JP4429168B2

JP4429168B2 - 自動車の電力をモニターする装置及びその方法

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Publication number: JP4429168B2
Application number: JP2004546321A
Authority: JP
Inventors: ユンシェンハン
Original assignee: ビーピーパワーインコーポレイティッド; ルーチーチエ
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2023-10-27
Also published as: RU2005115539A; WO2004038822A3; US20040080406A1; JP2006509670A; AU2003288666B2; US6791464B2; WO2004038822A2; EP1558940A2; ATE491957T1; DE60335407D1; KR20050083854A; EP1558940B1; AU2003288666A1

Description

本発明は、モニター装置に関し、特に、パワーが予定されたレベルより低い時、アラームを発すことができるための自動車のバッテリーの電力をモニターする装置及びその方法に関する。

ドライバーが運転する前に、自動車のエンジンを始動させなければならないのが知られている。また、成功にエンジンを始動するために、バッテリーに十分なパワーを持たなければならない。しかしながら、実際には、エンジンを始動する前にバッテリーのパワーレベルを知る方法がほとんどない。始動が失敗する場合にだけ、ドライバーはしばしばバッテリー値を知っている。代わりに、バッテリーは、次の始動する前に既に破損してしまって、それでさえこの始動に成功しているということもある。

そのうえ、いろいろな原因は、例えば、周囲温度や、充電状態や、時間や、負荷放電等、すべでバッテリーの寿命に影響する。したがって、それは複雑である。従来のバッテリー（例えば、ＮＰバッテリー）は、図１２ないし図１４にそれぞれ示されるように、以下の放電時間ｖｓ放電電圧、周囲温度ｖｓバッテリーの利用可能なパワー、蓄積時間ｖｓバッテリーの利用可能なパワーの特性曲線がある。したがって、成功に自動車の始動をさせることを確実するのに、前記の要素によって引き起こされるかもしれない損失を克服するために長い時間の基礎におけるバッテリーの利用可能なパワーをモニターするのが望ましい。

本発明の目的は、長い時間の基礎で、自動車の電力をモニターする装置及びその方法を提供することにある。前記装置は、測定されるべきであるバッテリーと自動車のスターティングモータの両方に並列的に接続されたモニターとアラーム装置を含み、シングルなループのテクニックに、このスターティングモータは、外側ループのサンプリング回路を形成するための負荷としてみなされて、１／ｔ秒は、ディスチャージする時、サンプリングの時間間隔として設定されて、電圧カーブは、毎１／ｔ秒にサンプルされた多数の連続した電圧値を接続することを介して形成され、エンジンが始動する際に、平行な端末で測定された電圧はかなり一時に低下されて、従って、電圧カーブの最も低いポイントに形成されて、最も低いポイントで取得された電圧カーブの最小電圧は、バッテリーの状態が測定される状態を判断するための所定なアラーム値と比較して、アラームは、測定されるべきであるバッテリーの状態が異常であるならば、時間内に発される。

本発明のもう一つ目的は、自動車の電力をモニターする装置及びその方法を提供することにある。前記装置のモニターとアラーム装置はで平行に測定されるべきであるバッテリーに接続されて、自動車のスターティングモータ（starting motor）はダブルなループのテクニック（Double loop technique）に配列されて、そして、長い時間の基礎で測定される電流ソースの利用可能なパワーをモニターして、このスターティングモータ（starting motor）は、外側ループのサンプリング回路（outer loop sampling circuit）を形成するための負荷としてみなされて、内側ループのサンプリング回路（inner loop sampling circuit）は、モニターとアラーム装置の内部負荷を使うことにより形成されて、代わりに、適当に時間を多数の時間間隔に分割することを介して、異なったモニターモードを実行する。

更に本発明のもう一つ目的は、自動車の電力をモニターする装置及びその方法を提供することにある。前記装置のモニターとアラーム装置は、エンジンを始動する際に、電圧カーブの任意なポイントをバッテリーの測定ポイントとしてする。すなわち、エンジン始動するポイントから交流発電機充電ポイントまでのカーブセクション（curve section）の任意なポイントの電圧値はバッテリーの測定ポイントとしてみなされる。従って、測定されるべきであるバッテリーの状態を決定すること及び測定されるべきであるバッテリーの状態が異常であるなら時間内にアラームを発させることが可能となる。

