CN101499676A - 车辆电池诊断方法及其报警器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆电池电力状态的诊断方法及依赖于该方法工作的报警器，所述方法及装置主要应用于依靠电池电力启动的具有引擎的车辆电池上。所述诊断方法包括判断车辆正常启动、发电机正常供电、发电机停止、电池电力耗损等情况下车辆电池是否异常；所述诊断方法利用电池电压、电流匹配及临界限制，并以电池温度为电压补偿。所述电池报警器包括电压电流侦测电路、数据输入装置、异常判断装置(中央处理器)及声音报警装置、显示装置等。本发明所述方法与装置能够在车辆停止、车辆正常行驶时可自动诊断电池效能，避免因电池故障造成车辆无法启动的困难，或因低温时电池供电能力降低而造成车辆无法启动的危险。

Description

车辆电池诊断方法及其报警器

技术领域

本发明涉及一种车辆电池电力状态的诊断方法及应用该方法工作的诊断报警器，具体是指一种利用车辆电池电力变化、效能判断进而为驾驶者提供车辆电池使用信息，提高车辆使用安全性的装置及方法。

背景技术

一般车辆尤其是使用电池启动引擎的车辆，在启动时，需要依靠放电能力足够的电池以提供足够的电压与电流(电力)启动引擎使车辆启动行驶，而各种车辆电池均是以化学反应产生电力。当车辆电池长时间使用后性能将逐渐衰退或损坏，导致电力储存与供电能力下降，尤其在冬季低温地区，由于电池衰退而对电池电力无法准确预估，可能发生车辆无法启动使人受困于雪地等危急状况。

因此对于车辆电池电力效能的监控技术、行程预估技术等备受重视，如日本专利JP2006-115623、美国专利US2007/0001680、US2006/0185917等，这些专利中或使用电池充电状态SoC(state of charging)或内阻(internalresistance)或残电量(residual capacity)估计法来监控电池状态；又如中国专利CN00135541.4中采用电池异常模式法对电池状态加以诊断。但对于带有发电机的能够对电池随时充电的车辆，使用Soc、内阻或残电量等估测法估测电池情况较为困难。其主要原因为：当车辆正常启动后，发电机将产生持续的电力(如发电机供电电压为15.1V、80A)，供给车辆内电器使用及供给车辆电池充电，但如果车内电器耗能大，而车行驶时间短不足以对车辆电池充电，车辆电池电力将逐渐损耗，甚至无法启动停驶的车辆或产生电池快速的衰败；或因车辆电池寿命将届，蓄电能力不足；此情形尤以冬季低温地区更显著，其原因除上述情形外，还有因温度较低使电池内部化学反应速率降低，电力更为不足，因此常造成雪地抛锚的危险状况。

对于车辆电池状态的监控或告警，现有技术中还有使用涟波电压(ripplevoltage)以估侧电池状态的，如日本专利JP2000-098008；用回归法估测内阻并报警的，如美国专利7,026,787；用最低启动电能及温度补偿为临界点报警的，如WIPO专利WO/1997/001103；用侦测车辆启动状态配合车辆电力回路电压电流为电力管理的，如台湾专利TWM288997、TWI288516；记录电压曲线与最低电压值以产生预警状态的预警方法与装置如台湾专利TW579342；利用电池电压增减变化以产生预警作用的，如中国专利CN87207136.0；或仅利用电压的极限值判断电池是否过度放电的而报警的，如中国专利CN88214204.6、CN90101327.7等。

当车辆内使用电器固定或单纯时，对于电力耗损的模式较容易判断，使用电压的极限值或变化状态来判断电池状态比较容易，但当各种电器耗电变化配合不同用电瞬间，其电压降落幅度产生不确定变化，其电压可能瞬时触及设定的电压极限值，甚至加上温度变化造成电池电力不足的假像，就可能产生误报警，造成使用者困扰；若使用繁杂的内阻推算、Soc或残电量估计，除精确度无法提高外，还需使用中大型的处理器(CPU)，装置成本高难以普及，也是现存技术的缺点之一。

若不考虑温度使电池效能降低及电池衰败的因素，对于正常电池而言，当车辆未启动时，车辆电池电压与其储存的电量应呈正比，因此使用电压限值方式对电池状态进行判断是可行的。但实际上，电池效能是随其使用时长与温度降低而呈非线性下降的。当车辆启动后，若发电机正常，车辆供电回路所呈现的电压为高限值(如15.1V)，但会受空调启闭、大灯启闭、方向灯闪烁、外接计算机的硬盘与鼠标耗电等，产生各种不同的电压降落或瞬间电压降落或噪声，使用电压数值与默认值对比，将产生误判，而由此判断车辆电池状态进行预警或估测车辆电池的效能，也将有其限制。

例如一个正常12VDC车辆电池在车辆用电各阶段的电压与时间会有不同的电压状况，但对于不同厂牌的车辆，其规格数值不同；若以超赛SUV汽车为例：在车辆未启动阶段，回路电压13.1V为电池本身的电压；在车辆启动阶段，当车辆启动开关被引发(ignited)后，此时车辆电池输出大量电量使引擎点火，电压会快速降落为11.5V，当引擎点火后将带动车辆内发电机启动，此时车辆内发电机瞬间启动，峰值电压可达到15.5V；在车辆启动后怠速阶段，发电机运转稳定后，发电机发出电压降至14.6V，并供给车辆内各种电器使用，随电器使用的开关或耗电情形，由发电机发出的电力供应之，并同时对电池充电；在车辆启动后引擎高速运转阶段，在此阶段发电机被快速驱动，发电机发出电压可升至15.2V，仍随电器使用的开关或耗电情形继续供给车辆内各种电器使用；若车辆启动后发电机故障，不再供应电力，此时电压快速降落至12.55V；若发电机不再供给电力，车辆内各种电器的耗电由电池供应，电池电量随用电状况电压下降至9.1V，无法再提供任何电力，此为电池过度放电，车辆则会因电力耗尽而无法行驶。或，当车辆运行发电机正常对电池充电，但当车辆停俥后，引擎关闭发电机不再供电，此时电池电压为13.1V，但车辆内电器继续使用电力，车辆内各种电器的耗电由电池供应，电池电量随用电状况电压下降至9.1V，无法再提供任何电力，此为电池过度放电，车辆则会因电力耗尽而再启动。

图15及图16为低温下的车辆电压的变化情形，其中图15为12VDC铅酸电池在不同温度时所呈现的电压，电压较高的曲线为满电量的电池、电压较低的曲线为电量不足的电池；图16为24VDC铅酸电池在不同温度时所呈现的电压，电压较高的曲线为满电量的电池、电压较低的曲线为电量不足的电池。

由上面两图可以看出：在雪地(低温)时，电池效率降低，电池可供有效电量远低于常温，车辆更易抛锚，人员可能于雪地受冻，形成雪地安全问题；相反，在高温地区，由于电池效率高，相同电量下电压表现异常高，使用者可能错估可用电量而耗尽电池电量。如中国专利CN88214204.6中设定为冬季及夏季的不同模式，以电压比较而产生报警，但其未考虑车辆是否启动而仅区分为冬季或夏季在判断上仍有不足。美国专利US 2007/0145950将车辆电池供电状态区分成车辆停止或车辆正常启动等不同模式，并使用电压、电流的侦测配合噪声模式以产生电池的电力管理，但此技术未考虑温度影响，在预先提出警告使驾驶人注意的目的上，仍有其限制。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种能够对电池电力效能进行可靠、准确诊断的报警器，并全面考虑车辆电池在各种静态与动态条件下的工作情况，提供一种对车辆电池能够全面、精确、有效诊断的方法。

