JP4429168B2 - 自動車の電力をモニターする装置及びその方法 - Google Patents
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Description
ステップ1(外側ループのサンプリング)では、スターティングモータ(starting motor)S1は、負荷としてみなされる。本発明は、サンプリングされた電圧を得るために、毎1/t秒に測定されるべきであるバッテリーをサンプリングする。
ステップ2(データ保存)では、電圧カーブは、毎1/t秒にサンプリングされた多数の連続した電圧値を接続することによって、得られる。
ステップ3(計算)では、本発明は最小の電圧を計算すると、それを記録する。
ステップ4(比較)では、本発明は記録された最小の電圧を予定されたアラーム値と比較する。最小の電圧は予定されたアラーム値より高ければ、測定されるべきであるバッテリーB2が正常とされる。逆に最小の電圧は予定されたアラーム値と同じであるなら又は予定されたアラーム値より低下すれば、即ち、電圧カーブの最も低いポイントに達されるかまたは通過される場合、測定されるべきであるバッテリーB2が異常とされる。
ステップ5(結果ディスプレイ)では、ステップ3による計算の結果はディスプレーに示される。更に、アラーム値がステップ4に達しているならば、アラームを発す。
ステップ1ないしステップ5では、長い時間で、測定されるべきであるバッテリーB2をモニターするために、繰り返して実行される。結局、ドライバーは、アラームを発すかどうかのことにより、エンジンを始動させる前にバッテリーのパワーレベルを知ることができる。
ステップ11は、中断ベクトルアドレス(interrupt vector address)がプロセスの最初期とする開始期である。ステップ12は、レジスタと入力/出力(入出力)ピンが初期化されて、中断ベクトル(interrupt vector)とタイマ(timer)が作動される初期化である。次に、レジスタの初期値は設定されて、そして、中断ベクトル(interrupt vector)とタイマ(timer)は作動されて、それぞれのピンの状態と初期値はそれぞれ定義される。ステップ13は、予定されたアラーム値Valarm及び時間のパラメタtが本発明に設定される。ステップ14は、ithサンプリングの初期値はゼロ(すなわち、カウントは0から)として発明で設定される。更に、開放回路電圧(open-circuit voltage)Voが測定される。ステップ15では、iの増分は実行される。ステップ150では、本発明は、このithサンプリングされた電圧Viを得るために、毎1/t秒に測定されるべきであるバッテリーB2をサンプリングする。ステップ151では、多数の連続したサンプリングされた電圧値のViを接続することによって、電圧カーブが得られる。ステップ152では、本発明は、最小の電圧Vminの機能を見つけるために計算の操作を実行して、そして、Viが電流の最小電圧Vminの以下である場合、電流の最小電圧VminをViに取り替えるために、最小電圧Vminを電流サンプリングされた電圧Viと比較する。ステップ153では、本発明は予定されたアラーム値のValarmと電流の最小電圧Vminを比較する。最小の電圧Vminが予定されたアラーム値Valarmより等しいかまたは低いなら、即ち、電圧カーブの最も低いポイントに達するかまたは通過する時、プロセスはステップ16に行く。そうではなく、(例えば、測定されるべきであるバッテリーB2が正常とされる。)このプロセスはステップ15に行く。ステップ16では、アラームが、ディスプレイで発される。そして、このプロセスはステップ15に繰り返す。
ステップ6(内側ループのサンプリング回路)では、モニターとアラーム装置20の内部の荷重は負荷として設定される。本発明はサンプリングされた電圧を得るためパワー・トランジスタ(transistor)を切り換えることによって、毎T2秒にバッテリーB2(非常に短い時間である)を放電する。
ステップ8(比較)では、図12ないし図14においての特性カーブを参照して、特性カーブの終わりの勾配は、かなり異なる傾向がある。即ち、正しい予測は難しい。従って、本発明はあらかじめ、予定されたアラーム値を設定する。本発明はステップ7で得られて記録された平均の電圧を予定されたアラーム値と比較する。更に、結果はステップ5のように示された。その上に、平均の電圧がアラーム値より等しいまたは低くなったら、アラームを発す。
