專利名稱：一種汽車繼電器線圈釋放能量測試方法
技術領域：
本發(fā)明屬于汽車電子技術領域，特別涉及一種汽車繼電器線圈釋放能量測試方法。
背景技術：
繼電器線圈釋放所產(chǎn)生的能量會對整個電路系統(tǒng)造成沖擊，直接作用在驅(qū)動線圈的晶體三極管等元件上，導致其擊穿失效造成危險事故。當繼電器線圈由閉合到關斷的時瞬間，由于繼電器有電感的性質(zhì)，線圈會產(chǎn)生自激電壓來抑制電流的變化。線圈電流變化的越快，產(chǎn)生的反向電壓就越高。當釋放時，會在繼電器的低壓端產(chǎn)生一個瞬間的電壓尖峰，通常能達到線圈額定電壓的數(shù)十倍。驅(qū)動繼電器的元件由導通到關閉的瞬間，繼電器線圈會產(chǎn)生一個很大的自感電動勢與電源電壓疊加作用于驅(qū)動元件上，如果產(chǎn)生的能量大了就會很容易擊穿損壞驅(qū)動元件，故在繼電器出廠之間要對其釋放能量進行測試，保證產(chǎn)品合格。對于汽車繼電器，尤其需要對線圈釋放能量進行測試。根據(jù)上海大眾所要求的VW80932標準，一般DC12V繼電器線圈釋放的能量在3mJ之內(nèi)是很安全的，然而現(xiàn)有的測試方法，通常都不符合該標準的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種符合上海大眾所要求的VW80932標準的汽車繼電器線圈釋放能量測試方法。本發(fā)明的技術方案是，一種汽車繼電器線圈釋放能量測試方法，所述繼電器線圈接入測試電路，該測試電路包括第一 MOS管、第一穩(wěn)壓管和第一限流電阻，第一穩(wěn)壓管和第一限流電阻串聯(lián)形成的的串聯(lián)電路與第一 MOS管并聯(lián)，所述繼電器線圈的一端接16伏電源，另一端接所述第一 MOS管的漏極，第一限流電阻的一端與第一穩(wěn)壓管連接，另一端并接第一 MOS管的源極后接地，包括以下步驟:Al，對所述繼電器線圈作第一次吸合，待穩(wěn)定后斷開、釋放，測試電路對所述繼電器線圈的電流進行采樣，獲得平均電流值I ;A2，對所述繼電器線圈作第二次吸合，待穩(wěn)定后斷開、釋放，測試電路對所述繼電器線圈的電壓進行采樣，獲得平均電壓值U ;A3，計算所述繼電器線圈釋放能量E=UJteI (t) dt，其中t是所述繼電器線圈的釋放時長。所述步驟Al中，第一次接通第一 MOS管讓所述汽車繼電器吸合穩(wěn)定1.5S后，切斷第一 MOS管讓其釋放，以10 μ S的采樣速率對第一限流電阻的電壓進行連續(xù)不間斷的采樣，采樣值為電壓值，再除以第一限流采樣電阻的阻值得到平均電流值I，第一限流電阻的阻值是22歐姆；所述的步驟Α2中，所述的第一穩(wěn)壓管理論穩(wěn)壓值為51伏，當?shù)诙谓油ǖ谝?MOS管讓所述汽車繼電器吸合穩(wěn)定1.5S后，切斷第一 MOS管讓其釋放，對第一穩(wěn)壓管兩端連續(xù)多次采樣取平均值，得到平均電壓值U。所述的步驟A3中，所述的繼電器線圈的釋放時長t是在步驟Al中測量平均電流值I時，在第一限流電阻上連續(xù)采樣電壓值，當線圈釋放開始至該采樣電壓值小于0.05mV的時間長度；在所述的步驟A2中，平均電壓值U的穩(wěn)定的依據(jù)是采樣數(shù)據(jù)連續(xù)出現(xiàn)10次Dn+1-Dn〈0，Dn是對第一穩(wěn)壓管兩端的電壓采樣值，N是正整數(shù)。


圖1是本發(fā)明采用的測試電路原理圖其中，I—汽車繼電器，2—繼電器線圈，3—51伏穩(wěn)壓管，4——限流電阻，5-MOS 管。
具體實施例方式