本発明の前記目的と本発明の他の目的、特徴、長所は、下記の詳細な説明及び図面の参考により、明らかになる。

図１ないし図７を参照して、本発明の装置及び方法による第一の好ましい実施形態が示される。この装置には、モニターとアラーム装置２０が測定されるべきであるバッテリーＢ２とスタータユニットＳ１（例えば、下記のようなスターティングモータ）の両方に並列的に接続された。シングルなループ（Single loop）には、前記スターティングモータ（starting motor）Ｓ１が、外側ループのサンプリング（outer loop sampling）回路を形成するための負荷としてみなされて、1/t秒は、ディスチャージする時、サンプリングの時間間隔として設定された。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を介して形成された。または、カーブの最小電圧は、バッテリーの状態を判断するために判断されたアラーム電圧値と比較してバッテリーの状態が異常であるならば、所定の時間内に、アラームを発させる。

図１を参照して、発明による自動車の電力をモニターするためのプロセスを説明する。モニターするプロセスは以下のステップを含んでいる。
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。

図２を参照して、本発明による図１のプロセスを説明する詳細なフローチャートについて説明する。プロセス１０は以下のステップを含む。
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。

図３は、本発明第一の好ましい実施形態による自動車の電力をモニターする装置及びアラーム装置２０を示すブロック図である。モニターとアラーム装置２０は、自動車にインストールされて、安定化回路（stabilization circuit）２１、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＭＣＵ（マイクロプロセッサ制御装置）２２、電圧サンプリングされた回路２３、電流制御回路（current control circuit）２４、とディスプレイ回路２５を含む。モニターとアラーム装置２０は、並列に測定されるべきである電流ソース３０に接続される。各コンポーネントは以下で詳細に説明する。

安定化回路（stabilization circuit）２１は、定電流をＣＰＵ或いはＭＣＵ２２又は他のコンポーネントに供給するために作動する。ＣＰＵ或いはＭＣＵ２２は、サンプリングされた電圧、データ保存、計算、比較、結果ディスプレイなどを制御するために行動する。電圧サンプリングされた回路２３は、ＣＰＵ或いはＭＣＵ２２に命令されて、毎１／ｔ秒に測定されるべきである電流ソースから電圧データを取得する。プロセスするために、取得された電圧データはＣＰＵ或いはＭＣＵ２２に送られた。ディスプレイ回路２５は、ＣＰＵ或いはＭＣＵ２２に命令されて、測定結果をＬＣＤ（液晶ディスプレイ）又は他の適当なディスプレイに示す。

測定されるべきである電流ソース３０は、測定されるべきであるバッテリーＢ２と平行なスターティングモータ（starting motor）Ｓ１を含む。よって、モニターとアラーム装置２０では平行に測定されるべきであるバッテリーＢ２に接続されて、スターティングモータ（starting motor）Ｓ１が、外側ループのサンプリング回路（outer loop sampling circuit）を形成するための負荷としてみなされる。また、１／ｔ秒は時間の間隔と定義される。電圧カーブは、時間の間隔で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、形成される。そのうえ、カーブの最小の電圧は測定されるべきであるバッテリーＢ２の状態を判断するために本発明による予定されたアラーム値と比較して、必要であったら、アラームを発させる。