図8のステップを繰り返すことにより、長い間でバッテリーB2をモニターするのにおいて可能である。
ステップ11では中断ベクトルアドレス(interrupt vector address)がプロセスの最初期とする開始期である。ステップ12では、レジスタ(register)と入力/出力(入出力)ピンが初期化されて、中断ベクトルとタイマ(interrupt vector address)が作動される初期化である。次に、レジスタ(register)の初期値は設定されて、そして、中断ベクトル(interrupt vector)とタイマ(timer)は作動されて、それぞれのピンの状態と初期値はそれぞれ定義される。ステップ13では、外側ループの予定されたアラーム値Valarm、内側ループの予定されたアラーム値V及び時間のパラメタtが、それぞれ本発明に設定される。ステップ14では、ithサンプリングの初期値はゼロ(すなわち、カウントは0から)として発明で設定される。さらに、開放電圧Voは測定される。ステップ18(すなわち、時間の間隔勘定)では、本発明のカウンタは時間間隔の数を数え始める。ステップ19では、内側ループのサンプリング回路(inner loop sampling circuit)における加えられた時間の間隔は、T2に達したかどうかを判断する。そうでなければ、プロセス10’はステップ18にループバックする前に、サブルーチン(subroutine)(A)に行く。T2に達したら、プロセス10’はステップ18にループバックする前に、サブルーチン(subroutine)(B)に行く。サブルーチン(subroutine)(A)は、負荷としてスターティングモータ(starting motor)S1をみなすことによる外側ループのサンプリング(outer loop sampling)プログラムである。サブルーチン(subroutine)(A)は、以下のステップを含む。
ステップ17では、負荷は作動される。パワー・トランジスタ(power transistor)が、負荷電流を増加させるように行われる。ステップ170では、T2の毎の時間間隔に電圧をサンプリングする。また、電圧を本発明による負荷の抵抗に分割することによって、電流を引き出すことができる。即ち、それは電流サンプリングするステップである。ステップ171では、負荷は作動されない。パワー・トランジスタ(power transistor)が、負荷電流を断ち切るために断ち切られる。ステップ172では、多数のサンプリングが発明で設定された整数であるNに達したかどうかを判断する。そうでなければ、このプロセスはステップ17にループバックする。もしNに達したら、このプロセスは、ステップ173に行く。ステップ173では、サンプリングされた電圧の平均値は、計算によって得られる。又は、これはよく知られている電流と電圧方程式(すなわち、V=IR)を示すことによる平均した電流の計算ステップである。ステップ174では、本発明は、内側ループ(inner loop)の予定されたアラーム値vと得られた平均の電圧を比較する。ステップ175(結果ディスプレイ)では、ステップ174においての比較結果は、ディスプレイに表示される。更に、アラーム値はステップ174に達しているなら、アラームを発する。
Claims (17)
- 自動車に搭載される装置であって、
測定されるバッテリー及び自動車のスターティングモータの両方に直接的に並列に接続されたモニター・アラーム装置を備え、
スターティングモータは、外部ループサンプリング回路を形成するための負荷として見なされ、
1/t秒が放電中のサンプリング時間間隔として設定され、
電圧曲線は、1/t秒毎にサンプリングされた複数の連続した電圧値を結合することによって形成され、
測定されるバッテリーは、ポイントP1から、自動車のエンジンが始動し始めるポイントP2まで開始し、
バッテリーターミナルにおいて測定された電圧は、一時的に大きく低下し、エンジン始動直後における電圧曲線の最下点としてのポイントP3を形成し、このようにして最小の電圧値が取得され、
次のセクションにおいて、波形の電圧値を描く複数のポイントP4は、エンジンが始動中の極短期間の状態を示すために連続して形成され、
最終のポイントP5は、オルタネータの充電ポイントを示し、
ポイントP2の任意のポイントから電圧曲線のP4までの間の最小電圧値は、測定されるバッテリーの状態を測定するための所定のアラーム電圧値と比較され、
