CN2625211Y - 车用蓄电池的实时监测及声光告警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种车用蓄电池的实时监测及声光告警装置，由正常工作电压检测电路、过电压显示报警电路、欠电压显示电路与蓄电池配套组成，用于在线实时监测车用蓄电池的运行工况。当电池充放电正常时，绿灯显示，当充电电压过高时，红灯闪烁显示，并有声响报警；当电压不足时，黄灯闪烁提醒。它能直观准确地随时了解和掌握电池的运行状况，判定故障原因，以确保蓄电池的正常使用寿命。具有结构简单、成本低廉、小巧耐用、安装容易、使用方便、实用效果好等特点。

Description

车用蓄电池的实时监测及声光告警装置

(一)技术领域：

本实用新型涉及蓄电池，具体地说是一种车用蓄电池的实时监测及声光告警装置。

(二)背景技术：

蓄电池(以下简称电池)作为一种能源，被广泛应用在汽车、摩托等车辆上，它可以提供起动、照明、信号灯及其它负载所需之电能。

科学理论和实践证明，12V电池在机车上工作，其正常充电额定电压范围必须在14～16V之间，一般电池电压保持在12.6～14.00之间为最佳状态，且充电量与放电量必须经常保持基本平衡，这样，电池的正常使用寿命既可得到保证，电池也不会出现电量、电压不足的现象。如果蓄电池老是处于充电电压过大的状态下，质量再好的电池亦将很快被损坏；如果机车不充电、充电电流小于额定值、用电负载电流过大会导致电池电压、电量逐渐或很快降低，直到电池电量不足，这样容易误判电池坏了。

正是由于电池在机车上实际使用过程中，其工作环境恶劣，在动态负载和大幅度波动充电放电的情况下运行，有很多机车的充电电路系统和用电负载不符合电池正常使用要求，导致大量的非自身质量原因的电池过早报废，其中包括因充电电压过大而过早损坏的和因充电电流较小使电池电量不足而被误判坏了的，但实际上充足电后是良好的。

另外由于有以下几个因素促使本实用新型的发明：

1、因很多机车发电机的设计不同、整流方式不同、整流效果不同，因此电压表在测量机车充电电压时往往示值小于实际值、甚至小于实际值的一半。很多实际值实为充电电压过大而所测结果为正常。电压表测量电池电压示值是准确的，但电池电压会因为过大充电电压的作用而升高。但很多维修人员只测机车充电电压而不去通过测量电池电压的升高变化来判断充电电压是否过大或没有掌握正确的测量方法(即加速时持续测量多久？)和判断充电电压过大的电池电压参数。

2、机车在开大灯等负载时，很多维修人员没有在电池安装时测量在发动机转速变化下充电电流与用电负载电流的大小关系，是否符合电池正常工作要求。如在发动机转速大于2500～3000转/分时，I充＜I负载，电池电压就会因机车较长时间中低速运转而逐渐降低，直至电量不足。

3、电池的充电过大保护电路与过放电报警电路实际效果不大，仍会造成因充电过大较早损坏或容易误判电池坏了。因为充电过大时利用电阻放电方法只能消耗充电能量的10～30％，而电池电压仍会因过大充电电压的作用保持在15V以上，不断释放气体、丧失水分、逐渐损坏；而过放电报警是被动的，因电池装在车上时即便开大灯、低速状态也不报警，等到电量严重不足才报警时已经晚了，容易误判电池坏了。

综上所述，很有必要发明一种装置来解决这些问题，人们也很希望有一种与电池配套使用的装置：它能够直观地、实时快速地、准确地显示电池电压过高＞14.5V、电池电压较低＜12.5V以及在线充电显示，能反映出机车充电过大、充电较小、充电正常的状况；促使有关人员及时更换安装稳压在16V的整流器(或称电压电流调节器)或及时维修好充电和用电负载电路系统，避免因充电较小使电池电量降低，甚至不足的现象，以减少误判电池坏了的概率，但这种装置目前市场上尚未见到。