図３Ａ、３Ｂ、３Ｃと３Ｄは本発明の装置で測定された三つの異なっているバッテリーに関する実験値（例えば、電圧値）を示すグラフである。図３Ａで、第一の測定されるべきであるバッテリーの電圧カーブは、エンジンが始動する時のポイントＰ１からポイントＰ２まで開始している。エンジンが始動する際に、平行な端末で測定された電圧はかなり一時に低下されて、従って、電圧カーブの最も低いポイントＰ３に形成される。従って、最小電圧は、ポイントＰ３で取得された。最小の電圧はカーソル（cursor）２によって８．８８Ｖを示す（図３Ａ参照）。その後のセクションＰ４は、エンジンが始動されることを代表する。通常、スターティングモータ（starting motor）がカーブ部のＰ４を観測することによって作動しているかどうか判断することは可能となる。例えば、スターティングモータ（starting motor）が三相モーターであるなら始動された後に三つのリップルはセクションＰ４に形成されるべきである。リップルの数は三つの未満であるなら、それは、通常、スターティングモータ（starting motor）が作動しないことを意味する。従って、測定されるべきであるバッテリーＢ２がカーブ部のＰ４を観測することによって作動しているかどうかを判断することは可能となる。最終的なポイントＰ５は、オルタネータ（alternator）の充電先を代表する。図３Ｂは図３Ａに示された電圧カーブの最も低い部分の拡大図として示される。最小の電圧はカーソル（cursor）２によって８．８８Ｖを示す。この部分による電圧カーブの詳細な変化を観察することは可能となる。図３Ｃで、第二の測定されるべきであるバッテリーが示されており、そして最小の電圧はカーソル（cursor）２によって５．１２Ｖを示す。図３Ｄにおいて、第三の測定されるべきであるバッテリーが示されており、最小の電圧はカーソル（cursor）２によって１．１１Ｖを示す。カーブ部のＰ４によって示されるような小さい変化を含む連続しているカーブではなくて、多数の実質的に平行なバー波（bar-waves）が形成された。それはスターティングモータ（starting motor）が作動しないことを意味する。即ち、スターティングモータ（starting motor）は最小電圧を有するバッテリーにより、始動しない。それはこのバッテリーが機能しないことを意味する。以上のいろいろなことを見て、測定されるべきであるバッテリーがこの三つのバッテリーに係わる電圧のカーブの変化を観測することによって作動しているかどうか判断することは可能となる。これは本発明の重要な特性である。

図４に、本発明によるモニターとアラーム装置２０の第二構成を示すブロック図を示す。実施形態では、モニターとアラーム装置２０はさらにバッテリーＢ２極性反転保護回路（polarity reverse protection）２６を含み、それは、バッテリーの極性反転とオーディオアラーム回路２７が、ＣＰＵかＭＣＵ２２で命令されて測定結果に基づくバッテリーＢ２に起こった不規則（例えば、パワー安値、老化、または損害）において、オーディオアラームを発さないために、測定された電流ソース３０への損害を防ぐ。

図５を参照して、本発明によるモニターとアラーム装置２０の第三構成を示すブロック図は示される。実施形態では、モニターとアラーム装置２０はさらに、パワー検出回路（power detection circuit）２８が、ＣＰＵとＭＣＵによって命令されて、ＣＰＵとＭＣＵへ伝送するための測定されるべきである電流ソース３０から、電圧と電流データを得て、プロセスするために、測定されるべきであるバッテリーの状態を判断して、次に前記状態をＣＰＵとＭＣＵ２２へ伝送すること含み、デジタルディスプレイ（digital display）２８１がＣＰＵとＭＣＵによって命令されて、デジタルフォームに測定結果を表示することを含み、ディジタル信号インタフェースコンバータ（digital signal interface converter）２８２が、ＣＰＵとＭＣＵ２２によって命令されて、測定結果に基づくインタフェースを通って外部で交信することを含む。

ＣＰＵとＭＣＵ２２は、モニターとアラーム装置２０がバッテリーＢ２に平行に接続されたので、バッテリーＢ２に充電不規則が生じられるかどうかを検出することができる。平行側で測定された電圧は充電する際に、予定された値に増加する。即ち、電圧値が予定された値に達しないなら、容易に充電不規則を見つけることができる。従って、パワー検出回路（power detection circuit）２８によって、バッテリーＢ２の充電不規則を検出するのにおいて可能となる。

図６に、本発明によるモニターとアラーム装置２０の第四構成を示すブロック図を示す。実施形態では、モニターとアラーム装置２０はさらに、バッテリー温度センサ（battery temperature sensor）２９１とバッテリー温度検出回路（battery temperature detection circuit）２９を含み、それは、環境要素によって悪く影響されないでバッテリー温度の特性曲線について言及することによってバッテリーの正しい利用可能なパワーについて計算するためにバッテリー温度センサ（battery temperature sensor）２９１によってＣＰＵとＭＣＵ２２に理解されたバッテリーの温度データを伝送する。バッテリーの正しい利用可能なパワーは、アラーム値を変更するのに順番に使用される。バッテリーの利用可能なパワーｖｓ周囲温度に関する情報について、図１３、１４の特性曲線を参照する。