測定されるバッテリーの状態が異常な場合、アラームが発せられることを特徴とする自動車に搭載される装置。 - 自動車の電力のモニタリング方法であって、
(a)スターティングモータを負荷として、サンプリングされた電圧を取得するために、測定されるバッテリーを1/t秒毎にサンプリングする外部ループサンプリングのステップと、
(b)1/t秒毎にサンプリングされた複数の連続した電圧値を結合することによって電圧曲線を取得するデータ保存ステップと、
(c)最小電圧を計算して記録する計算ステップと、
(d)記録された最小電圧と所定のアラーム値とを比較して、
記録された最小電圧値が所定のアラーム電圧値よりも高い場合、測定されるバッテリーは正常であると判断し、
記録された最小電圧値が電圧曲線の最下点以下となった場合、測定されるバッテリーは異常であると判断する比較ステップと、
(e)ステップ(c)での計算結果をディスプレイに表示し、ステップ(d)において所定のアラーム値に達している場合はアラームを発する結果表示ステップと、
(f)最初期のプロセスとして、中断ベクトルのアドレスを設定するステップと、
(g)レジスタおよび入力/出力(I/O)ピンの初期化、および中断ベクトルおよびタイマの有効化を行い、レジスタの初期値を設定し、中断ベクトルおよびタイマを有効化して、各ピンの状態および初期値それぞれを定義する初期化ステップと、
(h)所定のアラーム値Valarmおよび時間パラメタtを設定するステップと、
(i)i番目のサンプリングの初期値をゼロ(0)と設定し、開放回路電圧Voを測定するステップと、
(j)サンプリング番号iの増分を実行するステップと、
(k)i番目のサンプリング電圧を得るために、測定されるバッテリーを1/t秒毎にサンプリングするステップと、
(l)複数の連続したサンプリングされた電圧値Viを結合することによって電圧曲線を得るステップと、
(m)最小電圧Vminの写像を求めるための計算処理を実行し、
最小電圧Vminと現時点サンプリングされた電圧Viとを比較し、現時点の最小電圧VminよりもViのほうが小さい場合、現時点の最小電圧VminとViとを置き換える計算処理を実行するステップと、
(n)現時点の最小電圧Vminと所定のアラーム値Valarmとを比較して、
最小電圧Vminが所定のアラーム値Valarmと同じ、もしくはより小さい場合、最小電圧Vminは電圧曲線の最下点以下を意味し、処理はステップ(o)へ進み、
そうでない場合、処理は、測定されるバッテリーは正常であることを意味しステップ(j)へループバックするステップと、
(o)ステップ(j)へループバックする前にディスプレイによってアラームを発するステップと、
を含み、
長時間、測定されるバッテリーをモニタリングするためにステップ(a)からステップ(e)まで繰り返し実行し、アラームが発せられたかどうかを知らせることによってエンジンを始動する前にバッテリーのパワーレベルをドライバーに知らせることを特徴とする自動車の電力のモニタリング方法。 - tは1から10000までの値を持つ請求項2記載の自動車の電力のモニタリング方法。
- 最小電圧Vminは、エンジンの始動中に電圧曲線の最下点において取得される請求項2記載の自動車の電力のモニタリング方法。
- エンジンが始動し始めるときのポイントP2からオルタネータが充電し始めるときのポイントP5までの曲線範囲の任意のポイントにおける電圧値がバッテリー測定ポイントとして見なされるように、最小電圧Vminはエンジンの始動中に電圧曲線の他の任意の点において取得される請求項2記載の自動車の電力のモニタリング方法。
- 自動車の電力をモニタリングする装置であって、測定される電流源に直接的に並列に接続されるモニター・アラーム装置を備え、モニター・アラーム装置は、
測定される電流源に直接的に並列に接続され電圧のサンプリング、データ保存、計算、比較、および結果表示を制御するCPUおよびMCUと、
CPU、MCU、および操作のための装置へ一定の電流を供給するための安定化回路と、
CPUまたはMCUの命令によって、測定結果をLCDもしくはその他の任意のディスプレイに表示するディスプレイ回路と、
を備え、
測定される電流源は、測定されるバッテリーおよび並列なスターティングモータを含み、
モニター・アラーム装置は、CPUまたはMCUの命令によって、測定される電流源の出力を測定するための負荷への電流を制御および調整する電流制御装置をさらに含むことを特徴とする自動車の電力をモニタリングする装置。 - モニター・アラーム装置は、
