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TWI866355B - 電池狀態量測方法 - Google Patents

電池狀態量測方法 Download PDF

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TWI866355B
TWI866355B TW112127813A TW112127813A TWI866355B TW I866355 B TWI866355 B TW I866355B TW 112127813 A TW112127813 A TW 112127813A TW 112127813 A TW112127813 A TW 112127813A TW I866355 B TWI866355 B TW I866355B
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Taiwan
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battery
measuring instrument
voltage
load device
digital measuring
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TW112127813A
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Inventor
譚博超
Original Assignee
錞鐿科技股份有限公司
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Publication date
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Priority to US18/235,340 priority patent/US12320861B2/en
Priority to DE102023124135.4A priority patent/DE102023124135A1/de
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Publication of TW202505215A publication Critical patent/TW202505215A/zh

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Abstract

一種電池狀態量測方法，包含下列步驟：一電壓檢測電路連接至一馬達及一電池；該電池提供一啟動電壓至該馬達以啟動該馬達；該電壓檢測電路檢測該啟動電壓以得到一最低啟動電壓值；該電壓檢測電路傳送該最低啟動電壓值至一比較單元；該比較單元比較該最低啟動電壓值及一啟動電壓閾值以得到一電池狀態信號；該比較單元傳送該電池狀態信號至一顯示器；該顯示器顯示該電池狀態信號。

