專利名稱：車用電源的監測預警裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種車用電源的監測預警裝置，尤指一種適用于車用電源的監測及預警裝置。
再者，一般電池的放電速率為C＝A/Ah，其中A為電池的實際放電電流(Discharge current)，Ah為電池的標稱容量(Battery capacity)，如果電池以1C(即C＝A/Ah＝1)的速率放電，此則意即該電池的放電電流以等于該電池的額定容量的絕對值進行放電；因此，如以NP型電池為例，有以下的電池特性一、放電電流影響電池維持其穩定輸出電壓的時間如圖7所示，NP型電池的放電電流越小，維持其穩定輸出電壓的時間也就越長。
二、環境溫度影響電池實際可供利用的容量如圖8所示，NP型電池在相同的放電速率工作條件下，可供使用的實際電池容量值會隨環境溫度的升高而增加。
三、環境溫度影響電池的儲藏壽命如圖9所示，NP型電池隨著儲藏時間的增加，可供使用的實際容量會有不同程度的下降，且儲藏環境溫度越高，電池的殘留可供使用的容量也越小。
因此，車用電池的壽命常視環境溫度、充電條件、充電時間、及負載放電而定；此外，若車輛的發電機有充電不良的情形，則車輛的電氣設備將大量耗損電池的電力，電池壽命將異常縮減。
基于上述緣由，本創作者認為如欲監測車用電源的狀態，且欲適時地提供預警，則必需長時間監測車用電源不可，積極構思及實際試驗，遂發展出不僅能符合長時間監測車用電源的意旨，且極為省電，并可適時提供預警，而大幅增進其實用功效本實用新型車用電源的監測預警裝置。
本實用新型的次一目的，在于提供一種車用電源的監測預警裝置；該裝置，所占的體積很小，故可長期安置在電源上，以隨時監測電池的狀態。
本實用新型的又一目的，在于提供一種車用電源的監測預警裝置；該裝置，因與電池及發電機(或充電器)并聯，故亦可隨時監測發電機或充電器是否正常。
本實用新型的再一創作目的，在于提供一種車用電源的監測預警裝置；該裝置，可于系統內設定預警值，以提供早期預警，避免任憑電池的電力耗盡而發生其壽命異常縮減的狀況。
本實用新型進一步的創作目的，在于提供一種車用電源的監測預警裝置；該裝置，亦可將預警值設定為多段者，而進行多段式的預警顯示，以提供分階段的預警期。
為實現上述目的本實用新型采用的技術方案如下一種車用電源的監測預警裝置，該監測預警裝置是與待測電源并聯，且包含一穩壓電路、一CPU、一電壓取樣電路、一電流負載控制電路、及一燈號狀況顯示電路；其特征在于該穩壓電路，為供應CPU及工作電路的工作正常，可輸出平穩的電源；該CPU，為控制整體的電路動作，由電壓或電流的偵測取樣，至儲存數據，至數值計算，至結果輸出等，且可設定有一預警值；該電流負載控制電路，由CPU依照軟件程序，控制加載電流負載，以測試待測電源的輸出電能量；
該燈號狀況顯示電路，由CPU依照測量的結果，以不同的燈號顏色指出狀況；該待測電源，由一電池及一其它電源來源設備所并聯構成；藉此，每隔T2時間，CPU即以T1為瞬間取樣的偵測時間，經由電壓取樣電路，向待測電源連續取得電壓及電流數據N次，以求取一平均值，并將平均值與預警值進行數值比對，續由CPU一并將結果輸出至燈號而顯示狀況，以利于長期的監測或預警。


圖1所示，在較佳實施例中，該監測預警裝置20與待測電源30并聯，且待測電源30電源由一電池B2及一其它電源來源設備S1所并聯構成；該監測預警裝置20包含一穩壓電路21、一CPU22、一電壓取樣電路23、一電流負載控制電路24、及一燈號狀況顯示電路25等；其中該穩壓電路21，為供應CPU22及工作電路的工作正常者，可輸出平穩的電源；該CPU22，為控制整體的電路動作，由電壓或電流的偵測取樣，至儲存數據，至數值計算，至結果輸出等；該電壓取樣電路23，每隔T2時間，CPU22即由此向待測電源取得電壓及電流的數據，再送到CPU22做處理；