CPUまたはMCUの命令によって、1/t秒毎に測定される電流源から電圧データを読み込み、読み込まれた電圧データを処理のためにCPUおよびMCUへ送る電圧サンプリング回路と、
CPUまたはMCUの命令によって、測定されるバッテリーの電力低下時、またはオルタネータの損傷時に音のアラームを発するオーディオアラーム回路と、
をさらに備え、
警報音が、バッテリーの劣化時、バッテリーの損傷時、およびその他の装置の故障時などを含む不規則な事象に対して発せられる請求項6記載の装置。 - モニター・アラーム装置は、
CPUまたはMCUの命令によって、測定されるバッテリーの状態を決定するためにCPUまたはMCUへ送られる電圧および電流データを測定される電流源から読み込み、続いて、処理のためにCPUまたはMCUへ状態を送るパワー検出回路と、
CPUまたはMCUの命令によって、測定結果をデジタル形式で表示するデジタルディスプレイと、
CPUまたはMCUの命令によって、測定結果に基づいてインタフェースを通じて外部と通信するデジタル信号インタフェースコンバータと、
をさらに備え、
他の直流電流源のいずれかを検出し、あるいは異なるモニタリングモードを実行し、パワー検出回路によってパワーが無いか測定される電流源の充電が不十分でないかどうかを判断し、光または音、CPUまたはMCU、ディスプレイ、デジタルディスプレイによって早期の警告を発する請求項6記載の装置。 - モニター・アラーム装置は、
バッテリー温度センサと、
環境要素による悪影響を受けることなくバッテリー温度の特性曲線を調べることによって測定されるバッテリーの適正な利用可能パワーを計算するためにバッテリー温度センサによって検知された測定されるバッテリーの温度データをCPUまたはMCUへ送るためのバッテリー温度検出回路と、
をさらに備え、
測定されるバッテリーの適正な利用可能パワーは、所定のアラーム値を変更するために順に使用される請求項6に記載の装置。 - 自動車に搭載される装置において、
測定されるバッテリー及び自動車のスターティングモータの両方に直接的に並列に接続されたモニター・アラーム装置を備え、
二重ループ技術は、長時間の基準において、測定される電流源の利用可能パワーをモニタリングするために採用され、
スターティングモータは、外部ループサンプリング回路を形成するための負荷として見なされ、
内部ループサンプリング回路は、モニター・アラーム装置の内部負荷を利用することによって形成され、
もしくは、時間を複数の時間間隔に適切に分割することによって異なるモニタリングモードを実行し、
外部ループサンプリング回路における自動車の電力をモニタリングする手法は、
(a)スターティングモータを負荷として、サンプリングされた電圧を取得するために、測定されるバッテリーを1/t秒毎にサンプリングする外部ループサンプリングのステップと、
(b)複数の連続した電圧値を結合することによって電圧曲線を取得するデータ保存ステップと、
(c)最小電圧を計算して記録する計算ステップと、
(d)記録された最小電圧と所定のアラーム値とを比較して、
記録された最小電圧値が所定のアラーム値よりも高い場合、測定されるバッテリーは正常であると判断し、
記録された最小電圧値が電圧曲線の最下点以下となった場合、測定されるバッテリーは異常であると判断する比較ステップと、
(e)ステップ(c)での計算結果をディスプレイに表示し、ステップ(d)において所定のアラーム値に達している場合はアラームを発する結果表示ステップと、
を含み、
長時間、測定されるバッテリーをモニタリングするためにステップ(a)からステップ(e)まで繰り返し実行し、アラームが発せられたかどうかを知らせることによってエンジンを始動する前にバッテリーのパワーレベルをドライバーに知らせ、
内部ループサンプリング回路における自動車の電力をモニタリングする方法は、
(f)モニター・アラーム装置の内部負荷を負荷として設定し、サンプリングされた電圧を得るためのパワートランジスタを急速に切り換えることによって測定されるバッテリーをT2秒毎に放電し、N回の放電を行いN個のサンプリングされた電圧値を得る内部ループサンプリングのステップと、
(g)平均電圧を計算して記録する計算ステップと、
(h)ステップ(g)で取得された平均電圧と所定のアラーム値とを比較し、ステップ(e)においてディスプレイに比較の結果を表示し、所定のアラーム値に達した場合はアラームを発する比較ステップと、