为实现上述目的，本发明采取的基本技术方案为：提供一种车辆电池报警器，其与车辆电池直接连接并与车辆启动系统及发电机串行连接，包括一中央处理器及与中央处理器连接的用于侦测车辆电池两端电压与环路电流的电压电流侦测电路、用于对报警器进行参数设置的数据输入装置、用于显示判断结果或数值的显示装置、声音报警装置、用于控制车辆电池供电回路通断的继电器；所述中央处理器接收输入装置输入的车辆启动特性、车辆电池特性及电压电流侦测电路输出的电压与电流数值，并对各数据进行分析判断后输出至少二种频率信号控制声音报警装置、显示装置、继电器执行相应动作。所述电池报警器直接连接于车辆引擎发动机电池上，与车辆启动系统及发电机串行连接。

另一种基本的技术方案为：提供一种车辆电池报警器，其与车辆电池直接连接并与车辆启动系统及发电机串行连接，具体包括一中央处理器及与中央处理器连接的用于侦测车辆电池两端电压与环路电流的电压电流侦测电路、用于侦测车辆电池温度的温度感应电路、用于产生温度补偿电压的电压补偿电路、用于对报警器进行参数设置的数据输入装置、用于显示判断结果或数值的显示装置、声音报警装置和用于控制车辆电池供电回路通断的继电器；所述电压补偿电路还与电压电流侦测电路连接；所述中央处理器同时接收数据输入装置输入的车辆启动特性和电池特性、电压电流侦测电路输出的电压与电流数值、温度感应电路输出的车辆电池温度和电压补偿电路输出的温度补偿电压，并对各数据进行分析判断后输出至少二种频率信号控制声音报警装置、显示装置、继电器执行相应动作。

优选的，在上述两基本方案基础上，进一步包括连接于电池与电压电流侦测电路之间的保护电路。该保护电路可防止因电池短路或电流、电压过大或连接错误而损坏所述报警器内部电路及电气组件。

本发明同时提供基于所述电池报警器用于对电池状态进行全面诊断的方法，对应于第一种基本的技术方案，包括下列步骤：

(1)测量车辆电池回路的电压(V(t))与电流(A(t))；

(2)选自以下(a)～(h)项中的一种或任意几种的组合，中央处理器发出对应讯息：

(a)在侦测时间区间Δt内，当满足下列条件时，发出第一种讯息

S(Δt)≧Smin；且

A(t)≧AEL；且；

V(t)>VEL

否则发出第二种讯息；

(b)当下列条件满足时，发出第三种讯息，

V_av>VHH

(c)当下列条件满足时，发出第四种讯息，

V_av<VEL

(d)当下列条件满足时，发出第五种讯息，

(S(Δt)≧Smin；且

A(t)≧AEL；且；

V(t)>VEL；)且；

V(t)<VRLH

(e)当下列条件满足时，发出第六种讯息，

(S(Δt)≧Smin；且

A(t)≧AEL；且；

V(t)>VEL；)且；

V(t)<VRLL

(f)当下列条件满足时，发出第七种讯息，

(S(Δt)≧Smin；且

A(t)≧AEL；且；

V(t)>VEL；)条件不存在时；且；

V(t)<VSLH

(g)当下列条件满足时，发出第八种讯息，

(S(Δt)≧Smin；且

A(t)≧AEL；且；

V(t)>VEL；)条件不存在时；且；

V(t)<VSLL

(h)当下列条件满足时，发出第九种讯息，

(S(Δt)≧Smin；且

A(t)≧AEL；且；

V(t)>VEL；条件不存在时；且；

V(t)<VSLL；且延时预定时间满足后；

其中，S(Δt)为Δt时间区间的电压变动斜率，S(Δt)＝(V(t₀+Δt)-V(t₀))/Δt，t₀为计算电压变动斜率的起始时间；

其中 $V_{\mathrm{av}}=\frac{1}{(t_2-t_1)}{\&Integral;}_{t_1}^{t_2}V\left(t\right)\&CenterDot;\mathrm{dt}=\frac{1}{n}\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}V\left(n\right)$

t2-t1为设定的n个连续取样的时间区间；VEL、VEH为车辆发电机正常供电时电压范围的下限值与上限值；AEL为车辆正常启动时的最小电流值；VHH为电池输出端的安全警告的上限电压；VRLH为车辆正常运行时回路电压安全警告的上限值；VSLH为车辆静止时回路电压安全警告的上限值；VSLL为车辆静止时回路电压安全警告的下限值；Smin为车辆正常启动时回路电压上升斜率的最小值。

对应于第二种基本的技术方案，采用以下步骤的诊断方法：

(1)测量车辆电池回路电压(V’(t))与电流(A(t))及温度(T(t))，通过下列方程式计算出温度补偿后的车辆电池电压(V(t))：

$V\left(t\right)=V\&prime;\left(t\right)+\left[\begin{array}{ccc}{k}_1& k_2& k_3\end{array}\right]\&CenterDot;\left[\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}{T}^1\\ \mathrm{\&Delta;}{T}^2\\ \mathrm{\&Delta;}{T}^3\end{array}\right]$

其中，ΔT＝T(t)-T₀，T₀为温度补偿函数矩阵参数值的基准温度；

(2)选自以下(a)～(h)项中的一种或任意几种的组合，中央处理器发出对应讯息：

(a)在侦测时间区间Δt，当满足下列条件时，发出第一种讯息

S(Δt)≧Smin；且

A(t)≧AEL；且；

V(t)>VEL

否则发出第二种讯息；

(b)当下列条件满足时，发出第三种讯息

V_av>VHH

(c)当下列条件满足时，发出第四种讯息

V_av<VEL

(d)当下列条件满足时，发出第五种讯息

(S(Δt)≧Smin；且

A(t)≧AEL；且；

V(t)>VEL；)且；

V(t)<VRLH

(e)当下列条件满足时，发出第六种讯息

(S(Δt)≧Smin；且

A(t)≧AEL；且；

V(t)>VEL；)且；

V(t)<VRLL

(f)当下列条件满足时，发出第七种讯息

(S(Δt)≧Smin；且

A(t)≧AEL；且；

V(t)>VEL；)条件不存在时；且；

V(t)<VSLH

(g)当下列条件满足时，发出第八种讯息(S(Δt)≧Smin；且

A(t)≧AEL；且；

V(t)>VEL；)条件不存在时；且；

V(t)<VSLL

(h)当下列条件满足时，发出第九种讯息

(S(Δt)≧Smin；且

A(t)≧AEL；且；

V(t)>VEL；)条件不存在时；且；

V(t)<VSLL；且延时预定时间满足后；

其中，S(Δt)为Δt时间区间之电压变动斜率，

S(Δt)＝(V(t₀+Δt)-V(t₀))/Δt，t₀为计算电压变动斜率的启始时间；

其中 $V_{\mathrm{av}}=\frac{1}{(t_2-t_1)}{\&Integral;}_{t_1}^{t_2}V\left(t\right)\&CenterDot;\mathrm{dt}=\frac{1}{n}\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}V\left(n\right)$

t2-t1为设定的n个连续取样的时间区间；

上述VEL、VEH为基准温度T₀时车辆发电机的正常供电电压下限值与上限值；AEL为基准温度T₀时车辆正常启动的最小电流值；VHH为基准温度T₀时电池输出电压安全警告上限值；VRLH为基准温度T₀时车辆正常运行时回路电压安全警告之低电压；VSLH为基准温度T₀车辆停止时安全警告之回路低电压；VSLL为基准温度T₀车辆停止时安全警告之过低电压；Smin为正常启动时电压上升斜率最小值；(k₁、k₂、k₃)为温度补偿函数矩阵参数值。

本发明所述方法与装置能够实时诊断车辆电池状态并做出精确判断，对于各种可能的情形发出警告，使车辆使用者能及早处理，可大幅降低因车辆电池问题而产生的抛锚或雪地安全问题，大大提升了车辆使用安全性。