(三)实用新型内容：

本实用新型的目的就是提供一种车用蓄电池的实时监测及声光告警装置，它能够直观地、在线实时快速准确地监测蓄电池的运行状态，并分别以声、光形式显示，提醒注意。

为了达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是：该车用蓄电池的实时监测及声光告警装置包括蓄电池，其特征在于：

——一个正常工作电压检测显示电路，由电阻R1、稳压管VD1、发光二极管LED1相串联组成，并接在所述蓄电池正、负电极两端上；

——一个过电压显示报警电路，由分压取样电路、触发电子开关、低频振荡器A、指示灯LED2和蜂鸣器HA1组成，取样电路的输入端连接在所述蓄电池正、负电极两端上，分压输出端与触发电子开关的输入控制端连接，电子开关连接在蓄电池正端与低频振荡器的供电端之间，指示灯与蜂鸣器相并联，连接在振荡器的输出端上；

——一个欠电压显示电路，由分压取样电路、触发电子开关、低频振荡器B和指示灯LED3组成，取样电路的输入端连接在所述蓄电池正、负电极两端上，分压输出端与触发电子开关的输入控制端连接，电子开关连接在低频振荡器的控制输入端与共地端之间，指示灯LED3则连接在低频振荡器的输出端上。

所述的过电压显示报警电路也可以不用蜂鸣器，由电阻R’、稳压二极管VD’和指示灯LED’相串联，并接在所述蓄电池的正、负电极两端。

本实用新型的优点是：与车用蓄电池配套使用、在线实时观察、声光显示报警、直观准确、能随时了解和掌握电池的运行状况、判定故障原因、延长蓄电池的使用寿命；结构简单、成本低廉、安装方便、小巧耐用、安全可靠、经济实用。

 (四)附图说明：

图1是该车用蓄电池的实时监测及声光告警装置的整体外形结构示意图。

图2是图1的内部电路图。

(五)具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

在图1中，1是壳体，两端是连接蓄电池正、负电极的接线，LED1、LED2、LED3分别是绿、红、黄三种颜色的发光二极管，作指示灯用，HA1是蜂鸣器，作报警器用。该装置既可以安装在蓄电池外部或内部，也可以安装在仪表盘附近。

图2是图1的内部电路图，由正常工作电压检测显示电路、过电压显示报警电路和欠电压显示电路三部分组成。

图中，GB是蓄电池，被监测对象。

正常工作电压检测显示部分由限流电阻R1、稳压二极管VD1和发光二极管LED1构成。

过电压显示报警部分由采样电路的分压电阻R2、RP1(调节RP1可改变VT1的工作点)、触发电子开关的三极管VT1、集电极电阻R3，低频振荡器A的三极管VT2、场效应管VT3(型号为20N03)、电阻R4～R7、电容C1、C2、发光二极管LED2和蜂鸣器HA1构成，VD2是隔离二极管，R8是隔离电阻。

虚线框C内的电阻R’、稳压管VD’和发光二极管LED’，是当不需用蜂鸣器时，可将它们串联接在电池正负电极两端，由LED’发光指示。

欠电压显示部分由取样电阻R9、RP2(可调电阻，调整它可改变VT4的工作点)、隔离二极管VD4、开关三极管VT4、“与非门”D1、“非门”D2(集成块的型号为CD4011)、电容C3、C4、电阻R10～R13和发光二极管LED3构成，其中，VT4作触发开关用，“与非门”D1和“非门”D2及外围元件接成低频振荡器B用，R13是隔离电阻，输入端1脚由VT4控制，输出端4脚经R13连接指示灯LED3。