本發(fā)明具體實現(xiàn)時可以基于一種對汽車繼電器線圈釋放產(chǎn)生能量測試的專用測試儀表。要求繼電器線圈為DC12V?？紤]到車載系統(tǒng)電壓波動范圍為9V-16V，所以在測試中設定在實際使用中有可能出現(xiàn)的最大電壓值16V加載在汽車繼電器線圈進行測試。該測試儀表用到的主要硬件包括:C8051R)05單片機自主研發(fā)的測試板，采用12位高精度的ADC采樣測試，ADC內(nèi)部參考電壓，每次采樣并處理一個數(shù)據(jù)為10 μ S。該儀表一鍵式啟動，測試過程和結(jié)果用液晶屏、指示燈顯示及蜂鳴器指示。本發(fā)明涉及的汽車繼電器線圈釋放能量為E，U為采用的51伏穩(wěn)壓管兩端的電壓，I為流過51伏穩(wěn)壓管的電流(如圖1)。因U在穩(wěn)壓管被擊穿時的變化程度很微小，電流的變化是非常明顯的，所以此儀表就重點對電流進行采樣。如同時對電流和電壓采樣會造成對采樣個數(shù)的影響，電流數(shù)據(jù)會損失較多，嚴重影響測試精度，故采取讓繼電器兩次吸合釋放的方法更精確的測試。第一次釋放測試其電流值，對其不間斷連續(xù)采樣；第二次釋放測試其電壓值，不間斷采樣，取平均值。穩(wěn)壓管為51V，限流電阻為22Ω，M0S管響應時間小于
8μ S，ADO+與ADO-是差動電壓采樣點，ADl+與ADl-是差動電流采樣點。實現(xiàn)步驟以及要點描述如下。1.第一次吸合穩(wěn)定后釋放，對電流進行采樣(ADl通道)，測出每個采樣點的電流值。具體過程是，接通MOS管讓繼電器吸合穩(wěn)定1.5S后，切斷MOS管讓其釋放，以IOyS的采樣速率對穩(wěn)壓管下面的限流電阻進行連續(xù)不間斷的采樣，采樣值為電壓值，再除以采樣電阻(22歐姆)就是其電流值，此時采集的是在AD轉(zhuǎn)換前的數(shù)字量。轉(zhuǎn)換公式為:U=2.43*DX/4096;其中U為AD轉(zhuǎn)化后的電壓值，DX為采樣的數(shù)字量值，2.43是單片機AD參考電壓值，4096是此單片機的ADC分辨率為12位，對應的數(shù)字量就是4096即212 (用12位2進制數(shù)表示)。再得出I=U/22 ;即電流值等于電壓值除以22歐姆的限流電阻。2.第二次吸合穩(wěn)定后釋放，測試出51伏穩(wěn)壓管兩端的平均電壓(AD0通道)。具體過程是，第二次再次接通MOS管讓繼電器吸合穩(wěn)定1.5S后，切斷MOS管讓其釋放，對穩(wěn)壓管兩端多次采樣取平均值，理論上穩(wěn)壓管應該恒定的51V，但實際穩(wěn)壓管會有略微波動，這樣會增加測試的準確性。U穩(wěn)壓管=(D (O) +D(I) +……+D (N)) / (N+1 )，當電壓波形由平穩(wěn)到突然急劇下降時，說明反向電壓已經(jīng)不能擊穿穩(wěn)壓管，也就是沒有電流流過穩(wěn)壓管。利用軟件編寫程序(相鄰的采樣數(shù)據(jù)連續(xù)出現(xiàn)10次dn+1-dn〈o)，判斷出這個轉(zhuǎn)折點位于整個采樣數(shù)組的位置，就能確定有效擊穿采樣個數(shù)，從而求出平均電壓值。3.對于所述繼電器線圈的釋放時長t的確定，方法是，每一個取樣點與時間坐標都會形成有一個圖形面積，可以分割成一個矩形和一個近似三角形。由于儀表對每個數(shù)據(jù)采樣并存儲正好需要10μ S，所以在計算每個矩形和三角形的底邊長均為10μ S。4.最后，汽車繼電器線圈釋放能量的計算是E=U* / OI (t) dt其中I，t積分曲線圖可以近似分割成若干個矩形和若干個近似三角形可得出以下公式:E=U ((S三角形總)+ (S矩形總))S 三角形總=1/2 (D(O)-DC I)) *tc+l/2 (D (I) -D (2)) *tc+......+1/2 (D(N_1 )_DN) *tcS 矩形總=D (I) *tc+D (2) *tc+......+D (N) *tc其中能量的單位為毫焦，D(O) D (N)為有效采樣數(shù)據(jù)，tc為10 μ S。5.