專利名稱：車用電源的監(jiān)測預警方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明為一種車用電源的監(jiān)測預警方法及裝置，其是藉由大電流負載的瞬間放電，以獲得車用電源的并聯(lián)端的取樣電壓值，以進行長時間的監(jiān)測；其中，車用電源是包括一電池、一發(fā)電機或充電器。
再者，現(xiàn)有的車輛設備，并無法隨時監(jiān)測電池的供電狀況及發(fā)電機的充電狀況，因此，人們只有在無法發(fā)動車輛時，經由人工檢查，才得知電池的供電不足，且只有在電池壽命異?？s減時，經由技術人員的專業(yè)檢修及外接儀器的量測，才得知發(fā)電機的充電異常；故，在使用上，實有未盡理想之處。
02、本發(fā)明裝置所占的體積很小，故可長期安置在電源上，以隨時監(jiān)測電池的狀態(tài)。
03、本發(fā)明裝置因是與電池及發(fā)電機(或充電器)并聯(lián)，故亦可隨時監(jiān)測發(fā)電機或充電器是否正常。
04、本發(fā)明裝置可于系統(tǒng)內設定預警值，以提供早期預警，避免任憑電池的電力耗盡而發(fā)生其壽命異常縮減的狀況。
05、本發(fā)明裝置亦可將預警值設定為多段者，而進行多段式的預警顯示，以提供分階段的預警期。
本實用新型為達成上述目的及功效，其所采行的技術手段包括一種車用電源的監(jiān)測預警方法，該監(jiān)測預警方法包含以下的步驟(a)瞬間取樣的步驟，利用功率晶體做短時間的開關切換，且串聯(lián)一低電阻，以對待測電池進行瞬間的大電流負載放電，而測得一取樣電壓值，并依系統(tǒng)的設定而重復N次，使系統(tǒng)獲得N個取樣電壓值；
(b)數(shù)值計算的步驟，系統(tǒng)計算出取樣電壓的平均值；(c)數(shù)值比對的步驟，系統(tǒng)將步驟(b)所求取的平均值與設定的預警值相比對；(d)結果顯示的步驟，系統(tǒng)將步驟(b)數(shù)值計算的結果輸出至可供顯示的單元，且若步驟(c)的比對結果已達預警值，則即進行預警顯示；(e)間隔待測的步驟，依系統(tǒng)的設定時間，進行間隔時間的計時，以等待下一次的量測；且步驟(a)至步驟(d)為監(jiān)測過程，步驟(e)為待測過程；藉此，可長時間監(jiān)測電池狀態(tài)及充電狀況。
本發(fā)明的特征、技術手段、具體功能、以及具體的實施例，繼以圖式、圖號詳細說明如后
步驟5，是間隔待測的步驟，依系統(tǒng)的設定時間，進行間隔時間的計時，以等待下一次的量測；且步驟1至步驟4為監(jiān)測過程，步驟5為待測過程；藉此，可長時間監(jiān)測電池狀態(tài)及充電狀況是否異常。
此間應予說明者，步驟3的預警值，進一步可為多段設定者，則在執(zhí)行步驟3時，將可進行多段式的預警顯示，以提供分階段的預警期。
如圖2所示，是本發(fā)明方法的軟件流程示意圖；其中，該軟件流程10包括流程11，是系統(tǒng)開始，系統(tǒng)硬件中斷向量地址，為軟件程序的起始點；流程12，是系統(tǒng)初始化，系統(tǒng)緩存器及輸出入腳的初始化，以設定緩存器的初始值、打開中斷向量及定時器，并定義每一根輸出入腳的狀態(tài)及初始值；流程13，是系統(tǒng)設定預警值；流程14，是激活負載，激活功率晶體，以增加負載電流；流程15，是電壓的取樣偵測，瞬間取樣的偵測時間為T1，此外，系統(tǒng)可由電壓/電流的關系式換算，而求得此時的電流，故亦可為電流的取樣偵測；流程16，是關閉負載，關閉功率晶體，以去除負載電流；流程17，是取樣偵測次數(shù)的判定，若尚未完成N次取樣偵測的系統(tǒng)設定值時，則再次回到流程14，執(zhí)行下一次的取樣偵測，直到已完成N次取樣偵測的系統(tǒng)設定值時，即執(zhí)行流程18；流程18，是計算取樣電壓的平均值，亦可為計算取樣電流的平均值；流程18a，是數(shù)值比對，將流程18的結果與預警值相比對；流程18b，是控制顯示單元，并將流程18的結果輸出顯示，且若流程18a比對結果已達預警值，即執(zhí)行預警顯示；流程18c，是待測計時，定時器開始計數(shù)待測間隔的時間，且執(zhí)行下一流程19；流程19，是取樣偵測的周期判定，若定時器所計數(shù)的待測間隔時間尚未達到系統(tǒng)設定的T2值時，則再次回到流程18c，繼續(xù)計時，直到已達系統(tǒng)設定的T2值時，即再次回到流程14，執(zhí)行下一周期的取樣偵測；且流程14至流程19為取樣偵測的一周期，可為軟件流程10中的主回路。