Description

電池狀態量測方法
本發明係有關於一種量測方法，特別是一種電池狀態量測方法。
汽車的電池(或電瓶)係用以啟動並供電予汽車的一引擎啟動馬達，因此汽車的電池非常重要。在長久的使用之後，汽車的電池的內阻會增加而造成汽車的電池逐漸老化而影響啟動並供電予汽車的該引擎啟動馬達的能力；因此，量測汽車的電池之壽命健康狀態非常重要。
目前有許多量測汽車的電池之壽命健康狀態的方法，但是這些方法都要將汽車的電池從汽車的該引擎啟動馬達的電源接頭的固定端移除，非常的不方便。
一般來說，燃油車的鉛酸電池的規格如下：
1.電池電壓：為12伏特或24伏特。
2.電池容量(AH)：以額定電流放電，直到電池電壓在標定的最低電壓時，所需要的時間，即為電池容量AH。
3.冷啟動電流CCA(cold cranking amps)：電池在-18度C的環境下，最大啟動電流。
傳統的電池壽命量測儀表是模擬並且控制負載電流及時間，接著再反推估目前待測電池容量(AH)，然後輸入原廠電池型號規格的電池容量 (AH)，接著比較並且計算目前待測電池容量(AH)的衰敗比例，即為健康壽命指標SoH(State of Health)。
上述傳統的電池壽命量測儀表具有以下缺點：
1.必須拆卸電池端頭才能測試電池，非常麻煩，而且如果沒有確實地鎖回電池端頭，則汽車系統容易出問題而造成危險。
2.因為是以模擬放電的方式進行量測，所以量測精確度不高。
而以下2點是傳統的放電型量測儀表無法精準得知目前待測電池的容量(AH)與原廠新品電池的容量的差異的原因：
1.因為模擬啟動電流與原廠規格條件CCA有很大差異。
2.因為鉛酸電池的電池儲存容量(AH)會受環境溫度影響。
為解決上述問題，本發明之目的在於提供一種電池狀態量測方法。
為達成本發明之上述目的，本發明之電池狀態量測方法係應用於一數位量測儀表及一負載裝置，該數位量測儀表包含一電壓檢測電路、一比較單元及一顯示器，該負載裝置包含一馬達及一電池，該電池狀態量測方法包含：該數位量測儀表之該電壓檢測電路連接至該負載裝置之該馬達及該負載裝置之該電池；該負載裝置之該電池提供一啟動電壓至該負載裝置之該馬達以啟動該負載裝置之該馬達；該數位量測儀表之該電壓檢測電路檢測該啟動電壓以得到一最低啟動電壓值；該數位量測儀表之該電壓檢測電路傳送該最低啟動電壓值至該數位量測儀表之該比較單元；該數位量測儀表之該比較單元比較該最低啟動電壓值及一啟動電壓閾值以得到一電池狀態信號；該數位量測儀表之該比較 單元傳送該電池狀態信號至該數位量測儀表之該顯示器；及該數位量測儀表之該顯示器顯示該電池狀態信號。
再者，在如上所述之本發明之電池狀態量測方法之一具體實施例當中，該電池狀態量測方法更包含：該數位量測儀表之該比較單元傳送該最低啟動電壓值至該數位量測儀表之該顯示器。
再者，在如上所述之本發明之電池狀態量測方法之一具體實施例當中，該電池狀態量測方法更包含：該數位量測儀表之該顯示器同時地顯示該電池狀態信號及該最低啟動電壓值。
再者，在如上所述之本發明之電池狀態量測方法之一具體實施例當中，該電池狀態量測方法更包含：該數位量測儀表之該顯示器交替地顯示該電池狀態信號及該最低啟動電壓值。
再者，在如上所述之本發明之電池狀態量測方法之一具體實施例當中，該最低啟動電壓值大於或等於該啟動電壓閾值；該電池狀態信號係為表徵該負載裝置之該電池為正常之一正常信號。
再者，在如上所述之本發明之電池狀態量測方法之一具體實施例當中，該最低啟動電壓值小於該啟動電壓閾值；該電池狀態信號係為表徵該負載裝置之該電池為異常之一異常信號。
再者，在如上所述之本發明之電池狀態量測方法之一具體實施例當中，該負載裝置係為使用12伏特系統之一汽車；該啟動電壓閾值係為6伏特。
再者，在如上所述之本發明之電池狀態量測方法之一具體實施例當中，該負載裝置係為使用24伏特系統之一汽車；該啟動電壓閾值係為10伏特。
再者，在如上所述之本發明之電池狀態量測方法之一具體實施例當中，該數位量測儀表係為一手持式數位量測儀表；該比較單元係為一微處理器或一比較器電路。
再者，在如上所述之本發明之電池狀態量測方法之一具體實施例當中，該負載裝置之該電池係被充飽電以被該數位量測儀表之該電壓檢測電路檢測。
本發明之功效在於簡易地量測該負載裝置之該電池之壽命健康狀態。
為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得到深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
10:數位量測儀表
20:負載裝置
102:電壓檢測電路
104:比較單元
106:顯示器
202:馬達
204:電池
206:啟動電壓
208:最低啟動電壓值
210:啟動電壓閾值
212:電池狀態信號
214:第一電壓值
216:電壓區間
218:電壓子區間
220:電池電壓
