專利名稱：車用電源的監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種車用電源的監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，尤指一種適用于車用電源的監(jiān)測(cè)及預(yù)警裝置。
再者，一般電池的放電速率為C＝A/Ah，其中A為電池的實(shí)際放電電流(Discharge current)，Ah為電池的標(biāo)稱容量(Battery capacity)，如果電池以1C(即C＝A/Ah＝1)的速率放電，此則意即該電池的放電電流以等于該電池的額定容量的絕對(duì)值進(jìn)行放電；因此，如以NP型電池為例，有以下的電池特性一、放電電流影響電池維持其穩(wěn)定輸出電壓的時(shí)間如圖7所示，NP型電池的放電電流越小，維持其穩(wěn)定輸出電壓的時(shí)間也就越長(zhǎng)。
二、環(huán)境溫度影響電池實(shí)際可供利用的容量如圖8所示，NP型電池在相同的放電速率工作條件下，可供使用的實(shí)際電池容量值會(huì)隨環(huán)境溫度的升高而增加。
三、環(huán)境溫度影響電池的儲(chǔ)藏壽命如圖9所示，NP型電池隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的增加，可供使用的實(shí)際容量會(huì)有不同程度的下降，且儲(chǔ)藏環(huán)境溫度越高，電池的殘留可供使用的容量也越小。
因此，車用電池的壽命常視環(huán)境溫度、充電條件、充電時(shí)間、及負(fù)載放電而定；此外，若車輛的發(fā)電機(jī)有充電不良的情形，則車輛的電氣設(shè)備將大量耗損電池的電力，電池壽命將異?？s減。
基于上述緣由，本創(chuàng)作者認(rèn)為如欲監(jiān)測(cè)車用電源的狀態(tài)，且欲適時(shí)地提供預(yù)警，則必需長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)車用電源不可，積極構(gòu)思及實(shí)際試驗(yàn)，遂發(fā)展出不僅能符合長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)車用電源的意旨，且極為省電，并可適時(shí)提供預(yù)警，而大幅增進(jìn)其實(shí)用功效本實(shí)用新型車用電源的監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置。
本實(shí)用新型的次一目的，在于提供一種車用電源的監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置；該裝置，所占的體積很小，故可長(zhǎng)期安置在電源上，以隨時(shí)監(jiān)測(cè)電池的狀態(tài)。
本實(shí)用新型的又一目的，在于提供一種車用電源的監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置；該裝置，因與電池及發(fā)電機(jī)(或充電器)并聯(lián)，故亦可隨時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)或充電器是否正常。
本實(shí)用新型的再一創(chuàng)作目的，在于提供一種車用電源的監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置；該裝置，可于系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定預(yù)警值，以提供早期預(yù)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。
本實(shí)用新型進(jìn)一步的創(chuàng)作目的，在于提供一種車用電源的監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置；該裝置，亦可將預(yù)警值設(shè)定為多段者，而進(jìn)行多段式的預(yù)警顯示，以提供分階段的預(yù)警期。
為實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下一種車用電源的監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，該監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置是與待測(cè)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(fù)載控制電路、及一燈號(hào)狀況顯示電路；其特征在于該穩(wěn)壓電路，為供應(yīng)CPU及工作電路的工作正常，可輸出平穩(wěn)的電源；該CPU，為控制整體的電路動(dòng)作，由電壓或電流的偵測(cè)取樣，至儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，至數(shù)值計(jì)算，至結(jié)果輸出等，且可設(shè)定有一預(yù)警值；該電流負(fù)載控制電路，由CPU依照軟件程序，控制加載電流負(fù)載，以測(cè)試待測(cè)電源的輸出電能量；
該燈號(hào)狀況顯示電路，由CPU依照測(cè)量的結(jié)果，以不同的燈號(hào)顏色指出狀況；該待測(cè)電源，由一電池及一其它電源來源設(shè)備所并聯(lián)構(gòu)成；藉此，每隔T2時(shí)間，CPU即以T1為瞬間取樣的偵測(cè)時(shí)間，經(jīng)由電壓取樣電路，向待測(cè)電源連續(xù)取得電壓及電流數(shù)據(jù)N次，以求取一平均值，并將平均值與預(yù)警值進(jìn)行數(shù)值比對(duì)，續(xù)由CPU一并將結(jié)果輸出至燈號(hào)而顯示狀況，以利于長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)或預(yù)警。


