CN101498765A

CN101498765A - 分离式电池状态警报器及其小型电池状态检知器

Info

Publication number: CN101498765A
Application number: CNA2008100069849A
Authority: CN
Inventors: 盛贤芳
Original assignee: DHC Specialty Corp
Current assignee: DHC Specialty Corp
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2009-08-05

Abstract

本发明关于一种分离式电池状态警报器及其小型电池状态检知器，是将一电池状态检知器直接设置于一电池上，令其与电池两电极连接，取得电池电力状态数据，再与单一台警报主机构成一分离式联机架构；如此一来，该警报主机既能透过各电池上电池状态检知器而取得所有电池电力状态，并判断电池状态异常时发出警报，通知现场人员到场处理；再者，也可直接将复数电池串联使用，不影响检知警报的正常工作；所以，本发明提供简单安装及方便使用等诸多功效。

Description

分离式电池状态警报器及其小型电池状态检知器

技术领域

本发明关于一种电池状态警报器，尤指一种一对一及多对一分离式电池状态警报器。

背景技术

请参阅图8所示，为一种单机式手动检测电池状态检测器，其令一检测主机40透过一电线41连接二电极夹具42，使用者将此两电极夹具42夹设于电池43正极及负极的两电极431位置，再操作检测主机40上的按键，以判断目前电池的状态。

由于手动检测缓不济急，因此有人提出自动监测设备，诚如中国台湾公告第564956号《多蓄电池组实时监测设备》新型专利，其提出一种可检测多颗蓄电池状态特性的实时监测设备，请配合参阅图9所示，包含有：

一数据收集分析单元50，用以分析及显示该电池组的状态特性；

复数数据撷取模块，包含一主数据撷取模块51及数个从数据撷取模块52，该主数据撷取模块51连接至上述数据收集分析单元50，将从数据撷取模块52回传数据传送至该数据收集分析单元50；以及

复数感测模块53，用以感测该电池组参数，又该感测模块53分别对应连接至主/从数据撷取模块51、52，故可将感测数据透过从主/从数据撷取模块51、52回传至数据收集分析单元50。

由此一新型专利可知，该新型多电池组54实时监测设备乃针对复数电池541进行检测及分析，如图所示，由复数电池541串联而成的单一电池组54，需要先将一感测模块连接至对应电池组54上，再连接至一主数据撷取模块51，最后由一数据收集分析单元50透过该主数据撷取模块51取得所有该电池组54的状态特性；但该电池组54的其中一电池541损坏时，将无法量测此一电池组54其它电池状态。再如图10所示，若应用于复数串联电池组54上，则需要更多传感器53及主/从数据撷取模块51、52。然而，目前工厂中设置电池541或电池组54位置分散，若采用此一监视设备，在各组件的设置位置及联机上将相当麻烦，实用性不高。

发明内容

有鉴于上述习知技术的缺点，本发明主要目的在于提供一种多对一分离式电池状态警报器，当应用于复数电池监测时，能大量减少监测组件，让设置上更加容易。

欲达上述目的所使用的主要技术手段为令该多对一分离式电池状态警报器包含有：

至少一小型电池状态检测器，是于一外壳内设置有一检测暨通讯电路，而该外壳的外部设置两个与内部检测暨通讯电路电连接的电极端子，以供连接至待测电池的正极及负极；其中该检测暨通讯电路将两电极检测讯号转换并处理后，将电池状态信息对外传送；

一警报主机，与上述各电池状态检测器联机，以相互传送讯号，该警报主机是于一壳体内设有一通讯暨警报电路，以储存并判断各电池状态检测器回传电池状态信息是否异常，若是则发出警报。

上述本发明仅以单一警报主机与于电池上的电池状态检测器构成联机；如此一来，各电池仅需要装设一个小型电池状态检知器，该警报主机即能取得所有电池状态，并于电池状态异常时发出警报，通知现场人员到场处理；再者，若电池因应不同应用而与其它电池串联使用，由于电池状态检知器仍与单一电池两极连接，而不因多颗串接电池的其中一电池损坏，而无法再检测；所以，本发明提供简单安装及方便使用等诸多功效。