附图说明

图1为一般车辆电池与启动系统及发电机系统连接示意图；图2为所述车辆电池诊断方法实施例一流程示意图；图3为所述车辆电池诊断方法实施例二流程示意图；图4为所述车辆电池报警器实施例一组成结构示意图；图5为所述车辆电池报警器实施例二组成结构示意图；图6为所述车辆电池报警器实施例三组成结构示意图；图7为所述车辆电池报警器实施例四组成结构示意图；图8为所述车辆电池报警器实施例五组成结构示意图；图9为所述车辆电池报警器中保护电路实施例原理示意图；图10为所述车辆电池报警器实施例一整体外观图；图11为所述车辆电池报警器实施例整体外观图二；图12为所述车辆电池报警器实施例整体外观图三；图13为所述车辆电池报警器实施例整体外观图四；图14为所述车辆电池报警器实施例整体外观图五；图15为12VDC铅酸电池在不同温度时所呈现的电压变化示意图；图16为24VDC铅酸电池在不同温度时所呈现的电压变化示意图。

具体实施方式

为了便于本领域的技术人员理解，下面结合本发明较佳实施例并配合附图，将本发明的结构及具体工作方法详述如后。

图1为一般车辆电池与启动系统及发电机系统的连接示意图，车辆电池10的负极通过车体连接于地、正极经过保险丝组910连接点火开关914，连接于防启动系统电路9161及启动系统电路9162，再连接于起动机917；另一路电路由保险丝组910连接点火开关915，再连接至前点火线圈组920、火星塞921、前点火线圈组922、火星塞923；发电机918发出交流电经由电压调节器919，连接至车辆电池10。当点火开关914被闭合至ST时，车辆电池10提供电力使启动系统913的起动机917的马达开始运转，带动发电机918开始发电；当点火开关915被闭合至G1时，车辆电池10提供电力使火星塞921、火星塞923点火，使引擎开始运转。若车辆启动系统913故障，车辆启动失败，车辆就无法行进；若发电机918故障(效能低落)或电压调节器919故障(效能低落)，将无法提供电力给全车系统或无法对车辆电池10充电，将造成车辆电池10过度损耗，使车辆无法行进或造成车辆无法再启动。

本发明所述车辆电池报警器连接于车辆电池10与启动系统913、发电机918之间。

所述车辆电池诊断装置的具体实施方式以实施例一至实施例四来说明，其中实施例一、二、三应用于12VDC的电力系统车辆电池上，实施例四应用于24VDC的电力系统车辆电池上。

实施例一、二、三中所述车辆发电机电压及电池特性为：车辆发电机的正常供电电压范围VEL＝14.5V、VEH＝15.6V；车辆正常启动时的最小电流值AEL＝45A；电池输出端的安全警告电压上限VHH＝16.6V；车辆正常运转时安全警告电池电压下限值VRLH＝12.5V；输入的车辆停止时安全警告的电池电压上限VSLH＝11.5V、下限VSLL＝10.8V；输入的正常启动时电压上升斜率最小值Smin＝0.05V/sec；温度补偿系数[k₁ k₂ k₃]＝[-5.0×10^-3 1.50×10^-5 -9.10×10^-6]。

实施例四所述的车辆发电机电压及电池特性在基准温度(25℃)时：车辆发电机的正常供电电压范围VEL＝29.0V、VEH＝31.2V；车辆正常启动时的最小电流值AEL＝60A；电池输出端的安全警告的电压上限VHH＝33.5V；车辆正常运转时电池电压安全警告下限VRLH＝25.0V；输入车辆停止时安全警告的电池电压上限VSLH＝22.0V及下限VSLL＝20.6V；正常启动时电压上升斜率最小值Smin＝0.15V/sec；温度补偿系数

[k₁ k₂ k₃]＝[-4.96×10^-5 4.50×10^-5 -1.81×10^-5]。

<第一方法实施例>

对于一个使用12V电池供电点火的汽车，判断车辆电池状态采用如下方法(但对于使用者不同需求，可选择下列步骤的一种或几种的组合进行判断)：

S1：以间隔取样时间0.1sec，侦测在任一取样时间t的电压V(t)、电流A(t)数值；

S2：判断车辆是否正常启动：在侦测时间区间Δt(Δt＝10sec)，Δt的选择可依据不同车辆而预先设定，例如启动系统工作速度较缓慢的如Volkswagen汽车，则可选择Δt＝10sec，如果启动系统工作速度较快的如三菱汽车，则可选择Δt＝5sec。在侦测时间区间Δt，电压与电流若同时满足式(1)、式(2)、式(3)则发出第一种讯息，以表示车辆正常启动，否则发出第二种讯息，以表示车辆启动系统未启动；

S(Δt)≧Smin；                   (1)

且在Δt时间内；

A(t)≧AEL；且；                 (2)

V(t)>VEL                        (3)

其中，S(Δt)为Δt时间区间的电压变动斜率，S(Δt)＝(V(t₀+Δt)-V(t₀))/Δt，t₀为计算电压变动斜率的起始时间；本实施例为满足试式(2)为触发时间，开始计算Δt时间内的电压斜率；

S3：判断车辆发电机是否正常：在S2步骤后，以间隔取样时间(本实施例为0.1sec)，对电压取样；

S31：若满足式(4)，则发出第三种讯息，以报警发电机电压异常过高，车辆使用者为避免电器烧毁，可尽速关闭各种电器，并尽速修理发电机系统；

V_av>VHH                         (4)

S32：若满足式(5)，则发出第四种讯息，以报警发电机电压异常过低，车辆使用者为避免电器故障，可尽速关闭各种电器，并尽速修理发电机系统；

V_av<VEL                          (5)

其中 $V_{\mathrm{av}}=\frac{1}{(t_2-t_1)}{\&Integral;}_{t_1}^{t_2}V\left(t\right)\&CenterDot;\mathrm{dt}=\frac{1}{n}\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}V\left(n\right)$

t2-t1为设定的n个连续取样的时间区间，本实施例为触发式(5)后，连续计算100个取样数据计算其平均值；

S4：当满足式(1)且式(2)且式(3)时车辆正常启动后，以间隔取样时间(本实施例为0.1sec)，对电压取样，判断车辆运行中电压是否正常；S41：若在一设定的连续取样时间内，若满足式(6)则发出第五种讯息，以报警运行中电池电压过低，此情形常为发电机918效能过低或发电机电压调节器919发生故障；

V(t)<VRLH                              (6)

本实施例为满足式(6)后为触发时间，在连续取样30个取样数据，均满足式(6)则发出信号，若其中有不满足式(6)则重新计算连续取样时间；S42：若在一设定的连续取样时间内，若满足式(7)则发出第第六种讯息，以报警运行中电池即将耗尽，此情形常为发电机918效能过低或发电机电压调节器919发生故障致发出的电压过低，无法对电池充电，车辆电池10因电力无法补充而即将耗尽；

V(t)<VRLL                 (7)

本实施例为满足式(6)后为触发时间，在连续取样30个取样数据，均满足式(6)则发出信号，若其中有不满足式(6)则重新计算连续取样时间；

S5：若不满足S2条件时，以间隔取样时间，对电压取样，判断车辆停止电压是否正常；

S51：若在一设定的连续取样时间内，满足式(8)则发出第七种讯息，以报警停止电池电压过低，此情形为因为车辆停俥，发电机918不再供电，车辆内电力由车辆电池10供应，车辆电池10电力耗损至低电压；

V(t)<VSLH                  (8)

本实施例为满足式(6)后为触发时间，在连续取样30个取样数据，均满足式(6)则发出信号，若其中有不满足式(6)则重新计算连续取样时间；S52：若在一设定的连续取样时间内，满足式(9)则发出第八种讯息以报警停止电池即将耗尽，此情形为因为车辆停俥，发电机918不再供电，车辆内电力由车辆电池10供应，车辆电池10电力耗损至极限电压；

V(t)<VSLL                   (9)