圖1所示，在較佳實(shí)施例中，該監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置20與待測(cè)電源30并聯(lián)，且待測(cè)電源30電源由一電池B2及一其它電源來源設(shè)備S1所并聯(lián)構(gòu)成；該監(jiān)測(cè)預(yù)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(fù)載控制電路24、及一燈號(hào)狀況顯示電路25等；其中該穩(wěn)壓電路21，為供應(yīng)CPU22及工作電路的工作正常者，可輸出平穩(wěn)的電源；該CPU22，為控制整體的電路動(dòng)作，由電壓或電流的偵測(cè)取樣，至儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，至數(shù)值計(jì)算，至結(jié)果輸出等；該電壓取樣電路23，每隔T2時(shí)間，CPU22即由此向待測(cè)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(fù)載控制電路24，由CPU22依照軟件程序，控制加載電流負(fù)載，以測(cè)試待測(cè)電源30的輸出電能量(其瞬間電流可從1Aˉ300A可調(diào))；該燈號(hào)狀況顯示電路25，由CPU22依照測(cè)量的結(jié)果，以不同的燈號(hào)顏色指出狀況；該其它電源來源設(shè)備S1，可為發(fā)電機(jī)或充電器；此裝置接上電池B2的電路時(shí)，電流經(jīng)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(cè)時(shí)間T1，經(jīng)由電流負(fù)載控制電路24加負(fù)載，經(jīng)由電壓取樣電路23取樣讀取此時(shí)電池B2的電壓，并關(guān)掉負(fù)載控制電路24；如此，以取樣偵測(cè)時(shí)間T1連續(xù)取樣讀取電池電壓N次(N由2至4為最佳值)；在關(guān)掉負(fù)載控制電路24后，再予以計(jì)算平均值，并將結(jié)果輸出送到燈號(hào)狀況顯示電路25，指示燈號(hào)顯示狀況；且以待測(cè)間隔時(shí)間T2等待下一次的量測(cè)，而進(jìn)行循環(huán)監(jiān)測(cè)；藉此，以大電流負(fù)載放電讀取正確電池B2的電壓及內(nèi)阻，且能達(dá)到省電的目的，俾利于長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)。
此間應(yīng)予說明的是，由于電池特性的使然(如圖7至圖9所示)，其特性曲線的斜率常在末段發(fā)生急遽變化，而難以預(yù)測(cè)；因此，該CPU22，可設(shè)定有一預(yù)警值，而與所求取的平均值進(jìn)行數(shù)值比對(duì)；且若比對(duì)結(jié)果已達(dá)預(yù)警值，則即經(jīng)由燈號(hào)狀況顯示電路25，指示燈號(hào)顯示進(jìn)行預(yù)警顯示；故，本實(shí)用新型裝置不僅可長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)電池的狀態(tài)及充電狀況是否異常，且可提供早期預(yù)警，避免任憑電池的電力耗盡而發(fā)生其壽命異?？s減狀況；實(shí)為監(jiān)測(cè)車用電源的一大突破，且為本創(chuàng)作的創(chuàng)意精華所在。
此間應(yīng)予說明者，該CPU22所設(shè)定的預(yù)警值，進(jìn)一步可為多段設(shè)定者，可進(jìn)行多段式的預(yù)警顯示，以提供分階段的預(yù)警期。
圖1A所示，為本實(shí)用新型裝置的取樣時(shí)間示意圖；如圖所示，X軸向?yàn)闀r(shí)間，Y軸向?yàn)殡妷褐?；則T1為進(jìn)行電壓瞬間取樣的偵測(cè)時(shí)間(其中，T1值可為1000μsec以下，且較佳值為50μsec)，且T2為待測(cè)間的時(shí)間(亦可為結(jié)果顯示之時(shí)間)，意即在完成N次取樣偵測(cè)的系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)，顯示結(jié)果才會(huì)更新，而T2亦才會(huì)重新計(jì)數(shù)，以達(dá)到自動(dòng)循環(huán)操作的目的，進(jìn)而能長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)電池。
圖2所示，在第二實(shí)施例中，該監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，進(jìn)一步可包含一電池極性逆向保護(hù)電路26、一聲音報(bào)警警告裝置電路27等；其中該電池極性逆向保護(hù)電路26，為避免正負(fù)極性接反所可能導(dǎo)致的損壞，因此，即使在電池極性逆向時(shí)，仍可確保本實(shí)用新型裝置的安全；該聲音報(bào)警警告裝置電路27，由CPU22依照測(cè)量的結(jié)果，在危險(xiǎn)時(shí)(例如電池低電壓時(shí))，即以聲音警報(bào)指出狀況；當(dāng)電池B2老化、損壞時(shí)，本實(shí)用新型裝置的第二實(shí)施例，除了燈號(hào)警告外，亦將可同時(shí)以聲音提供警訊。
圖3所示，在第三實(shí)施例中，該監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，進(jìn)一步又可包含一電源狀態(tài)偵測(cè)電路28、一電表顯示裝置281、及一數(shù)字信號(hào)界面轉(zhuǎn)換器282等；其中該電源狀態(tài)偵測(cè)電路28，CPU22即由此向待測(cè)電源30取得測(cè)試電壓及電流的資料，以判斷待測(cè)電源30的狀況，再送到CPU22做處理；該電表顯示裝置281，由CPU22依照測(cè)量的結(jié)果，以電表顯示數(shù)字指出狀況；該數(shù)字信號(hào)界面轉(zhuǎn)換器282，由CPU22依照測(cè)量的結(jié)果，可經(jīng)由界面與外界做溝通、連系；由于本實(shí)用新型裝置是并聯(lián)于電池B2及其它電源來源設(shè)備S1(可為發(fā)電機(jī)或充電器)上，因此，當(dāng)有發(fā)電或充電的情形時(shí)，并聯(lián)端所量測(cè)到的電壓波形會(huì)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(cè)方式，以獲得最正確的數(shù)據(jù)；且當(dāng)有發(fā)電或充電不良的情形時(shí)，本實(shí)用新型裝置由并聯(lián)端所量測(cè)到的電壓波形，將無法達(dá)到預(yù)期的上升值；藉此，即可由電源狀態(tài)偵測(cè)電路28判斷出待測(cè)電源30有發(fā)電或充電不良的狀況，并由CPU22做出燈號(hào)警告、或聲音警訊、或電表數(shù)字顯示，以提供早期預(yù)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。