附图说明

图1为本发明第一较佳实施例，是使用于复数电池上的示意立体图。

图2为本发明第二较佳实施例，是使用于复数电池上的示意立体图。

图3为图1电池串接的立体示意图。

图4为电池状态检知器的电路方块图。

图5为警报主机的电路方块图。

图6为本发明一对一通讯架构的联机数据交换程序的时序图。

图7A为本发明多对一通讯架构的一种联机交握程序的联机示意图。

图7B为本发明多对一通讯架构的另一种联机交握程序的联机示意图。

图8为习用单机式电池状态检测器的使用立体外观图。

图9为中国台湾公告第564956号《多蓄电池组实时监测设备》新型专利图2。

图10为中国台湾公告第564956号《多蓄电池组实时监测设备》新型专利图3。

主要组件符号说明

10 电池状态检测器 11 外壳

12 检测暨通讯电路 121 电力检测单元

122 环境状态检知单元 123 第一处理单元

124 第一通讯单元 13 电极端子

20 警报主机 21 通讯暨警报电路

211 第二通讯单元 212 第二处理单元

213 输出单元 214 输入单元

215 连结

30 电池 31 电极

40 检测主机 41 电线

42 电极夹具 43 电池

431 电极 50 数据收集分析单元

51 主数据撷取模块 52 从数据撷取模块

53 感测模块 54 电池组

541 电池

具体实施方式

请参阅图1所示，为本发明第一较佳实施使用状态立体图，其包含有：

至少一小型电池状态检测器10，分别设置于对应的电池30上，其是于一外壳11内设置有一检测暨通讯电路，而该外壳11的外部设置两个与内部检测暨通讯电路电连接的电极端子13，以供连接至待测电池30的正极及负极两电极31；其中该检测暨通讯电路将两电极31检测讯号转换并处理后，将电池状态信息对外传送；及

一警报主机20，与上述各电池状态检测器10联机，以相互传送讯号，该警报主机是于一壳体21内设有一通讯暨警报电路，以储存并判断各电池状态检测器10回传电池状态信息是否异常，若是则发出警报；于本实施例中，该警报主机20是以有线方式与各电池状态检测器10连接，此外也可以无线方式联机，如图2所示。

请配合图3所示，上述复数电池30可独立设置，也可进一步串联连接成一电池组，均不影响上述本发明的连接关系，故不必改变本发明该警报主机20与复数电池状态检测器10连接方式。

请进一步参阅图4所示，为各电池状态检测器10的检测暨通讯电路12的电路方块图，其包含有：

一电力检测单元121，至少包含有一电阻性负载及一电子开关，该电阻性负载透过电子开关与两电极端子电连接；

一环境状态检知单元122，至少包含一环境状态检知器，如压力检知器、温度检知器、湿度检知器、酸碱度检知器或氧氢检知器，供设于电池30附近；

一第一处理单元123，与该电力检测单元121及环境状态检知单元122电连接，并内建一电池状态测试程序，以控制该电力检测单元121的电子开关，藉由该电阻性负载取得待测电池的电力状态数据；此一第一处理单元123可为处理器或单芯片等组件；

一第一通讯单元124，与该第一处理单元123电连接，以将第一处理单元123输出数据处理并转换成对应通讯协议数据，以有线或无线方式对外发送；其中该有线方式包含有RS-232、USB、RJ45等，而无线方式则包含有蓝牙、RF、IR等。