此間應再予說明者，流程13的預警值，進一步可為多段設定者，則在執(zhí)行多段式的預警顯示，可提供分階段的預警期。
如圖2A所示，是本發(fā)明方法的取樣時間示意圖；如圖所示，X軸向為時間，Y軸向為電壓值；則根據(jù)本發(fā)明法，T1為進行電壓瞬間取樣的偵測時間(其中，T1值可為1000μsec以下，且較佳值為50μsec)，且T2為待測間隔的時間(亦可為結果顯示的時間)，意即在完成N次取樣偵測的系統(tǒng)設定值時，顯示結果才會更新，而T2亦才會重新計數(shù)，以達到自動循環(huán)操作的目的，進而能長時間監(jiān)測電池。
如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明法在較佳實施例中，該監(jiān)測預警裝置20是與待測電源30并聯(lián)，且待測電源30電源由一電池B2及一其它電源來源設備S1所并聯(lián)構成；該監(jiān)測預警裝置20包含一穩(wěn)壓電路21、一CPU22、一電壓取樣電路23、一電流負載控制電路24、及一燈號狀況顯示電路25等；其中該穩(wěn)壓電路21，是供應CPU22及工作電路的工作正常者，可輸出平穩(wěn)的電源；該CPU22，是控制整體的電路動作，由電壓或電流的偵測取樣，至儲存數(shù)據(jù)，至數(shù)值計算，至結果輸出等；該電壓取樣電路23，是每隔T2時間，CPU22即由此向待測電源取得電壓及電流的數(shù)據(jù)，再送到CPU22做處理；該電流負載控制電路24，是由CPU22依照軟件程序，控制加載電流負載，以測試待測電源30的輸出電能量(其瞬間電流可從1A～300A可調)；該燈號狀況顯示電路25，是由CPU22依照測量的結果，以不同的燈號顏色指出狀況；此裝置接上電池B2的電路時，電流經過穩(wěn)壓電路21，而使CPU22開始工作，CPU22在空載情形下，先取樣讀取電池B2的電壓，再以極短的取樣偵測時間T1，經由電流負載控制電路24加負載，并經由電壓取樣電路23取樣讀取此時電池B2的電壓；在待測間隔時間T2內，以取樣偵測時間T1連續(xù)取樣讀取電池電壓N次(N由2至4為最佳值)，關掉負載控制電路24后，再予以計算平均值，并將結果輸出送到燈號狀況顯示電路25指示燈號顯示狀況，以大電流負載放電讀取正確電池B2的電壓及內阻，且能達到省電的目的，俾利于長期的監(jiān)測或預警；其它電源來源設備S1，可為發(fā)電機或充電器者。
如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明法在第二實施例中，該監(jiān)測預警裝置，進一步可包含一電池極性逆向保護電路26、一聲音報警警告裝置電路27等；其中該電池極性逆向保護電路26，是避免正負極性接反所可能導致的損壞，因此，即使在電池極性逆向時，仍可確保本發(fā)明裝置的安全；該聲音報警警告裝置電路27，是由CPU22依照測量的結果，在危險時(例如電池低電壓時)，即以聲音警報指出狀況；當電池B2老化、損壞時，本發(fā)明裝置的第二實施例，除了燈號警告外，亦將可同時以聲音提供警訊。
如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明法在第三實施例中，該監(jiān)測預警裝置，進一步又可包含一電源狀態(tài)偵測電路28、一電表顯示裝置281、及一數(shù)字信號界面轉換器282等；其中該電源狀態(tài)偵測電路28，CPU22即由此向待測電源30取得測試電壓及電流的資料，以判斷待測電源30的狀況，再送到CPU22做處理；該電表顯示裝置281，是由CPU22依照測量的結果，以電表顯示數(shù)字指出狀況；該數(shù)字信號界面轉換器282，是由CPU22依照測量的結果，可經由界面與外界做溝通、連系；由于本發(fā)明裝置是并聯(lián)于電池B2及其它電源來源設備S1(可為發(fā)電機或充電器)上，因此，當有發(fā)電或充電的情形時，并聯(lián)端所量測到的電壓波形會明顯向上提升，藉此，即可判別除了電池B2外，是否有其它直流的電力來源，并可由CPU22來切換不同模式的偵測方式，以獲得最正確的數(shù)據(jù)；而當有發(fā)電或充電不良的情形時，并聯(lián)端所量測到的電壓波形將無法達到預期的上升值，藉此，即可由電源狀態(tài)偵測電路28判斷出待測電源30有發(fā)電或充電不良的狀況，并由CPU22做出燈號警告、或聲音警訊、或電表數(shù)字顯示，以提供早期預警，避免任憑電池的電力耗盡而發(fā)生其壽命異常縮減的狀況。