該電流負載控制電路24，由CPU22依照軟件程序，控制加載電流負載，以測試待測電源30的輸出電能量(其瞬間電流可從1Aˉ300A可調)；該燈號狀況顯示電路25，由CPU22依照測量的結果，以不同的燈號顏色指出狀況；該其它電源來源設備S1，可為發電機或充電器；此裝置接上電池B2的電路時，電流經過穩壓電路21，而使CPU22開始工作，CPU22在空載情形下，先取樣讀取電池B2的電壓，再以極短的取樣偵測時間T1，經由電流負載控制電路24加負載，經由電壓取樣電路23取樣讀取此時電池B2的電壓，并關掉負載控制電路24；如此，以取樣偵測時間T1連續取樣讀取電池電壓N次(N由2至4為最佳值)；在關掉負載控制電路24后，再予以計算平均值，并將結果輸出送到燈號狀況顯示電路25，指示燈號顯示狀況；且以待測間隔時間T2等待下一次的量測，而進行循環監測；藉此，以大電流負載放電讀取正確電池B2的電壓及內阻，且能達到省電的目的，俾利于長期的監測。
此間應予說明的是，由于電池特性的使然(如圖7至圖9所示)，其特性曲線的斜率常在末段發生急遽變化，而難以預測；因此，該CPU22，可設定有一預警值，而與所求取的平均值進行數值比對；且若比對結果已達預警值，則即經由燈號狀況顯示電路25，指示燈號顯示進行預警顯示；故，本實用新型裝置不僅可長時間監測電池的狀態及充電狀況是否異常，且可提供早期預警，避免任憑電池的電力耗盡而發生其壽命異常縮減狀況；實為監測車用電源的一大突破，且為本創作的創意精華所在。
此間應予說明者，該CPU22所設定的預警值，進一步可為多段設定者，可進行多段式的預警顯示，以提供分階段的預警期。
圖1A所示，為本實用新型裝置的取樣時間示意圖；如圖所示，X軸向為時間，Y軸向為電壓值；則T1為進行電壓瞬間取樣的偵測時間(其中，T1值可為1000μsec以下，且較佳值為50μsec)，且T2為待測間的時間(亦可為結果顯示之時間)，意即在完成N次取樣偵測的系統設定值時，顯示結果才會更新，而T2亦才會重新計數，以達到自動循環操作的目的，進而能長時間監測電池。
圖2所示，在第二實施例中，該監測預警裝置，進一步可包含一電池極性逆向保護電路26、一聲音報警警告裝置電路27等；其中該電池極性逆向保護電路26，為避免正負極性接反所可能導致的損壞，因此，即使在電池極性逆向時，仍可確保本實用新型裝置的安全；該聲音報警警告裝置電路27，由CPU22依照測量的結果，在危險時(例如電池低電壓時)，即以聲音警報指出狀況；當電池B2老化、損壞時，本實用新型裝置的第二實施例，除了燈號警告外，亦將可同時以聲音提供警訊。
圖3所示，在第三實施例中，該監測預警裝置，進一步又可包含一電源狀態偵測電路28、一電表顯示裝置281、及一數字信號界面轉換器282等；其中該電源狀態偵測電路28，CPU22即由此向待測電源30取得測試電壓及電流的資料，以判斷待測電源30的狀況，再送到CPU22做處理；該電表顯示裝置281，由CPU22依照測量的結果，以電表顯示數字指出狀況；該數字信號界面轉換器282，由CPU22依照測量的結果，可經由界面與外界做溝通、連系；由于本實用新型裝置是并聯于電池B2及其它電源來源設備S1(可為發電機或充電器)上，因此，當有發電或充電的情形時，并聯端所量測到的電壓波形會明顯向上提升，藉此，即可判別除了電池B2外，是否有其它直流的電力來源，并可由CPU22來切換不同模式的偵測方式，以獲得最正確的數據；且當有發電或充電不良的情形時，本實用新型裝置由并聯端所量測到的電壓波形，將無法達到預期的上升值；藉此，即可由電源狀態偵測電路28判斷出待測電源30有發電或充電不良的狀況，并由CPU22做出燈號警告、或聲音警訊、或電表數字顯示，以提供早期預警，避免任憑電池的電力耗盡而發生其壽命異常縮減的狀況。