關于采樣數(shù)據(jù)的處理，整個過程中采集到的數(shù)字量大于8認為是有效數(shù)據(jù)(0.05mV),同時當采集到數(shù)字量有10個連續(xù)不大于8的數(shù)據(jù)的時候，說明釋放過程已經(jīng)結(jié)束，這樣通過軟件判斷，第一個不大于8的數(shù)據(jù)的前面一個是DN的數(shù)據(jù)，即最后一個釋放有效數(shù)據(jù)。采用本發(fā)明的儀表的使用方法可以是:1.插上電源插座，開通電源。2.將被測繼電器線圈用儀表的兩個夾子線夾好，按下啟動進行測試。3.測試結(jié)束后自動判斷結(jié)果，合格亮綠燈，蜂鳴器快響三聲；不合格亮紅燈，蜂鳴器長響一聲。(能量<=3mJ判斷為合格)。
權利要求
1.一種汽車繼電器線圈釋放能量測試方法，所述繼電器線圈接入測試電路，該測試電路包括第一 MOS管、第一穩(wěn)壓管和第一限流電阻，第一穩(wěn)壓管和第一限流電阻串聯(lián)形成的的串聯(lián)電路與第一 MOS管并聯(lián)，所述繼電器線圈的一端接16伏電源，另一端接所述第一 MOS管的漏極，第一限流電阻的一端與第一穩(wěn)壓管連接，另一端并接第一 MOS管的源極后接地，其特征在于，包括以下步驟: Al，對所述繼電器線圈作第一次吸合，待穩(wěn)定后斷開、釋放，測試電路對所述繼電器線圈的電流進行采樣，獲得平均電流值I ; A2，對所述繼電器線圈作第二次吸合，待穩(wěn)定后斷開、釋放，測試電路對所述繼電器線圈的電壓進行采樣，獲得平均電壓值U ; A3，計算所述繼電器線圈釋放能量E=Ui^I (t) dt，其中t是所述繼電器線圈的釋放時長。
2.如權利要求1所述的汽車繼電器線圈釋放能量測試方法，其特征在于，所述步驟Al中，第一次接通第一 MOS管讓所述汽車繼電器吸合穩(wěn)定1.5S后，切斷第一 MOS管讓其釋放，以10 μ S的采樣速率對第一限流電阻的電壓進行連續(xù)不間斷的采樣，采樣值為電壓值，再除以第一限流采樣電阻的阻值得到平均電流值I，第一限流電阻的阻值是22歐姆； 所述的步驟Α2中，所述的第一穩(wěn)壓管理論穩(wěn)壓值為51伏，當?shù)诙谓油ǖ谝?MOS管讓所述汽車繼電器吸合穩(wěn)定1.5S后，切斷第一 MOS管讓其釋放，對第一穩(wěn)壓管兩端連續(xù)多次采樣取平均值，得到平均電壓值U ; 所述的步驟A3中，所述的繼 電器線圈的釋放時長t是在步驟Al中測量平均電流值I時，在第一限流電阻上連續(xù)采樣電壓值，當線圈釋放開始至該采樣電壓值小于0.05mV的時間長度； 在所述的步驟A2中，平均電壓值U的穩(wěn)定的依據(jù)是采樣數(shù)據(jù)連續(xù)出現(xiàn)10次Dn+1-Dn〈0，Dn是對第一穩(wěn)壓管兩端的電壓采樣值，N是正整數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車繼電器線圈釋放能量測試方法，該測試電路包括第一穩(wěn)壓管和第一限流電阻串聯(lián)形成的串聯(lián)電路與第一MOS管并聯(lián)，所述繼電器線圈的一端接16伏電源，另一端接所述第一MOS管的漏極，第一限流電阻的一端與第一穩(wěn)壓管連接，另一端并接第一MOS管的源極后接地，包括步驟A1，對所述繼電器線圈作第一次吸合，待穩(wěn)定后斷開、釋放，測試電路對所述繼電器線圈的電流進行采樣，獲得平均電流值I；A2，對所述繼電器線圈作第二次吸合，待穩(wěn)定后斷開、釋放，測試電路對所述繼電器線圈的電壓進行采樣，獲得平均電壓值U；A3，計算所述繼電器線圈釋放能量其中t是所述繼電器線圈的釋放時長。
文檔編號G01R31/327GK103197238SQ201310080218
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月13日 優(yōu)先權日2013年3月13日
發(fā)明者高煒, 汪海巖, 李晨, 袁堅 申請人:上海滬工汽車電器有限公司