如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明法在第四實施例中，該監(jiān)測預警裝置，進一步又可包含一電池溫度偵測電路29、一電池溫度感知器291等；其中該電池溫度偵測電路29，是可由電池溫度感知器291量測出電池的溫度，再把資料經由CPU22對應電池溫度的特性曲線，以計算出精密的電池容量，而避免環(huán)境因素的影響所可能導致的偏差，并修正設定的預警值(因為，環(huán)境溫度會影響電池的曲線圖，如

圖10、圖11所示)；故，本發(fā)明裝置的第四實施例，可監(jiān)測電池B2溫度，并防止過充或過度放電。
如圖7至圖8A所示，本發(fā)明裝置較佳實施例的電路示意圖，如圖7所示，其中，Q1為功率晶體、R2為壓降組件、B3為待測電池、D4為LED指示器；本發(fā)明裝置實際測量的實驗圖表，如圖8、圖8A所示。
權利要求
1.一種車用電源的監(jiān)測預警方法，其特征在于該監(jiān)測預警方法包含以下的步驟(a)瞬間取樣的步驟，利用功率晶體做短時間的開關切換，且串聯(lián)一低電阻，以對待測電池進行瞬間的大電流負載放電，而測得一取樣電壓值，并依系統(tǒng)的設定而重復N次，使系統(tǒng)獲得N個取樣電壓值；(b)數(shù)值計算的步驟，系統(tǒng)計算出取樣電壓的平均值；(c)數(shù)值比對的步驟，系統(tǒng)將步驟(b)所求取的平均值與設定的預警值相比對；(d)結果顯示的步驟，系統(tǒng)將步驟(b)數(shù)值計算的結果輸出至可供顯示的單元，且若步驟(c)的比對結果已達預警值，則即進行預警顯示；(e)間隔待測的步驟，依系統(tǒng)的設定時間，進行間隔時間的計時，以等待下一次的量測；且步驟(a)至步驟(d)為監(jiān)測過程，步驟(e)為待測過程；藉此，可長時間監(jiān)測電池狀態(tài)及充電狀況。
2.根據(jù)權利要求1所述的車用電源的監(jiān)測預警方法，其特征在于，該預警值，進一步可為多段設定者，則在執(zhí)行步驟(d)時，將可進行多段式的預警顯示，以提供分階段的預警期。
3.一種車用電源的監(jiān)測預警方法，其特征在于該軟件流程包括(1)系統(tǒng)開始，系統(tǒng)硬件中斷向量地址，為軟件程序的起始點；(2)系統(tǒng)初始化，系統(tǒng)緩存器及輸出入腳的初始化，以設定緩存器的初始值、打開中斷向量及定時器，并定義每一根輸出入腳的狀態(tài)及初始值；(3)系統(tǒng)設定預警值；(4)激活負載，激活功率晶體，以增加負載電流；(5)電壓的取樣偵測，瞬間取樣的偵測時間為T1，系統(tǒng)可由電壓/電流的關系式換算，而求得此時的電流，故亦可為電流的取樣偵測；(6)關閉負載，關閉功率晶體，以去除負載電流；(7)取樣偵測次數(shù)的判定，若尚未完成N次取樣偵測的系統(tǒng)設定值時，則再次回到流程(4)，執(zhí)行下一次的取樣偵測，直到已完成N次取樣偵測的系統(tǒng)設定值時，即執(zhí)行流程(8)；(8)計算取樣電壓的平均值，亦可為計算取樣電流的平均值；(9)數(shù)值比對，將流程(8)的結果與預警值相比對；(10)控制顯示單元，并將流程(8)的結果輸出顯示，且且若流程(9)比對結果已達預警值，即執(zhí)行預警顯示；(11)待測計時，定時器開始計數(shù)待測間隔的時間；(12)取樣偵測的周期判定，若定時器所計數(shù)的待測間隔時間尚未達到系統(tǒng)設定的T2值時，則再次回到流程(11)，繼續(xù)計時，直到已達系統(tǒng)設定的T2值時，即再次回到流程(4)，執(zhí)行下一周期的取樣偵測；且流程(4)至流程(12)為取樣偵測的一周期，可為軟件流程中的主回路。