図７を参照して、図７は、本発明による装置の回路図を示す。示されるように、Ｂ３は測定されるべきであるバッテリーを代表して、Ｓ１はスターティングモータ（starting motor）を代表して、およびＬＥＤ−Ｄ４を代表する。

図８ないし図１１を参照して、本発明による第二の好ましい実施例は示される。簡単に言えば、本発明による方法は、長い時間の基礎で測定される電流ソース３０の利用可能なパワーをモニターするのダブルなループのテクニック（Double loop technique）を実行するステップと、外側ループのサンプリング回路（outer loop sampling circuit）を形成するための負荷としてスターティングモータ（starting motor）をみなすステップと、モニターとアラーム装置２０の内部負荷を使うことにより内側ループのサンプリング回路（inner loop sampling circuit）を形成されて、代わりに、適当に時間を多数の時間間隔に分割することを介して、異なったモニターモードを実行するステップと、同じように、前記を最適化するステップを含む。再び図３ないし図６を参照して、第二の実施例で、モニターとアラーム装置２０はさらに、測定される電流ソース３０の出力パワーを測定するために、負荷にＣＰＵかＭＣＵ２２によって命令された電流制御回路２４を制御して、調整することを含む。

図８は本発明による好ましい第二の実施例においての自動車の電力をモニターするプロセスを示すフローチャートである。外側ループのサンプリング回路（outer loop sampling circuit）においてのモニターするプロセスは、実質的に第一の実施例と同じである。従って、それの詳述はここに簡潔にするために省略する。内側ループのサンプリング回路（inner loop sampling circuit）においてのモニターするプロセスは、下記のステップを含む。
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７（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。

最後のステップ９（即ち、測定の時間間隔）では、本発明は、毎Ｔ２秒にバッテリーの利用可能なパワーを測定して、次の測定のための予定された期間を待つ。
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。

図９、図９Ａ、及び図９Ｂを参照して、図８のプロセスを示す詳細なフローチャートを説明する。本発明による好ましい第二の実施例においてのプロセス１０’は以下のステップを含む。
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１５では、ｉの増分は実行される。ステップ１５０では、本発明は、ｉｔｈのサンプリングされた電圧Ｖｉを入手するために毎１／ｔ２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、電圧カーブを得る。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の計算操作を実行して、そして、もしＶｉが電流の最小電圧Ｖｍｉｎ以下であるなら、電流の最小電圧ＶｍｉｎをＶｉに取り替えるための電流のサンプリングされた電圧Ｖｉと最小電圧Ｖｍｉｎを比較する。ステップ１５３では、本発明は電流の最小電圧Ｖｍｉｎを予定されたアラーム値のＶａｌａｒｍと比較する。最小の電圧Ｖｍｉｎがアラーム価値のＶａｌａｒｍより等しいか、または低いなら、即ちそれは、電圧カーブの最も低いポイントがステップ１６に行く前に達していたか、または通過されたのを意味する。ほかに、それは、測定されるべきであるバッテリーＢ２が正常であることを意味する。ステップ１６では、アラームは、ディスプレイにより、起こされる。

サブルーチン（subroutine）（Ｂ）は、モニターとアラーム装置２０の内部負荷を使うことによる内側ループのサンプリング（inner loop sampling）プログラムである。サブルーチン（subroutine）（Ｂ）は、次のステップを含む。
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。

図１０を参照して、本発明の第二好ましい実施形態による時間間隔のダイヤグラムが示される。代わりに、それぞれに関するサブルーチン（Ａ）と（Ｂ）は、適当に時間を多数の時間間隔に分割することを介して、異なったモニターモードを実行するステップと、同じように、前記を最適化する。