圖4所示，在第四實施例中，該監測預警裝置，進一步又可包含一電池溫度偵測電路29、一電池溫度感知器291等；其中該電池溫度偵測電路29，可由電池溫度感知器291量測出電池的溫度，再把資料經由CPU22對應電池溫度的特性曲線，以計算出精密的電池容量，而避免環境因素的影響所可能導致的偏差，并修正所設定的預警值(因為，環境溫度會影響電池的曲線圖，如圖8、圖9所示)；故，本實用新型裝置的第四實施例，可監測電池B2溫度，并防止過充或過度放電。
圖5所示，為本實用新型裝置較佳實施例的電路示意圖；如圖所示，其中，Q1為功率晶體、R2為壓降組件、B3為待測電池、D4為LED指示器。
圖6或圖6A所示，為本實用新型裝置實際測量的實驗圖表。
權利要求1.一種車用電源的監測預警裝置，該監測預警裝置與待測電源并聯，其特征在于所述裝置包括1)所述待測電源由電池及其它電源來源設備并聯構成；2)含有一供應CPU及工作電路平穩電源的穩壓電路；3)含有一控制整體電路，并由電壓或電流偵測取樣，執行儲存資料、數值計算、結果輸出，且設定有一預警值的CPU；4)含有一由CPU控制，且每隔T2時間，以T1偵測時間瞬間取樣N次的電壓取樣電路；5)含有一由CPU控制加載電流負載，并測試待測電源的輸出電能量的電流負載控制電路；6)含有一由CPU控制，并以不同燈號顏色指出測量狀況的燈號狀況顯示電路；7)依靠CPU求取偵測取樣的平均值，并將平均值與預警值相比對，以構成一車用電源的監測預警裝置。
2.根據權利要求1所述的車用電源的監測預警裝置，其特征在于，該CPU所設定的預警值，可為多段設定者。
3.根據權利要求1所述的車用電源的監測預警裝置，其特征在于，該其它電源來源設備，可為發電機或充電器者。
4.根據權利要求1所述的車用電源的監測預警裝置，其特征在于，該電流負載控制電路，其瞬間電流為從1A至300A可調。
5.根據權利要求1所述的車用電源的監測預警裝置，其特征在于，該T1值，可為1000μsec以下。
6.根據權利要求1所述的車用電源的監測預警裝置，其特征在于，該T1值的較佳值，可為50μsec。
7.根據權利要求1所述的車用電源的監測預警裝置，其特征在于，該N值以2至4為最佳值。
8.根據權利要求1所述的車用電源的監測預警裝置，其特征在于，該監測預警裝置，進一步可包括1)一避免正負極性接反導致損壞的電池極性逆向保護電路；2)一由CPU控制，并在電池低電壓及充電機故障時，以聲音警報指出狀況的聲音報警警告裝置電路。
9.根據權利要求8所述的車用電源的監測預警裝置，其特征在于，該監測預警裝置，進一步又可包括1)一由CPU控制，并向待測電源取得測試電壓及電流數據，供CPU判斷的電源狀態偵測電路；2)一由CPU控制，并以電表顯示數字指出狀況的電表顯示裝置；3)一由CPU控制，供接口與外界溝通連系的數字信號接口轉換器。
10.根據權利要求9所述的車用電源的監測預警裝置，其特征在于，該監測預警裝置，進一步又可包括1)一由CPU控制，以測出電池溫度的電池溫度偵測電路；2)一電池溫度感知器。
專利摘要本實用新型涉及一種車用電源的監測預警裝置，包括一穩壓電路、一CPU、一電壓取樣電路、一電流負載控制電路、一燈號狀況顯示電路構成；且是并聯于車用電源上，利用功率晶體對待測電源進行大電流負載的瞬間放電，以獲得取樣電壓值而極為省電及精確，故可適用于長時間的監測及預警。
文檔編號G01R31/36GK2529266SQ0126631
公開日2003年1月1日 申請日期2001年11月2日 優先權日2001年11月2日
發明者黃永升 申請人:金百達科技有限公司