4.根據(jù)權利要求3所述的車用電源的監(jiān)測預警方法，其特征在于，該預警值，進一步可為多段設定者，則在執(zhí)行多段式的預警顯示，可提供分階段的預警期。
5.根據(jù)權利要求3所述的車用電源的監(jiān)測預警方法，其特征在于，該T1值，可為1000μsec以下，且較佳值為50μsec；該N值，是以2至4為最佳值。
6.一種車用電源的監(jiān)測預警裝置，該監(jiān)測預警裝置是與待測電源并聯(lián)，且包含一穩(wěn)壓電路、一CPU、一電壓取樣電路、一電流負載控制電路、及一燈號狀況顯示電路等；其特征在于該穩(wěn)壓電路，是供應CPU及工作電路的工作正常者，可輸出平穩(wěn)的電源；該CPU，是控制整體的電路動作，由電壓或電流的偵測取樣，至儲存數(shù)據(jù)，至數(shù)值計算，至結果輸出等；該電流負載控制電路，是由CPU依照軟件程序，控制加載電流負載，以測試待測電源的輸出電能量；該燈號狀況顯示電路，是由CPU依照測量的結果，以不同的燈號顏色指出狀況；該待測電源，是由一電池及一其它電源來源設備所并聯(lián)構成；藉此，每隔T2時間，CPU即以T1為瞬間取樣的偵測時間，經由電壓取樣電路向待測電源取得電壓及電流數(shù)據(jù)，以作處理，并可將量測結果輸出至燈號而顯示狀況，以利于長期的監(jiān)測或預警。
7.根據(jù)權利要求6所述的車用電源的監(jiān)測預警裝置，其特征在于，該其它電源來源設備，可為發(fā)電機或充電器者；該電流負載控制電路，其瞬間電流為從1A至300A可調。
8.根據(jù)權利要求6所述的車用電源的監(jiān)測預警裝置，其特征在于，該監(jiān)測預警裝置，進一步可包含一電池極性逆向保護電路、一聲音報警警告裝置電路等；其中該電池極性逆向保護電路，是避免正負極性接反所可能導致的損壞；該聲音報警警告裝置電路，是由CPU依照測量的結果，在電池低電壓及充電機故障時，以聲音警報指出狀況；藉此，當電池老化、損壞、或其它電源來源設備不良時，可以聲音提供警訊。
9.根據(jù)權利要求8所述的車用電源的監(jiān)測預警裝置，其中，該監(jiān)測預警裝置，進一步又可包含一電源狀態(tài)偵測電路、一電表顯示裝置、及一數(shù)字信號界面轉換器等；其特征在于該電源狀態(tài)偵測電路，CPU即由此向待測電源取得測試電壓及電流的資料，以判斷待測電源的狀況，再送到CPU做處理；該電表顯示裝置，是由CPU依照測量的結果，以電表顯示數(shù)字指出狀況；該數(shù)字信號界面轉換器，是由CPU依照測量的結果，可經由界面與外界做溝通、連系；藉此，可判別出是否有其它直流的電力來源，并可藉由CPU來切換不同模式的偵測方式，且可由電源狀態(tài)偵測電路判斷出待測電源有無發(fā)電或充電不良的狀況，并由CPU做出燈號警告、或聲音警訊、或電表數(shù)字顯示，以提供早期預警。
10.根據(jù)權利要求9所述的車用電源的監(jiān)測預警裝置，其中，該監(jiān)測預警裝置，進一步又可包含一電池溫度偵測電路、一電池溫度感知器等；其特征在于該電池溫度偵測電路，是可由電池溫度感知器量測出電池溫度，再把資料經由CPU對應電池溫度的特性曲線，以計算出精密的電池容量，而避免環(huán)境因素的影響所可能導致的偏差，并修正設定的預警值；藉此，可監(jiān)測電池溫度，并防止過充或過度放電。
全文摘要
一種車用電源的監(jiān)測預警方法及裝置，是利用一并聯(lián)于車用電源的監(jiān)測預警裝置，利用功率晶體對待測電源進行大電流負載的瞬間放電，以獲得取樣電壓值而極為省電及精確，可適用于長時間的監(jiān)測上。其中，該監(jiān)測預警方法包含瞬間取樣、數(shù)值計算、結果顯示、及間隔待測等步驟；且該監(jiān)測預警裝置包括一穩(wěn)壓電路、一CPU、一電壓取樣電路、一電流負載控制電路、一燈號狀況顯示電路等構成。
文檔編號B60K1/04GK1417050SQ0113455
公開日2003年5月14日 申請日期2001年11月2日 優(yōu)先權日2001年11月2日
發(fā)明者黃永升 申請人:金百達科技有限公司