(i)T2秒毎に測定されるバッテリーの利用可能なパワーを測定し、次の測定のために所定の時間待機する測定待機ステップと、
を含み、
ステップ(f)からステップ(i)まで繰り返すことによって、長時間、測定されるバッテリーをモニタリングする自動車の電力をモニタリングする方法。 - 最初期のプロセスとして、中断ベクトルアドレスを設定する開始ステップ11と、
レジスタおよび入力/出力(I/O)ピンの初期化、および中断ベクトルおよびタイマの有効化を行い、レジスタの初期値を設定し、中断ベクトルおよびタイマを有効化して、各ピンの状態および初期値それぞれを定義する初期化ステップ12と、
外部ループの所定のアラーム値Valarm、内部ループの所定のアラーム値v、および時間パラメタt、T2を設定するステップ13と、
i番目のサンプリングの初期値をゼロ(0)と設定し、開放回路電圧Voを測定するステップ14と、
カウンタによって時間間隔の数を数えるステップ18と、
内部ループサンプリングのステップにおける加えられた時間間隔がT2に達したかどうかを判断し、
達していない場合、ステップ18へループバックする前にサブルーチン(A)へ進み、
達している場合、ステップ18へループバックする前にサブルーチン(B)へ進むステップ19と、
をさらに含む請求項10記載の方法。 - サブルーチン(A)は、スターティングモータS1を負荷として見なすことによる外部ループサンプリングプログラムであって、サブルーチン(A)は、
サンプリング番号iの増分を実行するステップ15と、
i番目のサンプリング電圧を得るために、測定されるバッテリーを1/t秒毎にサンプリングするステップ150と、
複数の連続したサンプリングされた電圧値Viを結合することによって電圧曲線を得るステップ151と、
最小電圧Vminの写像を求めるための計算処理を実行し、
最小電圧Vminと現時点サンプリングされた電圧Viとを比較し、現時点の最小電圧VminよりもViのほうが小さい場合、現時点の最小電圧VminとViとを置き換える計算処理を実行するステップ152と、
現時点の最小電圧Vminと所定のアラーム値Valarmとを比較して、
最小電圧Vminが所定のアラーム値Valarmと同じ、もしくはより小さい場合、最小電圧Vminは電圧曲線の最下点以下を意味し、サブルーチン(A)はステップ16へ進み、
そうでない場合、サブルーチン(A)は、測定されるバッテリーは正常であることを意味しステップ15へループバックするステップ153と、
ディスプレイによってアラームを発するステップ16と、
を含む請求項11記載の方法。 - 最小電圧Vminは、エンジンの始動中に電圧曲線の最下点において取得される請求項12記載の方法。
- エンジンが始動し始めるときのポイントP2からオルタネータが充電し始めるときのポイントP5までの曲線範囲の任意のポイントにおける電圧値がバッテリー測定ポイントとして見なされるように、最小電圧Vminはエンジンの始動中に電圧曲線の他の任意の点において取得される請求項12記載の方法。
- サブルーチン(B)は、モニター・アラーム装置の内部負荷を使用することによる内部ループサンプリングプログラムであって、サブルーチン(B)は、
負荷を有効化し、負荷電流を増加するためのパワートランジスタを制御するステップ17と、
T2の時間間隔毎に電圧をサンプリングして、電圧を負荷の抵抗に分割することによって電流を引き出す、電流サンプリングのステップ170と、
負荷を無効化し、負荷電流を止めるためにパワートランジスタを切断するステップ171と、
サンプリング番号が整数Nに達したどうかを判断し、もし達していない場合はサブルーチン(B)はステップ17へループバックするステップ172と、
サンプリングされた電圧値の平均を計算によって取得するステップ173と、
平均電圧と内部ループの所定のアラーム値vとを比較するステップ174と、
ステップ174での比較結果をディスプレイに表示し、ステップ174でアラーム値に達した場合はアラームを発するステップ175と、
を含む請求項11記載の方法。 - tは1から10000までの値を持つ請求項11記載の方法。
- T2は1000マイクロ秒より小さい値を持ち、Nが2と4との間の値である請求項11記載の方法。
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