线传送至示警终端。
具体地，当蓄电池工作正常时，所述烟雾传感器104报警常闭接点闭合，且所述感温电缆105开路，且所述电流传感器106报警常闭接点闭合。同时，所述传感数据采集单元103工作正常，且烟雾传感器104至传感数据采集单元连接导线完好，且电流传感器106至传感数据采集单元连接导线完好，在这样的情况下，传感数据采集单元103输出f0频率的电流脉冲，经过所述列车线传递至所述示警终端。若蓄电池产生烟雾，触发所述烟雾传感器报警常闭接点断开，则传感数据采集单元发送频率f1电流脉冲；若蓄电池过热，触发所述感温电缆短路，则传感数据采集单元发送频率f2电流脉冲；若蓄电池过电流，触发所述电流传感器，其常闭接点会断开，则传感数据采集单元发送频率f3电流脉冲；若烟雾传感器和感温电缆同时被触发，则传感数据采集单元发送频率f4电流脉冲；若烟雾传感器和电流传感器同时被触发，则传感数据采集单元发送频率f5电流脉冲；若感温电缆和电流传感器同时被触发，则传感数据采集单元发送频率f6电流脉冲；若烟雾传感器、感温电缆和电流传感器同时被触发，则传感数据采集单元发送频率f7电流脉冲。
所述示警终端解析接收的串行通信数据，显示电池各项参数，并决定是否触发报警。示警终端和通信单元102直接的串行通信采用安全通信协议，也具有故障导向安全的特征。当通信单元102工作正常时，定时向示警终端301发送测量数据。示警终端301若在规定时间内未收到通信单元102、202的数据，则视为通信单元102故障或通信线401断开，将提示设备故障，请司乘人员注意。
若列车线402、403完好，且传感数据采集单元均工作正常，则示警终端能接收到f0频率的电流脉冲，提示无报警，设备正常。若接收到f1～f7频率的电流脉冲，则示警终端发出相应报警。若列车线402、403中断，示警终端无法接收到电流脉冲，则提示设备故障。
示警终端采用声光组合示警。本实施例采用的实施方式是将LCD液晶显示器、LED报警指示灯等视觉器件和蜂鸣器等听觉器材进行组合。采用声光两种组合构成冗余，当其中一种器材失效时，只要另一种示警器材未同时失效，则示警终端仍能维持示警功能。根据可靠性理论，两种器材同时失效的概率远小于一种器材的失效概率。因此所述的声光组合示警有效地提高了示警单元的可靠性。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种发动机的启动功率检测装置，其特征在于，所述启动功率检测装置包括基座，所述基座的顶面上设有起动机头安置孔，所述起动机的起动机头伸入所述起动机头安置孔内，并固定安装在所述基座上；
还包括一电池检测单元、一通信单元、一传感检测单元、一示警单元、通信线及列车线；
该电池检测单元用于测量车辆电池的工况参数并将测得的工况参数发送至该通信单元，工况参数包括以下参数中的至少一种：车辆电池的单体电压、总电压、电流、剩余电量、绝缘电阻和温度；
该通信单元用于将接收到的工况参数通过通信线传输至该示警单元；
该传感检测单元用于检测车辆电池所处工作环境的环境物理量，并将检测到的环境物理量通过列车线传输至该示警单元，环境物理量包括以下参数中的至少一种：烟雾浓度、温度、电路中预设节点处的电流；
该示警单元用于接收环境物理量和工况参数，并输出示警信息。
2.根据权利要求1所述的发动机的启动功率检测装置，其特征在于，所述起动机通过压块固定在所述基座上，所述压块包括起动机安装部和检测装置安装部，所述检测装置安装部上设有安装孔，所述起动机安装部压在所述起动机上，并通过所述安装孔将所述起动机固定在所述基座上；
所述电池检测单元采用对电路模拟量的数值测量以得到工况参数，该传感检测单元采用传感技术检测得到环境物理量。
3.根据权利要求1所述的发动机的启动功率检测装置，其特征在于，所述通信线用于采用数据通信方式传输工况参数，该传感检测单元包括传感设备和一电流脉冲发生器，传感设备用于检测环境物理量并发送至该电流脉冲发生器，该电流脉冲发生器用于接收环境物理量、并通过列车线输出频率电流脉冲至该示警单元。
4.根据权利要求1所述的发动机的启动功率检测装置，其特征在于，所述传感设备包括烟雾传感器、电流传感器和感温电缆，烟雾传感器和电流传感器采用常闭接点和该电流脉冲发生器相连。
5.根据权利要求1所述的发动机的启动功率检测装置，其特征在于，所述示警单元包括用于输出示警信息的一视觉报警器和一听觉报警器。
6.根据权利要求1所述的发动机的启动功率检测装置，其特征在于，所述视觉报警器包括一显示屏，该听觉报警器包括一蜂鸣器。
7.一种发动机的启动功率检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将启动功率检测装置固定在起动机上；使用检测线束完成起动机检测电路的连接；
(2)检测起动机空载时的启动电流和启动电压以及机身温度，并计算实际启动功率；
(3)通过计算所述实际启动功率和所述起动机的额定功率的差值，如果差值超过所述起动机的额定功率的预定比例且机身温度在合理范围，则判断所述起动机存在故障，否则判断所述起动机无故障。
8.根据权利要求7所述的发动机的启动功率检测方法，其特征在于，所述检测电路的连接包括将检测线束的红色大电源线的一端与电瓶的正极连接，另外一端与所述起动机的大电源接线端连接；将检测线束的小控制线的一端与所述起动机的小控制端连接；将检测线束的黑色地线的一端与所述电瓶的负极连接，另一端与所述起动机的外壳连接。
9.根据权利要求7所述的发动机的启动功率检测方法，其特征在于，所述预定比例为20％。
10.根据权利要求7所述的发动机的启动功率检测方法，其特征在于，所述合理范围为-40℃-95℃。
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2018
- 2018-09-13 CN CN201811065342.6A patent/CN109142856A/zh active Pending
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