本实施例为满足式(6)后为触发时间，在连续取样30个取样数据，均满足式(6)则发出信号，若其中有不满足式(6)则重新计算连续取样时间；

S53：在S52后，延时预定时间后，本实施例为30sec，输出第九种信号给继电器293，以切离车辆电池10继续对车辆的供电，以保留电力供下次启动所需，以避免车辆无法再启动。

上述实施例，解决了现有技术中仅使用电压数值或仅使用电压降落再升起为判断条件的方法而易产生误判断的问题。本发明中使用电压变化斜率判断车辆是否正常启动，并可对车辆发电机是否正常、回路电压是否正常、车辆运行中电池是否耗尽、车辆停止中电池是否耗尽等状况提出警告。

<第二方法实施例>

本实施例为应用于使用24V电池供电系统的卡车，为带有温度补偿的判断车辆电池状态的方法(根据使用者的不同需求，可选择下列步骤的一种或几种的组合，此判断方法可应用于低温或高温地区)：

SS1：以间隔取样时间0.1sec，侦测在任一取样时间t的电压V’(t)、电流A(t)数值及温度T(t)数值；依据式(10)，计算温度补偿后的电压V(t)；

$V\left(t\right)=V\&prime;\left(t\right)+\left[\begin{array}{ccc}{k}_1& k_2& k_3\end{array}\right]\&CenterDot;\left[\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}{T}^1\\ \mathrm{\&Delta;}{T}^2\\ \mathrm{\&Delta;}{T}^3\end{array}\right]$

ΔT＝T(t)-T₀                   (10)

其中，T₀为温度补偿函数矩阵参数值的基准温度，本实施例为25℃基准温度时，温度补偿函数矩阵参数为

[k₁ k₂ k₃]＝[-4.96×10^-5 4.50×10^-5 -1.81×10^-5]，例如-5℃时，温度补偿前的侦测得到的电压V’(t)＝19.8V，补偿后的电压为20.33V，更为接近真实的电池容量；

SS2：判断车辆是否正常启动：在侦测时间区间Δt(Δt＝10sec)，Δt的选择可依据车辆厂牌而预先设定，例如启动系统较缓慢者如Volkswagen汽车，则可为Δt＝10sec，例如启动系统较快者如三菱汽车，则可为Δt＝5sec。在侦测时间区间Δt，电压与电流若满足式(1)且式(2)且式(3)则发出第一种讯息，以报警车辆正常启动，否则发出第二种讯息，以报警车辆启动系统未启动；

S(Δt)≧Smin；                 (1)

且在Δt时间内；

A(t)≧AEL；且；               (2)

V(t)>VEL                      (3)

其中，S(Δt)为Δt时间区间的电压变动斜率，S(Δt)＝(V(t₀+Δt)-V(t₀))/Δt，t₀为计算电压变动斜率的起始时间；本实施例为满足试式(2)为触发时间，开始计算Δt时间内的电压斜率；

SS3：判断车辆发电机是否正常：在S2步骤后，以间隔取样时间(本实施例为0.1sec)，对电压取样；

SS31：若满足式(4)，则发出第三种讯息，以报警发电机电压异常过高，车辆使用者为避免电器烧毁，可尽速关闭各种电器，并尽速修理发电机系统；

V_av>VHH                     (4)

SS32：若满足式(5)，则发出第四种讯息，以报警发电机电压异常过低，车辆使用者为避免电器故障，可尽速关闭各种电器，并尽速修理发电机系统；

V_av<VEL                  (5)

其中， $V_{\mathrm{av}}=\frac{1}{(t_2-t_1)}{\&Integral;}_{t_1}^{t_2}V\left(t\right)\&CenterDot;\mathrm{dt}=\frac{1}{n}\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}V\left(n\right)$

t2-t1为设定的n个连续取样的时间区间，本实施例为触发式(5)后，连续计算100个取样数据计算其平均值；

SS4：当满足式(1)且式(2)且式(3)时车辆正常启动后，以间隔取样时间(本实施例为0.1sec)，对电压取样，判断车辆运行中电压是否正常；

SS41：若在一设定的连续取样时间内，若满足式(6)则发出第五种讯息，以报警运行中电池电压过低，此情形常为发电机918效能过低或发电机电压调节器919发生故障；

V(t)<VRLH                        (6)

本实施例为满足式(6)后为触发时间，在连续取样30个取样数据，均满足式(6)则发出信号，若其中有不满足式(6)则重新计算连续取样时间；

SS42：若在一设定的连续取样时间内，若满足式(7)则发出第第六种讯息，以报警运行中电池即将耗尽，此情形常为发电机918效能过低或发电机电压调节器919发生故障致发出的电压过低，无法对电池充电，车辆电池10因电力无法补充而即将耗尽；

V(t)<VRLL                         (7)

本实施例为满足式(6)后为触发时间，在连续取样30个取样数据，均满足式(6)则发出信号，若其中有不满足式(6)则重新计算连续取样时间；

SS5：若不满足S2条件时，以间隔取样时间，对电压取样，判断车辆停止电压是否正常；

SS51：若在一设定的连续取样时间内，满足式(8)则发出第七种讯息，以报警停止电池电压过低，此情形为因为车辆停俥，发电机918不再供电，车辆内电力由车辆电池10供应，车辆电池10电力耗损至低电压；

V(t)<VSLH                           (8)

本实施例为满足式(6)后为触发时间，在连续取样30个取样数据，均满足式(6)则发出信号，若其中有不满足式(6)则重新计算连续取样时间；

SS52：若在一设定的连续取样时间内，满足式(9)则发出第第八种讯息以报警停止电池即将耗尽，此情形为因为车辆停俥，发电机918不再供电，车辆内电力由车辆电池10供应，车辆电池10电力耗损至极限电压；

V(t)<VSLL                       (9)

本实施例为满足式(6)后为触发时间，在连续取样30个取样数据，均满足式(6)则发出信号，若其中有不满足式(6)则重新计算连续取样时间；

SS53：在SS52后，延时预定时间后，本实施例为30sec，输出第九种信号给继电器293，以切离车辆电池10继续对车辆的供电，以保留电力供下次启动所需，以避免车辆无法再启动。

本实施例可对电池的环境温度补偿，以适用于低温或高温地区，判断车辆是否正常启动，并可对车辆发电机是否正常、回路电压是否正常、车辆运行中电池是否耗尽、车辆停止中电池是否耗尽等状况提出警告。

<第一装置实施例>

如图3，为本发明所述车辆电池报警器20的实施例一，其是直接连接于具有引擎发动机装置的车辆电池10上，车辆电池10包括车辆主电池11及车辆备用电池12。所述报警器20包括：一中央处理器23及与中央处理器23连接的用于侦测车辆电池两端电压与环路电流的电压电流侦测电路21、用于对报警器进行参数设置的DIP选择器253、用于显示判断结果或数值的发光二极管显示器271、用于发出判断结果的蜂鸣器271和停车时用于控制车辆电池是否继续供电的继电器293。

所述中央处理器23可接收电压电流侦测电路21输出的电压与电流数值；依据车辆电池10特性，对各报警状况条件进行分析判断，而输出至少二种频率信号给蜂鸣器281、输出判断结果或数值给发光二极管显示器271；

所述DIP选择器251有六个拨动开关，可藉由拨动开关的组合设定车辆电池10特性和各报警状况条件，该六个拨动开关分别设定：车辆发电机的正常供电电压范围下限值VEL、车辆正常启动时的最小电流值AEL、电池输出端的安全警告的电压上限值VHH、车辆正常运转时安全警告的电压下限值VRLH、车辆停止时过低电压VSLL；正常启动时电压上升斜率最小值Smin。中央处理器23可藉由此设定的状态，对比电压电流侦测电路21输出的电压与电流数值，而产生判断结果并输出信号控制执行相应动作。

