CN2529266Y

CN2529266Y - 车用电源的监测预警装置

Info

Publication number: CN2529266Y
Application number: CN 01266316
Authority: CN
Inventors: 黄永升
Original assignee: Jinbaida Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Jinbaida Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2003-01-01
Anticipated expiration: 2011-11-02

Abstract

本实用新型涉及一种车用电源的监测预警装置，包括一稳压电路、一CPU、一电压取样电路、一电流负载控制电路、一灯号状况显示电路构成；且是并联于车用电源上，利用功率晶体对待测电源进行大电流负载的瞬间放电，以获得取样电压值而极为省电及精确，故可适用于长时间的监测及预警。

Description

车用电源的监测预警装置

技术领域

本实用新型涉及一种车用电源的监测预警装置，尤指一种适用于车用电源的监测及预警装置。

背景技术

现有的车辆设备，并无法随时监测电池的供电状况及发电机的充电状况，因此，人们只有在没发动车辆时，经由人工检查，才得知电池的供电不足，且只有在电池寿命异常缩减时，经由技术人员的专业检修及外接仪器的量测，才得知发电机的充电异常；故，在使用上，实有未尽理想之处。

再者，一般电池的放电速率为C＝A/Ah，其中：A为电池的实际放电电流(Discharge current)，Ah为电池的标称容量(Battery capacity)，如果电池以1C(即C＝A/Ah＝1)的速率放电，此则意即：该电池的放电电流以等于该电池的额定容量的绝对值进行放电；因此，如以NP型电池为例，有以下的电池特性：

一、放电电流影响电池维持其稳定输出电压的时间：如图7所示，NP型电池的放电电流越小，维持其稳定输出电压的时间也就越长。

二、环境温度影响电池实际可供利用的容量：如图8所示，NP型电池在相同的放电速率工作条件下，可供使用的实际电池容量值会随环境温度的升高而增加。

三、环境温度影响电池的储藏寿命：如图9所示，NP型电池随着储藏时间的增加，可供使用的实际容量会有不同程度的下降，且储藏环境温度越高，电池的残留可供使用的容量也越小。

因此，车用电池的寿命常视环境温度、充电条件、充电时间、及负载放电而定；此外，若车辆的发电机有充电不良的情形，则车辆的电气设备将大量耗损电池的电力，电池寿命将异常缩减。

基于上述缘由，本创作者认为：如欲监测车用电源的状态，且欲适时地提供预警，则必需长时间监测车用电源不可，积极构思及实际试验，遂发展出不仅能符合长时间监测车用电源的意旨，且极为省电，并可适时提供预警，而大幅增进其实用功效本实用新型车用电源的监测预警装置。

发明内容

本实用新型的主要目的，即在于提供一种车用电源的监测预警装置；主要是藉由功率晶体做短时间的开关切换，以对待测电池进行瞬间的大电流负载放电，以获得取样电压值，故极为省电及精确。

本实用新型的次一目的，在于提供一种车用电源的监测预警装置；该装置，所占的体积很小，故可长期安置在电源上，以随时监测电池的状态。

本实用新型的又一目的，在于提供一种车用电源的监测预警装置；该装置，因与电池及发电机(或充电器)并联，故亦可随时监测发电机或充电器是否正常。

本实用新型的再一创作目的，在于提供一种车用电源的监测预警装置；该装置，可于系统内设定预警值，以提供早期预警，避免任凭电池的电力耗尽而发生其寿命异常缩减的状况。

本实用新型进一步的创作目的，在于提供一种车用电源的监测预警装置；该装置，亦可将预警值设定为多段者，而进行多段式的预警显示，以提供分阶段的预警期。

为实现上述目的本实用新型采用的技术方案如下：

一种车用电源的监测预警装置，该监测预警装置是与待测电源并联，且包含一稳压电路、一CPU、一电压取样电路、一电流负载控制电路、及一灯号状况显示电路；其特征在于：

该稳压电路，为供应CPU及工作电路的工作正常，可输出平稳的电源；

该CPU，为控制整体的电路动作，由电压或电流的侦测取样，至储存数据，至数值计算，至结果输出等，且可设定有一预警值；

该电流负载控制电路，由CPU依照软件程序，控制加载电流负载，以测试待测电源的输出电能量；

该灯号状况显示电路，由CPU依照测量的结果，以不同的灯号颜色指出状况；

该待测电源，由一电池及一其它电源来源设备所并联构成；

藉此，每隔T2时间，CPU即以T1为瞬间取样的侦测时间，经由电压取样电路，向待测电源连续取得电压及电流数据N次，以求取一平均值，并将平均值与预警值进行数值比对，续由CPU一并将结果输出至灯号而显示状况，以利于长期的监测或预警。