上述电路使用了两个低频振荡器，其用意是使指示灯发光时产生闪烁感，使蜂鸣器能发生断续的鸣叫声，起提醒注意的作用。

电路工作过程：

1、正常工作电压检测显示：

当电池工作在12.5V～14.5V正常范围时，有电流流过R1、VD1和LED1，指示灯LED1发出恒定的绿光，表示电池工作正常。

2、过电压显示报警：

当电池电压正常时，R2、RP2的分压输出较低，VT1截止，振荡器不工作。

当充电电压高于设定的14.5V时，取样电阻R2、RP1的分压输出较高，VT1导通，接通了振荡器的工作电源，电路向电容C1、C2充电，初始状态VT2、VT3是截止的，当电容充电至VT2正偏时，VT2导通、VT3导通，这时C1通过VT4放电、C2通过VT2放电，当放电至VT2反偏时，VT2截止、VT3截止，接着电源又对C1、C2充电，重复上述过程，由于电容不断地充电、放电，VT2、VT3就不断地截止、导通，如此循环，电路就振荡起来了，于是有振荡信号电流流过HA1和LED2，使蜂鸣器发出断续的鸣叫声，同时指示灯LED2发出闪烁的红光，表示电池过充电了。

3、欠电压显示：

当电池电压较高＞12.5V时，VD4、VT4导通，D1的1脚为低电平，振荡器不工作。

当电池电压低于设定值12.5V时，此时取样电阻R9、RP2的分压输出较低，VD4、VT4截止，D1的1脚跳变为高电平，输出端3脚跳变为低电平，D2的5、6脚连在一起作“非门”即反相器用，也为低电平，经“非门”D2非了一次后倒相180°，4脚输出高电平，振荡器起振，输出信号经C3反馈回D1的输入端2脚，振荡器就反复振荡工作起来了。D2的4脚输出的振荡信号电流经R13流过LED3，使黄色的指示灯LED3跟随振荡信号闪烁发光，这时就表示电池的电压不足了。

注：“与非门”的逻辑关系是：当输入端都是高电平时，输出就为低电平，只要有一个输入端为低电平，输出就是高电平。“非门”就是倒相器，使输入与输出的相位相差180°。

其它项目检查的具体使用与操作：

1、不加载检查：

设新安了一只电量较足的蓄电池，在不开任何大小灯的情况下，起动发动机加速至中等时速，一分钟内如果绿色指示灯是亮的，表示充电电压大于电池电压，可以对电池充电。

加大油门，使发动机处于最高转速，保持一分钟，若红色指示灯不闪，蜂鸣器不叫，表示充电最高电压在额定的16V以内，充电电压正常(此时绿灯保持发光)；若在一分钟内，红灯开始闪亮，蜂鸣器也发出断续的声音，表示充电电压过高，须更换成符合要求的整流调压器或检查稳压开关线路是否断路。

2、加载检查：

开夜行大灯、尾灯灯光，发动机在怠速状态下保持一分钟左右，至黄色指示灯开始闪亮时，马上加大油门，使发动机处于2500～3000转/分，如果在一分钟内黄色指示灯熄灭，表示充电电流大于放电电流，充放电是正常的，如果黄色指示灯仍然闪亮，表示可能有如下故障：整流调压器功率过小(或不匹配)、交流发电机发电过小、线路有轻微搭铁、用电负载过重，或刹车开关不回位，或机车电路接错等其他故障。

Claims (2)

1、一种车用蓄电池的实时监测及声光告警装置，包括蓄电池在内，其特征在于，它还包括：

——一个正常工作电压检测显示电路，由电阻R1、稳压管VD1、发光二极管LED1相串联组成，并接在所述蓄电池正、负电极两端上；

——一个过电压显示报警电路，由分压取样电路、触发电子开关、低频振荡器A、指示灯LED2和蜂鸣器HA1组成，取样电路的输入端连接在所述蓄电池正、负电极两端上，分压输出端与触发电子开关的输入控制端连接，电子开关连接在蓄电池正端与低频振荡器的供电端之间，指示灯与蜂鸣器相并联，连接在振荡器的输出端上；

——一个欠电压显示电路，由分压取样电路、触发电子开关、低频振荡器B和指示灯LED3组成，取样电路的输入端连接在所述蓄电池正负电极两端上，分压输出端与触发电子开关的输入控制端连接，电子开关连接在低频振荡器的控制输入端与共地端之间，指示灯LED3则连接在低频振荡器的输出端上。

2、根据权利要求1所述的车用蓄电池的实时监测及声光告警装置，其特征在于：过电压显示报警电路也可以由电阻R’、稳压二极管VD’和指示灯LED’相串联，并接在所述蓄电池的正、负两极两端。

Images