所述报警功能在于：判断车辆是否正常启动，并可对车辆发电机是否正常、回路电压是否正常、车辆运行中电池是否耗尽、车辆停止电池是否耗尽等状况，并对判断结果输出信号于蜂鸣器281发出至少二种报警声音、输出判断结果或/且电压电流数值给发光二极管显示器271。

本实施例中所述电池诊断报警器对电池状态的诊断方法与结果如下：

(1)中央处理器23对比电压电流侦测电路21输出电流与电压数值与设定值，在适当时间区间Δt＝5秒，判断车辆启动系统913是否有启动，如果若满足式(1)且式(2)且式(3)的正常启动，中央处理器23则发出第一频率的信号给蜂鸣器281，使发出第一频率的声音，中央处理器23更进一步发出信号给发光二极管显示器271显示第一种组合的亮灯，以显示车辆启动系统正常启动。如果发电机918没有正常启动，中央处理器23则发出第二频率的信号给蜂鸣器281，使发出第二频率的声音，中央处理器23更进一步发出信号给发光二极管显示器271显示第二种组合的亮灯，以报警车辆启动系统未启动。

(2)中央处理器23对比电压电流侦测电路21输出电压电流数值与设定值，判断车辆发电机918输出的电压是否正常，如果满足式(4)，中央处理器23则发出第三频率的信号给蜂鸣器281，使发出第四频率的声音；中央处理器23更进一步发出信号给发光二极管显示器271显示第四种组合的亮灯，以报警发电机电压异常过高。

(3)当车辆正常运行后，中央处理器23对比电压电流侦测电路21输出电压数值与设定值，判断车辆运行中电压是否正常，如果满足式(6)，中央处理器23则发出第五频率的信号给蜂鸣器281，使发出第五频率的声音；中央处理器23更进一步发出信号给发光二极管显示器271显示第五种组合的亮灯，以报警运行中电池电压过低。

(4)当车辆停止后(不满足式(1)且式(2)且式(3))，中央处理器23对比电压电流侦测电路21输出电压数值，判断车辆运行中电压是否正常，如果满足式(9)，中央处理器23则发出第八频率的信号给蜂鸣器281，使发出第八频率的声音；中央处理器23更进一步发出信号给发光二极管显示器271显示第八种组合的亮灯，以报警车辆停俥后车辆电池电压耗尽；在预设的时间(本实施例为30秒)后，中央处理器23输出信号给继电器293，切离车辆电池10继续对车辆的供电，以保留电力供下次启动所需。

<第二装置实施例>

如图4，为本发明的车辆电池报警器20的实施例二，车辆电池报警器20包括：一中央处理器23及与中央处理器23连接的用于侦测车辆电池两端电压与环路电流的电压电流侦测电路21、用于对报警器进行参数设置的DIP选择器253、用于显示判断结果或数值的屏幕显示器272、用于发出判断结果的语音警告器281和停车时用于控制车辆电池是否继续供电的继电器293，还包括连接于电压电流侦测电路21前端的保护电路29，保护电路29，另一端连接电池正极。

所述保护电路29包括短路保护电路291与反极性保护电路292两部分，如图7。其中，短路保护电路291用于保护所述报警器内部电路及电气组件免受电池短路、电流或电压过大造成损坏；其中，反极性保护电路292用于保护车辆电池报警器内部电路及电气组件免受因连接车辆电池时发生电极反向，而造成损坏。

所述报警功能可判断车辆是否正常启动，并可对车辆发电机是否正常、回路电压是否正常、车辆运行中电池是否耗尽、车辆停止电池是否耗尽等状况，并通过语音警告器282发出设定的语音、在屏幕显示器272显示判断结果和电池当前电压电流数值。

本实施例中所述电池诊断报警器对电池状态的诊断方法与结果如下：

(1)中央处理器23采样电压电流侦测电路21输出的电流与电压数值与设定值，在适当时间区间Δt＝5秒，判断车辆启动系统913是否有启动，如果同时满足式(1)、式(2)、式(3)则判断为正常启动，中央处理器23发出信号给语音警告器282，使发出例如车辆启动系统正常启动的语音，中央处理器23更进一步发出信号给屏幕显示器272显示例如车辆启动系统正常启动图样和/或字样(称为图字样)及显示电池当前电压/电流的数值。如果发电机918没有正常启动，中央处理器23则发出信号给语音警告器282，使发出例如车辆启动系统未启动的语音，中央处理器23更进一步发出信号给屏幕显示器272显示例如启动系统未启动图字样及显示电压/电流的数值。

(2)中央处理器23采样电压电流侦测电路21输出的电压电流数值与设定值，判断车辆发电机918输出的电压是否正常，如果满足式(4)，则发出信号给语音警告器282，使发出例如电压异常过高请尽快关闭电器用品的语音，同时发出信号给屏幕显示器272显示例如电压异常过高请尽快关闭电器用品图字样及显示电压/电流的数值，以提醒车辆使用者。

(3)当车辆正常运行后，中央处理器23对比电压电流侦测电路21输出电压数值与设定值，判断车辆运行中电压是否正常，如果满足式(6)，中央处理器23则发出信号给语音警告器282，使发出例如运行中电池电压过低请尽速检查电路系统的语音，中央处理器23更进一步发出信号给屏幕显示器272显示例如电池电压过低请尽速检查电路系统图字样及显示电压/电流的数值，以提醒车辆使用者运行中电池电压过低的判断结果。

(4)当车辆停俥后(不满足式(1)且式(2)且式(3))，中央处理器23对比电压电流侦测电路21输出电压数值，判断车辆运行中电压是否正常，如果满足式(9)，中央处理器23则发出信号给语音警告器282，使发出例如电池电压即将耗尽在30秒后切断供电的语音，中央处理器23更进一步发出信号给屏幕显示器272显示例如电池电压即将耗尽在30秒后切断供电图字样及显示电压/电流的数值，以报警车辆停俥后车辆电池电压耗尽；在预设的时间(本实施例为30秒)后，中央处理器23输出信号给继电器293，切离车辆电池10继续对车辆的供电，以保留电力供下次启动所需。

<第三装置实施例>车辆电池报警器

如图5，为本发明的车辆电池报警器20的实施例三，该实施例中车辆电池报警器20的组成结构与上一实施例相似，不同之处在于其采用的数据输入装置25的类型。

实施例中数据输入装置25采用输入接口251及I/O连接器252。PDA数据输入器930具有与I/O连接器252相同格式的连接器，当PDA数据输入器930与I/O连接器252连接后，可将PDA数据输入器930储存该厂牌车辆电池10特性、各报警状况条件的数据经由输入接口251传输给中央处理器23，本实施例使用IEEE1394为输入接口251及I/O连接器252传输下列数据：车辆发电机的正常供电电压范围低限值VEL、车辆正常启动时的最小电流值AEL、电池输出端的安全警告的回路过高电压VHH、车辆正常运转时安全警告的回路低电压VRLH、车辆停止时过低电压VSLL；正常启动时电压上升斜率最小值Smin。本实施例是使用PDA数据输入器930为数据输入源，但不以此限，可使用具有IEEE1394的输入接口251及I/O连接器252的手提式计算机。本实施例的电池状态诊断方法类似于上一实施例，在此不再赘述。

<第四装置实施例>车辆电池报警器

如图6，为本发明的车辆电池报警器20的实施例四，其是直接连接于具有引擎发动机装置的车辆电池10上，车辆电池10进一步包含车辆主电池11及车辆备用电池12，该车辆电池报警器20与引擎发电机918及启动系统913为并联连接。报警器20具体包括：中央处理器23及电压电流侦测电路21、温度感应电路22、电压补偿电路24、数据输入装置25、声音报警装置28、显示器装置27、保护电路29和继电器293。

所述中央处理器23可接收电压电流侦测电路21输出的电压与电流数值、电压补偿电路24输出的补偿后的电压数值；依据车辆电池10特性，对各报警状况条件进行分析判断，而输出信号给声音报警装置28、输出判断结果或数值给显示器装置27。