由上述电路可知，该第一处理单元123可随时取得电池30环境状态值及电池电力状态，且可透过第一通讯单元124对外将该些数据对外传送。

再请配合参阅图5所示，为上述警报主机20通讯暨警报电路21的电路方块图，其包含有：

一第二通讯单元211，与各电池状态检测器10的第一通讯单元124联机，以取得来自各电池状态检测器10传送的电池环境状态值及电池电力状态；

一第二处理单元212，与该第二通讯单元211电连接，以取得各电池状态检测器10传送的电池环境状态值及电池电力状态；

一输出单元213，连接至该第二处理单元212的输出端，以将其输出的环境状态值、电池电力状态及异常讯息予以输出，如可以显示、语音或不同灯号方式输出，故可包含有显示器、打印机、蜂鸣器或LED灯；另该输出单元又可进一步包含有一电连接端口(如RS-232、USB、RJ45、蓝牙、RF、IR等)，以供外部装置连接(如计算机、因特网、充电器)；及

一输入单元214，连接至该第二处理单元212的输入端，其可为一按键、鼠标等，供设定第二处理单元212参数。

由上述可知，第二处理单元212可透过第二通讯单元211向电池状态检测器10取得所有电池30的电力状态及其环境状况，再进一步将相关状态的数值或警示内容由输出单元213表示，达到警示效果，让现场人员可快速得知目前现场电池状态；再者，由于输出单元213可包含有一与该第二处理单元212连接的电连接端口215，故可与外部装置电连接，而进一步将目前取得的数据汇整输出至外部装置供备存。

请配合参阅图6，为警报主机20与复数电池状态检知器10进行数据交换程序。于执行数据交换程序前，首先该警报主机20先与各电池状态检知器10要先完成初步交握联机程序以确认彼此存在，当确认完毕后，警报主机20存储有各电池状态检知器10的识别码，而各电池状态检知器10也储存有警报主机代码；以下即说明双方进行联机数据交换程序两种方式。

当该电池状态检知器10的两电极端子电连接至电池30后，即等待警报主机20回复数据请求，由于警报主机20发出的回复数据请求包含警报主机20的代码及指定电池状态检知器10的识别码，故当电池状态检知器10先确认请求中的识别码与联机预储存识别相同后，再连同其识别码将环境状态值及电池状态值回传，当该警报主机20收到此回传数据，即可由其中的识别码得知已取得该电池状态检知器10的电池状态值及环境状态值。所以，此一数据交换程序是由警报主机20主动询问，被询问到的电池状态检知器10才回传其检知数据，又该警报主机20启动询问功能，可由使用者以输入单元214启动，或是警报主机20周期性轮询所有电池状态检知器。

请配合参阅图7A所示，为警报主机20与二电池状态检知器10进行第一种联机及数据传送的动作示意图，即由警报主机20同时对所有电池状态检知器10发出联机请求，并对先回复者进行交握联机程序后，于进行交握联机程序时若有其它电池状态检知器回复，则不予接受，直到完成目前与回复电池状态检知器10的联机为止。

请参阅图7B，也可由复数电池状态检知器10对警报主机20主动发出交握联机请求，同样警报主机20在同一时间仅对其中一发出请求者进行交握联机程序，直到完成后再与另一电池状态检知器10进行联机。

再者，上述第一处理单元123的电池状态测试程序，包含有以下步骤：

一取得电池初始电压步骤，是将该电池未开始量测前的电压值；

一取得加载时电池化学反应平衡的第一电压步骤，是将一负载在第一周期时间串接至该电池的电极端子，使该电池放电，待该电池达到化学反应平衡时，即量测其电压值；

一取得化学反应平衡的第二电压步骤，即在第二周期时间内将负载自该电池移除，并于第一周期的回复时间量测该电池的电压值；

一取得化学反应平衡的第三电压步骤，即为第三周期内仍持续将负载移除，并在第二周期的回复时间量测电池的平衡电压；及

一判断电池老化步骤，即取上述各周期所量测的电压值，并利用其间的相对差值计算出电池的动态内电阻，之后即可以该电压差值与该内电阻值与电池的标准值作一比较，若该电压差值小于标准值且内电阻值大于标准值，则该检测电池即为老化状态，反之，则为可用状态。

又，上述第二周期回复时间较第一回复时间长，而第二周期也较第一周期长，其中第一周期可设为0.1ms～1s或1ms，而上述第一回复时间可为0.2ms～1s或0.5ms～5s，第二回复时间周期可为0.6ms～10s或为60ms～100s。