附图说明

图式说明如下：图1为本实用新型装置较佳实施例的硬件方块图；图1A为本实用新型装置的取样时间示意图；图2为本实用新型装置第二实施例的硬件方块图；图3为本实用新型装置第三实施例的硬件方块图；图4为本实用新型装置第四实施例的硬件方块图；图5为本实用新型装置较佳实施例的电路示意图；图6、6A为本实用新型装置实际测量的实验图表；图7为NP型电池放电特性的关系示意图；图8为NP型电池温度特性的关系示意图；图9为NP型电池储藏特性的关系示意图。

具体实施方式

下面通过例举较佳实施例对本实用新型进行具体说明。

图1所示，在较佳实施例中，该监测预警装置20与待测电源30并联，且待测电源30电源由一电池B2及一其它电源来源设备S1所并联构成；

该监测预警装置20包含一稳压电路21、一CPU22、一电压取样电路23、一电流负载控制电路24、及一灯号状况显示电路25等；其中：

该稳压电路21，为供应CPU22及工作电路的工作正常者，可输出平稳的电源；

该CPU22，为控制整体的电路动作，由电压或电流的侦测取样，至储存数据，至数值计算，至结果输出等；

该电压取样电路23，每隔T2时间，CPU22即由此向待测电源取得电压及电流的数据，再送到CPU22做处理；

该电流负载控制电路24，由CPU22依照软件程序，控制加载电流负载，以测试待测电源30的输出电能量(其瞬间电流可从1Aˉ300A可调)；

该灯号状况显示电路25，由CPU22依照测量的结果，以不同的灯号颜色指出状况；

该其它电源来源设备S1，可为发电机或充电器；

此装置接上电池B2的电路时，电流经过稳压电路21，而使CPU22开始工作，CPU22在空载情形下，先取样读取电池B2的电压，再以极短的取样侦测时间T1，经由电流负载控制电路24加负载，经由电压取样电路23取样读取此时电池B2的电压，并关掉负载控制电路24；

如此，以取样侦测时间T1连续取样读取电池电压N次(N由2至4为最佳值)；在关掉负载控制电路24后，再予以计算平均值，并将结果输出送到灯号状况显示电路25，指示灯号显示状况；且以待测间隔时间T2等待下一次的量测，而进行循环监测；

藉此，以大电流负载放电读取正确电池B2的电压及内阻，且能达到省电的目的，俾利于长期的监测。

此间应予说明的是，由于电池特性的使然(如图7至图9所示)，其特性曲线的斜率常在末段发生急遽变化，而难以预测；因此，该CPU22，可设定有一预警值，而与所求取的平均值进行数值比对；且若比对结果已达预警值，则即经由灯号状况显示电路25，指示灯号显示进行预警显示；故，本实用新型装置不仅可长时间监测电池的状态及充电状况是否异常，且可提供早期预警，避免任凭电池的电力耗尽而发生其寿命异常缩减状况；实为监测车用电源的一大突破，且为本创作的创意精华所在。

此间应予说明者，该CPU22所设定的预警值，进一步可为多段设定者，可进行多段式的预警显示，以提供分阶段的预警期。

图1A所示，为本实用新型装置的取样时间示意图；如图所示，X轴向为时间，Y轴向为电压值；则T1为进行电压瞬间取样的侦测时间(其中，T1值可为1000μsec以下，且较佳值为50μsec)，且T2为待测间的时间(亦可为结果显示之时间)，意即：在完成N次取样侦测的系统设定值时，显示结果才会更新，而T2亦才会重新计数，以达到自动循环操作的目的，进而能长时间监测电池。