圖4所示，在第四實(shí)施例中，該監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，進(jìn)一步又可包含一電池溫度偵測(cè)電路29、一電池溫度感知器291等；其中該電池溫度偵測(cè)電路29，可由電池溫度感知器291量測(cè)出電池的溫度，再把資料經(jīng)由CPU22對(duì)應(yīng)電池溫度的特性曲線，以計(jì)算出精密的電池容量，而避免環(huán)境因素的影響所可能導(dǎo)致的偏差，并修正所設(shè)定的預(yù)警值(因?yàn)?，環(huán)境溫度會(huì)影響電池的曲線圖，如圖8、圖9所示)；故，本實(shí)用新型裝置的第四實(shí)施例，可監(jiān)測(cè)電池B2溫度，并防止過充或過度放電。
圖5所示，為本實(shí)用新型裝置較佳實(shí)施例的電路示意圖；如圖所示，其中，Q1為功率晶體、R2為壓降組件、B3為待測(cè)電池、D4為L(zhǎng)ED指示器。
圖6或圖6A所示，為本實(shí)用新型裝置實(shí)際測(cè)量的實(shí)驗(yàn)圖表。
權(quán)利要求1.一種車用電源的監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，該監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置與待測(cè)電源并聯(lián)，其特征在于所述裝置包括1)所述待測(cè)電源由電池及其它電源來源設(shè)備并聯(lián)構(gòu)成；2)含有一供應(yīng)CPU及工作電路平穩(wěn)電源的穩(wěn)壓電路；3)含有一控制整體電路，并由電壓或電流偵測(cè)取樣，執(zhí)行儲(chǔ)存資料、數(shù)值計(jì)算、結(jié)果輸出，且設(shè)定有一預(yù)警值的CPU；4)含有一由CPU控制，且每隔T2時(shí)間，以T1偵測(cè)時(shí)間瞬間取樣N次的電壓取樣電路；5)含有一由CPU控制加載電流負(fù)載，并測(cè)試待測(cè)電源的輸出電能量的電流負(fù)載控制電路；6)含有一由CPU控制，并以不同燈號(hào)顏色指出測(cè)量狀況的燈號(hào)狀況顯示電路；7)依靠CPU求取偵測(cè)取樣的平均值，并將平均值與預(yù)警值相比對(duì)，以構(gòu)成一車用電源的監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電源的監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，其特征在于，該CPU所設(shè)定的預(yù)警值，可為多段設(shè)定者。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電源的監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，其特征在于，該其它電源來源設(shè)備，可為發(fā)電機(jī)或充電器者。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電源的監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，其特征在于，該電流負(fù)載控制電路，其瞬間電流為從1A至300A可調(diào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電源的監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，其特征在于，該T1值，可為1000μsec以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電源的監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，其特征在于，該T1值的較佳值，可為50μsec。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電源的監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，其特征在于，該N值以2至4為最佳值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電源的監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，其特征在于，該監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，進(jìn)一步可包括1)一避免正負(fù)極性接反導(dǎo)致?lián)p壞的電池極性逆向保護(hù)電路；2)一由CPU控制，并在電池低電壓及充電機(jī)故障時(shí)，以聲音警報(bào)指出狀況的聲音報(bào)警警告裝置電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的車用電源的監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，其特征在于，該監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，進(jìn)一步又可包括1)一由CPU控制，并向待測(cè)電源取得測(cè)試電壓及電流數(shù)據(jù)，供CPU判斷的電源狀態(tài)偵測(cè)電路；2)一由CPU控制，并以電表顯示數(shù)字指出狀況的電表顯示裝置；3)一由CPU控制，供接口與外界溝通連系的數(shù)字信號(hào)接口轉(zhuǎn)換器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的車用電源的監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，其特征在于，該監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，進(jìn)一步又可包括1)一由CPU控制，以測(cè)出電池溫度的電池溫度偵測(cè)電路；2)一電池溫度感知器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種車用電源的監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，包括一穩(wěn)壓電路、一CPU、一電壓取樣電路、一電流負(fù)載控制電路、一燈號(hào)狀況顯示電路構(gòu)成；且是并聯(lián)于車用電源上，利用功率晶體對(duì)待測(cè)電源進(jìn)行大電流負(fù)載的瞬間放電，以獲得取樣電壓值而極為省電及精確，故可適用于長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)及預(yù)警。
文檔編號(hào)G01R31/36GK2529266SQ0126631
公開日2003年1月1日 申請(qǐng)日期2001年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月2日
發(fā)明者黃永升 申請(qǐng)人:金百達(dá)科技有限公司