由上述说明可知，各电池状态检知器的电力状态数据包含有电池电压、电池电流、冷启动电流(Cold Cranking Ampere；CCA)、安培小时(ampere-hour)、启动电流/海事启动电流(CA/MCA)、充电状态、瓦特小时(watt-hour；WH)。

由上述说明可知，本发明主要是将小型电池状态检知器直接设置于电池上，与警报主机构成一分离式设计，再以有线或无线方式构成双方联机；如此一来，各电池上设有小型电池状态检知器可整合为一具有反应其电力状态的电池，令该警报主机与各小型电池状态检知器取得联机后，即能获得所有电池的电力状态，并于电池状态异常时发出警报，通知现场人员到场处理；再者，若电池因应不同应用而与其它电池串联使用，由于电池状态检知器仍与单一电池两极连接，而不因多颗串接电池的其中一电池损坏，而无法再检测；所以，本发明提供简单安装及方便使用等诸多功效。

Claims

1、一种分离式电池状态警报器，其包含有：

至少一电池状态检测器，是于一外壳内设置有一检测暨通讯电路，而该外壳的外部设置两个与内部检测暨通讯电路电连接的电极端子，以供连接至待测电池的正极及负极；其中该检测暨通讯电路将两电极检测讯号转换并处理后，将电池状态信息对外传送；及

一警报主机，与上述各电池状态检测器联机，以相互传送讯号，该警报主机是于一壳体内设有一通讯暨警报电路，以储存并判断各电池状态检测器回传电池状态信息为异常，于判断结果为异常则发出警报。

2、如权利要求1所述的分离式电池状态警报器，其特征在于：该检测暨通讯电路包含有：

一电力检测单元，至少包含有一电阻性负载及一电子开关，该电阻性负载透过电子开关与两电极端子电连接；

一第一处理单元，与该电力检测单元电连接，并内建一电池状态测试程序，以控制该电力检测单元的电子开关，藉由该电阻性负载取得待测电池的电力状态数据；

一第一通讯单元，与该第一处理单元电连接，以将第一处理单元输出数据处理并转换成对应通讯协议数据后对外传送。

3、如权利要求2所述的分离式电池状态警报器，其特征在于：该电池状态测试程序包含有：

一取得化学反应平衡的第三电压步骤，即为第三周期内仍持续将负载移除，并在第二周期的回复时间量测电池的平衡电压；

一判断电池老化步骤，即取上述各周期所量测的电压值，并利用其间的相对差值计算出电池的动态内电阻，之后即可以该电压差值与该内电阻值与电池的标准值作一比较，若该电压差值小于标准值且内电阻值大于标准值，则该检测电池目前为老化状态，反之，则为可用状态。

4、如权利要求3所述的分离式电池状态警报器，其特征在于：该第二周期回复时间较第一回复时间长，而第二周期也较第一周期长。

5、如权利要求4所述的分离式电池状态警报器，其特征在于：该第一周期设为0.1ms～1s或1ms；而该第一回复时间为0.2ms～1s或0.5ms～5s；又，该第二回复时间周期为0.6ms～10s或为60ms～100s。

6、如权利要求3所述的分离式电池状态警报器，其特征在于：该电力状态数据包含有电池电压、电池电流、冷启动电流、安培小时、启动电流/海事启动电流、充电状态或瓦特小时。