図１１を参照して、本発明による装置の第二好ましい実施形態による回路ダイヤグラムが示される。示されるように、パワー・トランジスタ（power transistor）はＱ１としてラベルされて、負荷としての抵抗体（resistor）はＲ２としてラベルされて、測定されるべきであるバッテリーはＢ３としてラベルされて、スターティングモータ（starting motor）はＳ１としてラベルされて、ＬＥＤはＤ４としてラベルされる。望まれているなら、抵抗体（resistor）Ｒ２は排除してもよい。

ｔには、値が１と１００００の間にあって、望ましくは、ｔは１０００である。Ｔは１０００ミクロ秒のより低い値があって、望ましくは、Ｔは５０ミクロ秒の値があって、そして、Ｎは、値が２と４との間にある。

更に、Ｖｍｉｎは前記実施形態によるエンジンが始動する時、電圧カーブの最も低いポイントで得られる。事実上、図３Ａのように、、Ｖｍｉｎはエンジンが始動する時、電圧カーブの任意なポイントのいずれに得られる。示されるように、本発明の範囲と精神を離れないように、バッテリーの測定ポイントとして、ポイントＰ２（すなわち、エンジンは始動している時）からポイントＰ５（すなわち、交流発電機の充電先）までのカーブ部の任意なポイントの電圧をみなすことができる。

ここに掲載された本発明は特定の実施形態によって説明されて、請求項に記載された本発明の範囲と精神を離れないように、頻繁な修正と変化を作ることができる。

本発明第一の実施形態による自動車の電力をモニターするプロセスを示すフローチャートである。図１のプロセスを示す詳細なフローチャートである。本発明第一の実施形態による自動車の電力をモニターする装置を示すブロック図である。図３Ａは実験値、例えば発明の装置によって測定された電圧値をを示すグラフである。図３Ｂは実験値、例えば発明の装置によって測定された電圧値をを示すグラフである。図３Ｃは実験値、例えば発明の装置によって測定された電圧値をを示すグラフである。図３Ｄは実験値、例えば発明の装置によって測定された電圧値をを示すグラフである。本発明による並列に測定されるべきである電流ソースに接続されるモニターとアラーム装置の第二構成を示すブロック図である。本発明による並列に測定されるべきである電流ソースに接続されるモニターとアラーム装置の第三構成を示すブロック図である。本発明による並列に測定されるべきである電流ソースに接続されるモニターとアラーム装置の第四構成を示すブロック図である。平行に測定されるべきであるバッテリーに接続された装置を示す回路図である。本発明による第二の実施形態の自動車のバッテリーの電力をモニターするプロセスを示すフローチャートである。図８のプロセスを示す詳細なフローチャートである。図８のプロセスを示す詳細なフローチャートである。図８のプロセスを示す詳細なフローチャートである。図１０は本発明第二の実施形態のプロセスによる時間間隔のダイヤグラムである。図１１は本発明第二の実施形態の装置による回路図である。図１２は従来のＮＰバッテリーによる放電時間ｖｓ放電電圧を示すグラフである。図１３は従来のＮＰバッテリーによる周囲温度ｖｓバッテリーの利用可能なパワーを示すグラフである。図１４は従来のＮＰバッテリーによる蓄積時間ｖｓバッテリーの利用可能なパワーを示すグラフである。

Claims

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Ｖ_alarm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Ｖ_minの写像を求めるための計算処理を実行し、
最小電圧Ｖ_min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Ｖ_minよりもＶｉのほうが小さい場合、現時点の最小電圧Ｖ_min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Ｖ_minと所定のアラーム値Ｖ_alarmとを比較して、
最小電圧Ｖ_minが所定のアラーム値Ｖ_alarmと同じ、もしくはより小さい場合、最小電圧Ｖ_min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Ｖ_min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Ｖ_min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Ｖ_alarm、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Ｖ_minの写像を求めるための計算処理を実行し、
最小電圧Ｖ_min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Ｖ_minよりもＶｉのほうが小さい場合、現時点の最小電圧Ｖ_min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Ｖ_minと所定のアラーム値Ｖ_alarmとを比較して、
最小電圧Ｖ_minが所定のアラーム値Ｖ_alarmと同じ、もしくはより小さい場合、最小電圧Ｖ_min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Ｖ_min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Ｖ_min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。