所述声音报警装置28进一步包含蜂鸣器281与语音警告器282，蜂鸣器281可依据中央处理器23判断结果而输出的信号发出不同频率的声音，以警告车辆使用者，语音警告器282可以依据中央处理器23判断结果而输出的信号发出语音，以警告车辆使用者；显示器装置27进一步包含发光二极管显示器271、屏幕显示器272及EL灯显示器273，发光二极管显示器271以不同的灯号组成以显示判断结果，屏幕显示器272可以显示判断结果的图字样及/或电压、电流、温度的数值，EL灯显示器273则以预设的EL区域颜色以显示判断结果。

所述数据输入装置25进一步包含输入接口251及I/O连接器252；PDA数据输入器930具有与I/O连接器252相匹配的连接器，当PDA数据输入器930与I/O连接器252连接后，可将PDA数据输入器930储存该厂牌车辆电池10特性、各报警状况条件的数据经由输入接口251传输给中央处理器23，本实施例使用IEEE1394为输入接口251及I/O连接器252。在本实施例中数据输入装置25接收下列数据：常温下车辆发电机的正常供电电压范围VEL、VEH；车辆正常启动时的最小电流值AEL；常温下电池输出端的安全警告电压限值VHH；常温下车辆正常运转时回路电压的安全警告下限值VRLH；常温下车辆停止时回路电压的安全警告上限VSLH及下限VSLL；常温下正常启动时电压上升斜率最小值Smin；温度补偿函数矩阵参数值(k₁、k₂、k₃)。本实施例是采用PDA数据输入器930为数据输入源，但不以此限，还可采用具有IEEE1394的输入接口251及I/O连接器252的手提式计算机。中央处理器23可藉由输入的参数设定工作状态。

所述报警功能即判断车辆是否正常启动，并可对车辆发电机是否正常、发电机发出电压是否过低、回路电压是否正常、车辆运行中电池是否耗尽、车辆停止电池是否电压不足、车辆停止电池是否耗尽等状况，并对判断结果输出信号于声音报警装置28发出设定的声音及语音、在显示器装置27显示判断结果或/且电压电流温度数值。

本实施例的所述电池诊断报警器对电池状态的诊断方法与结果如下：

(1)在每次电压电流侦测电路21输出电压数值时，中央处理器23依据预先输入的温度补偿函数矩阵参数值(k₁、k₂、k₃)，经由电压补偿电路24，产生补偿后的电压数值。

(2)在适当时间区间(本实施例时间区间Δt＝5秒)，中央处理器23对比补偿后的电压数值、电流数值判断车辆启动系统913是否启动，如果满足式(1)且式(2)且式(3)则判断为正常启动，中央处理器23发出信号给声音报警装置28及显示器装置27(中央处理器23则发出第一频率的信号给蜂鸣器281，使发出第一频率的声音，同时发出信号给语音警告器282，使发出例如车辆启动系统正常启动的语音；更进一步，中央处理器23发出信号给屏幕显示器272显示例如车辆启动系统正常启动图或字样及显示电压/电流/温度等数值，同时还发出信号给发光二极管显示器271显示第一种组合的亮灯，显示车辆启动系统正常启动，中央处理器23还发出信号给EL灯显示器273显示车辆启动系统正常启动的区域)。如果发电机918没有正常启动，中央处理器23则发出信号给声音报警装置28及显示器装置27(中央处理器23则发出第二频率的信号给蜂鸣器281，使其发出第二频率的声音，同时发出信号给语音报警器282，使发出例如车辆启动系统未启动的语音；中央处理器23更进一步发出信号给发光二极管显示器271显示第二种组合的亮灯，中央处理器23发出信号给屏幕显示器272显示例如启动系统未启动图字样及显示电压/电流/温度的数值，中央处理器23发出信号给EL灯显示器273则显示车辆启动系统未启动的区域)。

(3)判断车辆正常启动后，在一设定的连续取样时间内(本实施例设定为10秒)，中央处理器23对比采样补偿后的电压数值，判断车辆发电机918输出的电压是否正常，如果设定时间取样连续满足式(4)，中央处理器23则发出信号给声音报警装置28及显示器装置27(中央处理器23则发出第三频率的信号给蜂鸣器281，使发出第三频率的声音，同时发出信号给语音警告器282，使发出例如发电机电压异常过高的语音；中央处理器23更进一步发出信号给发光二极管显示器271显示第三种组合的亮灯，中央处理器23发出信号给屏幕显示器272显示例如发电机电压异常过高图字样及显示电压/电流/温度的数值，中央处理器23发出信号给EL灯显示器273则显示发电机电压异常过高的区域)，警告使用者发电机电压异常过高。如果满足式(5)，中央处理器23则发出信号给声音报警装置28及显示器装置27(中央处理器23则发出第四频率的信号给蜂鸣器281，使发出第四频率的声音，中央处理器23发出信号给语音警告器282，使发出例如发电机电压异常过低的语音；中央处理器23更进一步发出信号给发光二极管显示器271显示第四种组合的亮灯，中央处理器23发出信号给屏幕显示器272显示例如发电机电压异常过低图字样及显示电压/电流/温度的数值，中央处理器23发出信号给EL灯显示器273则显示发电机电压异常过低的区域)，以警告使用者发电机电压异常过低。

(4)当车辆正常运行后，在一设定的连续取样时间内(本实施例设定为10秒)，中央处理器23对比取样电压电流值，判断车辆运行中电池电压是否正常，如果设定时间取样连续满足式(6)，中央处理器23则发出信号给声音报警装置28及显示器装置27(中央处理器23则发出第五频率的信号给蜂鸣器281，使发出第五频率的声音，中央处理器23发出信号给语音警告器282，使发出例如运行中电池电压过低的语音；中央处理器23更进一步发出信号给发光二极管显示器271显示第五种组合的亮灯，中央处理器23发出信号给屏幕显示器272显示例如运行中电池电压过低图字样及显示电压/电流/温度的数值，中央处理器23发出信号给EL灯显示器273则显示运行中电池电压过低的区域)，以警告使用者车辆运行中电池电压过低。如果设定时间取样连续满足式(7)，中央处理器23则发出信号给声音报警装置28及显示器装置27(中央处理器23则发出第六频率的信号给蜂鸣器281，使发出第六频率的声音，中央处理器23发出信号给语音警告器282，使发出例如运行中电池即将耗尽的语音；中央处理器23更进一步发出信号给发光二极管显示器271显示第六种组合的亮灯，中央处理器23发出信号给屏幕显示器272显示例如运行中电池即将耗尽图字样及显示电压/电流/温度的数值，中央处理器23发出信号给EL灯显示器273则显示运行中电池即将耗尽的区域)，以警告使用者电池即将耗尽。若不满足式(7)则表示电池正常，返回到初始时进行新一轮的电压、电流及温度采样。

(6)当车辆停止后(即采样资料不满足式(1)且式(2)且式(3))，中央处理器23对比电压电流侦测电路21输出电压数值，判断车辆停止电压是否正常，如果满足式(8)，中央处理器23则发出信号给声音报警装置28及显示器装置27(中央处理器23则发出第七频率的信号给蜂鸣器281，使发出第七频率的声音，中央处理器23发出信号给语音警告器282，使发出例如行进中电池电压过低的语音；中央处理器23更进一步发出信号给发光二极管显示器271显示第七种组合的亮灯，中央处理器23发出信号给屏幕显示器272显示例如停止电池电压过低图字样及显示电压/电流/温度的数值，中央处理器23发出信号给EL灯显示器273则显示停止电池电压过低的区域)，以报警停止电池电压过低。