7、如权利要求3至6中任一项所述的分离式电池状态警报器，其特征在于：进一步包含有一环境状态检知单元，与该第一处理单元电连接。

8、如权利要求7所述的分离式电池状态警报器，其特征在于：该环境状态检知器为压力检知器、温度检知器、湿度检知器、酸碱度检知器或氧氢检知器。

9、如权利要求2所述的分离式电池状态警报器，其特征在于：该第一处理单元可为处理器或单芯片。

10、如权利要求8所述的分离式电池状态警报器，其特征在于：该警报主机的通讯暨警报电路包含有：

一第二通讯单元，与各电池状态检测器的第一通讯单元联机，以取得来自各电池状态检测器传送的电池环境状态值及电池电力状态；

一第二处理单元，与该第二通讯单元电连接，以取得各电池状态检测器传送的电池环境状态值及电池电力状态；

一输出单元，连接至该第二处理单元的输出端，以将其输出的环境状态值、电池电力状态及异常讯息予以输出；

一输入单元，连接至该第二处理单元的输入端，其可为一按键、鼠标等，供设定第二处理单元参数。

11、如权利要求10所述的分离式电池状态警报器，其特征在于：该输出单元是以显示、语音或不同灯号方式输出环境状态值、电池电力状态及异常讯息。

12、如权利要求10所述的分离式电池状态警报器，其特征在于：进一步包含有一与该第二处理单元电连接的电连接端口，供外部装置连接。

13、如权利要求10所述的分离式电池状态警报器，其特征在于：进一步包含有一与第二处理单元连接的电连接端口。

14、如权利要求13所述的分离式电池状态警报器，其特征在于：该电连接端口为RS-232、USB、RJ45、蓝牙、RF或IR。

15、如权利要求11所述的分离式电池状态警报器，其特征在于：各电池状态检测器的第一通讯单元是以有线或无线方式与该警报主机的第二通讯单元联机。

16、如权利要求15所述的分离式电池状态警报器，其特征在于：各电池状态检测器的第一处理单元进一步内建有一数据传送程序，该程序包含以下步骤：

与警报主机进行联机交握程序；

等待该警报主机传送一回报数据请求；

于收到此一回报数据请求后，将目前电池状态及环境状态数据回传至该警报装置。

17、如权利要求16所述的分离式电池状态警报器，其特征在于：该警报主机内建有一数据传送程序，该程序包含以下步骤：

与一电池状态检测器进行联机交握程序；

发送一回报数据请求至电池状态检测器；

等待电池状态检测器回传电池状态及环境状态数据；及

将电池状态及环境状态数据输出至输出装置。

18、一种小型电池状态检知器，包含有：

一外壳，其上设有两外露电极端子，供连接至待测电池的正极及负极；

一检测暨通讯电路，设于该外壳内，并与该外壳的两电极端子电连接，以透过两电极端子检测电池电力状态，将检测讯号转换并处理后，将电池状态信息对外传送。

19、如权利要求18所述的小型电池状态检知器，其特征在于：该检测暨通讯电路包含有：

一处理单元，与该电力检测单元电连接，并内建一电池状态测试程序，以控制该电力检测单元的电子开关，藉由该电阻性负载取得待测电池的电力状态数据；

一通讯单元，与该处理单元电连接，以将该处理单元输出数据处理并转换成对应通讯协议数据后对外传送。

20、如权利要求19所述的小型电池状态检知器，其特征在于：该电池状态测试程序包含有：

21、如权利要求20所述的小型电池状态检知器，其特征在于：该第二周期回复时间较第一回复时间长，而第二周期也较第一周期长。

22、如权利要求21所述的小型电池状态检知器，其特征在于：该第一周期设为0.1ms～1s或1ms；而该第一回复时间为0.2ms～1s或0.5ms～5s；又，该第二回复时间周期为0.6ms～10s或为60ms～100s。

23、如权利要求20所述的小型电池状态检知器，其特征在于：该电力状态数据包含有电池电压、电池电流、冷启动电流、安培小时、启动电流/海事启动电流、充电状态或瓦特小时。

24、如权利要求18至23中任一项所述的小型电池状态检知器，其特征在于：进一步包含有一环境状态检知单元，与该处理单元电连接。

25、如权利要求24所述的小型电池状态检知器，其特征在于：该环境状态检知器为压力检知器、温度检知器、湿度检知器、酸碱度检知器或氧氢检知器。

26、如权利要求19所述的小型电池状态检知器，其特征在于：该处理单元可为处理器或单芯片。

27、如权利要求18所述的小型电池状态检知器，其特征在于：各电池状态检知器的通讯单元为有线或无线通讯模块。