图2所示，在第二实施例中，该监测预警装置，进一步可包含一电池极性逆向保护电路26、一声音报警警告装置电路27等；其中：

该电池极性逆向保护电路26，为避免正负极性接反所可能导致的损坏，因此，即使在电池极性逆向时，仍可确保本实用新型装置的安全；

该声音报警警告装置电路27，由CPU22依照测量的结果，在危险时(例如：电池低电压时)，即以声音警报指出状况；

当电池B2老化、损坏时，本实用新型装置的第二实施例，除了灯号警告外，亦将可同时以声音提供警讯。

图3所示，在第三实施例中，该监测预警装置，进一步又可包含一电源状态侦测电路28、一电表显示装置281、及一数字信号界面转换器282等；其中：

该电源状态侦测电路28，CPU22即由此向待测电源30取得测试电压及电流的资料，以判断待测电源30的状况，再送到CPU22做处理；

该电表显示装置281，由CPU22依照测量的结果，以电表显示数字指出状况；

该数字信号界面转换器282，由CPU22依照测量的结果，可经由界面与外界做沟通、连系；

由于本实用新型装置是并联于电池B2及其它电源来源设备S1(可为发电机或充电器)上，因此，当有发电或充电的情形时，并联端所量测到的电压波形会明显向上提升，藉此，即可判别除了电池B2外，是否有其它直流的电力来源，并可由CPU22来切换不同模式的侦测方式，以获得最正确的数据；

且当有发电或充电不良的情形时，本实用新型装置由并联端所量测到的电压波形，将无法达到预期的上升值；藉此，即可由电源状态侦测电路28判断出待测电源30有发电或充电不良的状况，并由CPU22做出灯号警告、或声音警讯、或电表数字显示，以提供早期预警，避免任凭电池的电力耗尽而发生其寿命异常缩减的状况。

图4所示，在第四实施例中，该监测预警装置，进一步又可包含一电池温度侦测电路29、一电池温度感知器291等；其中：

该电池温度侦测电路29，可由电池温度感知器291量测出电池的温度，再把资料经由CPU22对应电池温度的特性曲线，以计算出精密的电池容量，而避免环境因素的影响所可能导致的偏差，并修正所设定的预警值(因为，环境温度会影响电池的曲线图，如图8、图9所示)；故，本实用新型装置的第四实施例，可监测电池B2温度，并防止过充或过度放电。

图5所示，为本实用新型装置较佳实施例的电路示意图；如图所示，其中，Q1为功率晶体、R2为压降组件、B3为待测电池、D4为LED指示器。

图6或图6A所示，为本实用新型装置实际测量的实验图表。

Claims

1.一种车用电源的监测预警装置，该监测预警装置与待测电源并联，其特征在于：所述装置包括：

1)所述待测电源由电池及其它电源来源设备并联构成；

2)含有一供应CPU及工作电路平稳电源的稳压电路；

3)含有一控制整体电路，并由电压或电流侦测取样，执行储存资料、数值计算、结果输出，且设定有一预警值的CPU；

4)含有一由CPU控制，且每隔T2时间，以T1侦测时间瞬间取样N次的电压取样电路；

5)含有一由CPU控制加载电流负载，并测试待测电源的输出电能量的电流负载控制电路；

6)含有一由CPU控制，并以不同灯号颜色指出测量状况的灯号状况显示电路；

7)依靠CPU求取侦测取样的平均值，并将平均值与预警值相比对，以构成一车用电源的监测预警装置。

2.根据权利要求1所述的车用电源的监测预警装置，其特征在于，该CPU所设定的预警值，可为多段设定者。

3.根据权利要求1所述的车用电源的监测预警装置，其特征在于，该其它电源来源设备，可为发电机或充电器者。

4.根据权利要求1所述的车用电源的监测预警装置，其特征在于，该电流负载控制电路，其瞬间电流为从1A至300A可调。

5.根据权利要求1所述的车用电源的监测预警装置，其特征在于，该T1值，可为1000μsec以下。

6.根据权利要求1所述的车用电源的监测预警装置，其特征在于，该T1值的较佳值，可为50μsec。

7.根据权利要求1所述的车用电源的监测预警装置，其特征在于，该N值以2至4为最佳值。

8.根据权利要求1所述的车用电源的监测预警装置，其特征在于，该监测预警装置，进一步可包括：

1)一避免正负极性接反导致损坏的电池极性逆向保护电路；

2)一由CPU控制，并在电池低电压及充电机故障时，以声音警报指出状况的声音报警警告装置电路。

9.根据权利要求8所述的车用电源的监测预警装置，其特征在于，该监测预警装置，进一步又可包括：

1)一由CPU控制，并向待测电源取得测试电压及电流数据，供CPU判断的电源状态侦测电路；

2)一由CPU控制，并以电表显示数字指出状况的电表显示装置；

3)一由CPU控制，供接口与外界沟通连系的数字信号接口转换器。

10.根据权利要求9所述的车用电源的监测预警装置，其特征在于，该监测预警装置，进一步又可包括：

1)一由CPU控制，以测出电池温度的电池温度侦测电路；

2)一电池温度感知器。