(7)当车辆停止后(不满足式(1)且式(2)且式(3))，中央处理器23对比电压电流侦测电路21输出电压数值，判断车辆停止电压是否正常，如果满足式(8)，中央处理器23则发出信号给声音报警装置28及显示器装置27(中央处理器23则发出第八频率的信号给蜂鸣器281，使发出第八频率的声音，中央处理器23发出信号给语音警告器282，使发出例如电池即将耗尽请停止使用的语音；中央处理器23更进一步发出信号给发光二极管显示器271显示第八种组合的亮灯，中央处理器23发出信号给屏幕显示器272显示例如电池即将耗尽的图或字样及显示电池当前电压/电流/温度的数值，中央处理器23发出信号给EL灯显示器273则显示停止电池即将耗尽的区域)，警告使用者电池即将耗尽应立即停止使用。并在延时预定时间后(本实施例为30秒)，中央处理器23发出信号给继电器293切断电池对车辆的供电回路，以保留足够的电力供下次启动所需。

<第五实施例>车辆电池报警器

如图8，为本发明的车辆电池报警器20的实施例五，其是直接连接于具有引擎发动机装置的车辆电池10上，车辆电池10进一步包含车辆主电池11及车辆备用电池12，该车辆电池报警器20与引擎发电机918及启动系统913为并联连接。报警器20具体包括：中央处理器23及电压电流侦测电路21、温度感测电路22、电压补偿电路24、数据输入装置25、声音报警装置28、显示器装置27、保护电路29和继电器293。

所述电压电流侦测电路21、电压补偿电路24、声音报警装置28、显示器装置27，蜂鸣器281、语音警告器282、发光二极管显示器271、屏幕显示器272及EL灯显示器273，均同第四实施例，则不再赘述。

其中，所述数据输入装置25采用微控制器(MCU，Microcontroller Unit)254所构成，MCU 254可以藉由可储存的内存，预先输入储存下列数据：常温下车辆发电机的正常供电电压范围VEL、VEH；车辆正常启动时的最小电流值AEL；常温下电池输出端的安全警告电压限值VHH；常温下车辆正常运转时回路电压的安全警告下限值VRLH；常温下车辆停止时回路电压的安全警告上限VSLH及下限VSLL；常温下正常启动时电压上升斜率最小值Smin；温度补偿函数矩阵系数值(k₁、k₂、k₃)等。MCU 254连接于中央处理器23，中央处理器23可读取MCU254储存的资料，设定车辆启动特性和电池特性，以进行车辆电池10的诊断。

本实施例的所述电池诊断报警器对电池状态的诊断方法与结果，同于第四实施例，亦不再赘述。

如图10～14给出了五种车辆电池报警器的整体外观示意图，其中图10、11为所述电池报警器与车辆后照镜结合形式的实例，图12、13为置于车辆仪表板上立式的车辆电池报警器实例，图14为安装于车辆仪表板内的车辆电池报警器实例。图10、11所示实例采用发光二极管显示器271以显示车辆电池10的电量百分比，并使用屏幕显示器272以显示车辆电池10的电压数值与报警状态，而语音警告器282与DIP选择器253则未显示；图10、11两者区别在于前面板上是否设置按键，图10中按键可连接DIP选择器253供为车辆启动特性及电池特性设定使用。图12、13所示采用EL灯显示器273以显示车辆电池10的电量百分比，并使用屏幕显示器272以显示车辆电池10的电压数值与报警状态，而语音警告器282与连接输入接口251的I/O连接器252(IEEE1894连接器)则未显示。图12所示采用发光二极管显示器271以显示车辆电池10的电量百分比，并使用发光二极管显示器271以发光二极管灯的明暗组合成为数字，以显示车辆电池10的电压数值。

本发明中所述电池报警器的整体外观可任意设计，包括但不局限于以上所列举出的。

另需说明的是，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，在不脱离本发明构思前提下，对本发明所做的任何微小变化及等同替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (26)

1一种车辆电池诊断方法，包括以下步骤：

S0：通过数据输入装置输入基本数据：包括车辆发电机的正常供电电压范围VEL、VEH，车辆正常启动时的最小电流值AEL，车辆正常运行时电池输出端安全警告电压上限值VHH和下限值VRLH，车辆停止时电池输出端安全警告电压下限值VSLH和过低电压值VSLL，车辆正常启动时电压上升斜率最小值Smin；

S1：以间隔取样时间，侦测在任一取样时间t内电池电压V(t)、电流A(t)数值；

S2：判断车辆是否正常启动：在适当侦测区间Δt时间内，若同时满足式(1)、式(2)、式(3)则发出第一种讯息表示车正常启动，否则发出第二种讯息表示车未启动；

S(Δt)≥Smin             (1)

且在Δt时间内，A(t)≥AEL (2)

V(t)>VEL                (3)

其中，S(Δt)为区间Δt时间内电压变动斜率，S(Δt)＝(V(t₀+Δt)-V(t₀))/Δt，t₀为计算电压变动斜率的启始时间；

S3：判断车辆发电机是否正常：在S2步骤后，以间隔取样时间，对发电机电压取样；

S31：若满足式(4)，则发出第三种讯息表示发电机电压过高；

V_av>VHH   (4)

S32：若满足式(5)，则发出第四种讯息表示发电机电压过低；

V_av<VEL   (5)

其中， $V_{\mathrm{av}}=\frac{1}{(t_2-t_1)}{\&Integral;}_{t_1}^{t_2}V\left(t\right)\&CenterDot;\mathrm{dt}=\frac{1}{n}\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}V\left(n\right),$ t2-t1为设定的n个连续取样的时间区间；

S4：若同时满足式(1)、式(2)、式(3)车辆正常启动后，以间隔取样时间对电池电压取样，判断车辆运行中电压是否正常：

S41：若在一设定的连续取样时间内，满足式(6)则发出第五种讯息表示车辆运行中电池电压过低；

V(t)<VRLH   (6)

S42：若在一设定的连续取样时间内，若满足式(7)则发出第第六种讯息表示运行中电池即将耗尽；

V(t)<VRLL   (7)

S5：若不满足S2条件车辆未正常启动时或车辆停止时，以间隔取样时间，对电池电压取样，判断车辆停止时电压是否正常：

S51：若在一设定的连续取样时间内，满足式(8)则发出第七种讯息表示停止时电池电压过低；

V(t)<VSLH   (8)

S52：若在一设定的连续取样时间内，满足式(9)则发出第第八种讯息表示停止时电池耗尽；

V(t)<VSLL   (9)

S53：若判断电池电压耗尽后延时预定时间，输出第九种信号切断车辆电池的供电回路，保留电力供下次启动。

2.根据权利要求1所述的车辆电池诊断方法，其特征在于，所述第一种讯息至第八种讯息包含不同频率的信号以趋动蜂鸣器产生不同频率的声音和/或包含不同语音趋动信号以趋动语音产生器产生不同的语音。

3.根据权利要求1所述的车辆电池诊断方法，其特征在于，所述第一种讯息至第八种讯息，包含不同信号以趋动发光二极管显示器产生不同组合之灯号。

4.根据权利要求1所述的车辆电池诊断方法，其特征在于，所述第一种讯息至第八种讯息，包含不同信号以趋动屏幕显示器产生不同讯息图字样。

5.根据权利要求1所述的车辆电池诊断方法，其特征在于，所述第一种讯息至第八种讯息，包含不同信号以趋动EL灯显示器产生不同讯息区块的灯号。

6.根据权利要求4所述的车辆电池诊断方法，其特征在于，所述第一种讯息至第八种讯息，进一步包含电压数值、电流数值、温度数值中任一种或其组合之显示。

7.一种车辆电池诊断方法，包括以下步骤：

SS0：输入基准温度T₀时的基本数据：包括车辆发电机的正常供电电压范围VEL、VEH，车辆正常启动时的最小电流值AEL，车辆正常运转时电池输出端安全警告电压上限值VHH和下限值VRLH，车辆停止时电池输出端安全警告低电压值VSLH及过低电压值VSLL，正常启动时发电机电压上升斜率最小值Smin，温度补偿函数矩阵参数值(k₁、k₂、k₃)；

SS1：以间隔取样时间，侦测在任一取样时间t时电压V’(t)、电流A(t)及温度T(t)数值；依据式(10)，计算温度补偿后的电压V(t)；

$V\left(t\right)=V\&prime;\left(t\right)+\left[\begin{array}{ccc}{k}_1& k_2& k_3\end{array}\right]\&CenterDot;\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\&Delta;T}}^1\\ {\mathrm{\&Delta;T}}^2\\ {\mathrm{\&Delta;T}}^3\end{array}\right]---\left(10\right)$

ΔT＝T(t)-T₀，其中，T₀为温度补偿函数矩阵参数值的基准温度；

SS2：诊断车辆是否正常启动：在适当侦测时间区间Δt内，若同时满足式(1)、式(2)、式(3)则发出第一种讯息表示车辆正常启动，否则发出第二种讯息表示车辆未启动；

S(Δt)≥Smin             (1)

且在Δt时间内，A(t)≥AEL (2)

V(t)>VEL                (3)

其中，S(Δt)为Δt时间区间内电压变动斜率，S(Δt)＝(V(t₀+Δt)-V(t₀))/Δt，t₀为计算电压变动斜率的起始时间；

SS3：诊断车辆发电机是否正常：在SS2步骤后，以间隔取样时间对电池电压取样；

SS31：若满足式(4)，则发出第三种讯息表示发电机电压异常过高；

V_av>VHH                (4)

SS32：若满足式(5)，则发出第四种讯息表示发电机电压异常过低；

V_av<VEL                (5)

其中， $V_{\mathrm{av}}=\frac{1}{(t_2-t_1)}{\&Integral;}_{t_1}^{t_2}V\left(t\right)\&CenterDot;\mathrm{dt}=\frac{1}{n}\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}V\left(n\right)$

t2-t1为设定的n个连续取样的时间区间；

SS4：若同时满足式(1)、式(2)、式(3)车辆正常启动后，以间隔取样时间，对电池电压取样，诊断车辆运行中电池电压是否正常；

SS41：若在一设定的连续取样时间内，满足式(6)则发出第五种讯息表示运行中电池电压过低；

V(t)<VRLH   (6)

SS42：若在一设定的连续取样时间内，若满足式(7)则发出第第六种讯息表示运行中电池即将耗尽；

V(t)<VRLL   (7)

SS5：若不满足S2条件时，以间隔取样时间对电池电压取样，诊断车辆停止时电压是否正常；

SS51：若在一设定的连续取样时间内，满足式(8)则发出第七种讯息表示车辆停止电池电压过低；

V(t)<VSLH   (8)

SS52：若在一设定的连续取样时间内，满足式(9)则发出第第八种讯息表示车辆停止电池耗尽；

V(t)<VSLL   (9)

SS53：在判断电池耗尽后，延时预定时间，输出第九种信号切断车辆电池供电回路，保留电力供下次启动。

8.根据权利要求7所述的车辆电池诊断方法，其特征在于，所述第一种讯息至第八种讯息包含不同频率的信号以趋动蜂鸣器产生不同频率的声音和/或包含不同语音趋动信号以趋动语音产生器产生不同的语音。

9.根据权利要求7所述的车辆电池报警器，其特征在于，所述第一种讯息至第八种讯息，包含不同信号以趋动发光二极管显示器产生不同组合之灯号。

10.根据权利要求7所述的车辆电池诊断方法，其特征在于，所述第一种讯息至第八种讯息，包含不同信号以趋动屏幕显示器产生不同讯息图/字样。

11.根据权利要求7所述的车辆电池诊断方法，其特征在于，所述第一种讯息至第八种讯息，包含不同信号以趋动EL灯显示器产生不同讯息区块的灯号。

12.根据权利要求10所述的车辆电池诊断方法，其特征在于，所述第一种讯息至第八种讯息，进一步包含显示电压数值、电流数值、温度数值中任一或其组合的信号。

13.一种车辆电池报警器，与车辆电池直接连接并与车辆启动系统及发电机串行连接，其特征在于，包括一中央处理器及与中央处理器连接的用于侦测车辆电池两端电压与环路电流的电压电流侦测电路、用于对报警器进行参数设置的数据输入装置、用于显示判断结果或数值的显示装置、声音报警装置和用于控制车辆电池供电回路通断的继电器；所述中央处理器接收数据输入装置输入的车辆启动特性、车辆电池特性及电压电流侦测电路输出的电压与电流数值，并对各数据进行分析判断后输出至少二种频率信号控制声音报警装置、显示装置和继电器执行相应动作。

14.根据权利要求13所述的车辆电池报警器，其特征在于，进一步包括连接于电池与电压电流侦测电路之间对报警器内部组件起保护作用的电池短路/反接保护电路。

15.根据权利要求13所述的车辆电池报警器，其特征在于，所述显示装置包括发光二极管显示器、屏幕显示器或EL灯显示器中至少一种。

16.根据权利要求13所述的车辆电池报警器，其特征在于，所述声音报警装置包括蜂鸣器、语音警告器中至少一种。

17.根据权利要求13所述的车辆电池报警器，其特征在于，所述数据输入装置采用DIP选择器，藉由DIP选择器所拨动的开关组合设定车辆启动特性和电池特性。

18.根据权利要求13所述的车辆电池报警器，其特征在于，所述数据输入装置采用一输入接口及一I/O连接器，藉由输入接口与I/O连接器连接PDA数据输入器，通过PDA数据输入器所输入的数值设定车辆启动特性和电池特性。

19.根据权利要求13所述的车辆电池报警器，其特征在于，所述数据输入装置采用一微控制器MCU，藉由MCU所储存的数据设定车辆启动特性和电池特性。

20.一种车辆电池报警器，与车辆电池直接连接并与车辆启动系统及发电机串行连接，其特征在于，包括一中央处理器及与中央处理器连接的用于侦测车辆电池两端电压与环路电流的电压电流侦测电路、用于侦测车辆电池温度的温度感应电路、用于产生温度补偿电压的电压补偿电路、用于对报警器进行参数设置的数据输入装置、用于显示判断结果或数值的显示装置、声音报警装置和用于控制车辆电池供电回路通断的继电器；所述电压补偿电路还与电压电流侦测电路连接；所述中央处理器同时接收数据输入装置输入的车辆启动特性和电池特性、电压电流侦测电路输出的电压与电流数值、温度感应电路输出的车辆电池温度和电压补偿电路输出的温度补偿电压，并对各数据进行分析判断后输出至少二种频率信号控制声音报警装置、显示装置、继电器执行相应动作。

21.根据权利要求20所述的车辆电池报警器，其特征在于，进一步包括连接于电池与电压电流侦测电路之间对报警器内部组件起保护作用的电池短路/反接保护电路。

22.根据权利要求20所述的车辆电池报警器，其特征在于，所述显示装置包括发光二极管显示器、屏幕显示器或EL灯显示器中至少一种。

23.根据权利要求20所述的车辆电池报警器，其特征在于，所述声音报警装置包括蜂鸣器、语音警告器中至少一种。

24.根据权利要求20所述的车辆电池报警器，其特征在于，所述数据输入装置采用DIP选择器，藉由DIP选择器所拨动的开关组合设定车辆启动特性和电池特性。

25.根据权利要求20所述的车辆电池报警器，其特征在于，所述数据输入装置采用一输入接口及一I/O连接器，藉由输入接口与I/O连接器连接PDA数据输入器，通过PDA数据输入器所输入的数值设定车辆启动特性和电池特性。

26.根据权利要求20所述的车辆电池报警器，其特征在于，所述数据输入装置采用一微控制器MCU，藉由MCU所储存的数据设定车辆启动特性和电池特性。

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