222:充電閾值
S102:步驟
S104:步驟
S106:步驟
S108:步驟
S110:步驟
S112:步驟
S114:步驟
圖1為本發明之電池狀態量測方法之一實施例之流程圖。
圖2為應用於本發明之電池狀態量測方法之一實施例之方塊圖。
圖3為本發明之電壓區間示意圖。
在本揭露當中，提供了許多特定的細節，以提供對本發明之具體實施例之徹底瞭解；然而，本領域技術人員應當知曉，在沒有一個或更多個該些特定的細節的情況下，依然能實踐本發明；在其他情況下，則未顯示或描述眾所周知的細節以避免模糊了本發明之主要技術特徵。茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：首先，以下內容描述本發明之緣起與概念： 汽車的電池的重要規格為：當汽車的馬達(或引擎)在最大啟動電流時，汽車的電池能瞬間輸出多少功率。瞬間啟動功率P啟動=I啟動*V啟動，其中I啟動為啟動電流(亦即，啟動電流安培數，cranking amps，簡稱為CA)，V啟動為引擎啟動電壓。當電池老化時，電池內阻會增加而使電池儲存能量的能力會降低(在電池充飽電的條件下)。在同一台汽車的引擎啟動下，I啟動電流大都近似；所以，當汽車的馬達啟動時，老化的電池的儲存能量由於該引擎啟動電壓降低(由於電池老化)而降低，即電池的瞬間啟動輸出功率，會因電池老化而內阻增大，造成瞬間輸出功率降低，也因電池啟動電壓過低，無法順利啟動汽車引擎馬達及電氣控制系統。
依據ISO 16750-2 Part 2 Electrical loads Clause 4.6.3 Starting profile的標準規範，汽車的電器負載必須適應並且通過一模擬汽車電池電壓波形(具有一最低電壓)測試，其中如果汽車使用12伏特系統，則該最低電壓係為6伏特，而如果汽車使用24伏特系統，則該最低電壓係為10伏特。也就是說，當汽車的馬達啟動時(啟動瞬間；此時汽車的電池的電壓會驟降)，如果汽車的電池的驟降電壓低於該最低電壓，則汽車的電器負載會無法正常地工作；亦即，本發明藉由該最低電壓及此電池的驟降電壓判斷此電池是否合格。
於是，本發明不必將汽車的電池從汽車的馬達移除；當汽車的馬達啟動時(啟動瞬間；此時汽車的電池的電壓會驟降)，本發明直接地量測汽車的電池的驟降電壓的最低值是否能大於或等於上述之該最低電壓，以判斷此電池是否合格。
接著，以下內容描述本發明之詳細內容：請參考圖1，其係為本發明之電池狀態量測方法之一實施例之流程圖；請同時參考圖2，其係為應用於本發明之電池狀態量測方法之一實施例之方塊圖。本發明之電池狀態量測方法係應用於一數位量測儀表10及一負載裝置20， 該數位量測儀表10可為例如但本發明不限定為一手持式數位量測儀表、可攜式數位量測儀表或移動式數位量測儀表，該負載裝置20可為例如但本發明不限定為一汽車。
該數位量測儀表10包含一電壓檢測電路102、一比較單元104、一顯示器106及一類比轉數位轉換器(未示於圖2)。該負載裝置20包含一馬達202及一電池204；該馬達202亦可稱為”引擎啟動馬達”或是”負載啟動馬達”，該電池204可為例如但本發明不限定為一鉛酸蓄電池或一電瓶，該比較單元104可為例如但本發明不限定為一微處理器或一比較器電路。
該電池狀態量測方法包含下列步驟：
步驟S102：該數位量測儀表10之該電壓檢測電路102連接至該負載裝置20之該馬達202及該負載裝置20之該電池204；接著，該電池狀態量測方法進入步驟S104及步驟S106。更詳細言之，該數位量測儀表10之該電壓檢測電路102具有一正極端測試棒(未示於圖2)及一負極端測試棒(未示於圖2)，該負載裝置20之該電池204具有一正極端(未示於圖2)及一負極端(未示於圖2)，該電壓檢測電路102之該正極端測試棒連接至該電池204之該正極端，該電壓檢測電路102之該負極端測試棒連接至該電池204之該負極端，而該電池204之該正極端及該負極端亦連接至該負載裝置20之該馬達202以供電至該馬達202。
步驟S104：該負載裝置20之該電池204提供一啟動電壓206至該負載裝置20之該馬達202以啟動該負載裝置20之該馬達202，且同時該電池狀態量測方法亦執行步驟S106。
步驟S106：該數位量測儀表10之該電壓檢測電路102檢測該啟動電壓206以得到一最低啟動電壓值208；接著，該電池狀態量測方法進入步驟S108。
更詳細言之，在該電池狀態量測方法執行步驟S104及步驟S106之前，該負載裝置20之該電池204係被充飽電以被該數位量測儀表10之該電壓檢測 電路102檢測。當該負載裝置20要被使用時，該負載裝置20從靜止狀態被遙控啟動或被鑰匙啟動，使得該負載裝置20之該電池204提供該啟動電壓206至該負載裝置20之該馬達202以啟動該負載裝置20之該馬達202，而此啟動該負載裝置20之該馬達202的行為將造成該負載裝置20之該電池204的電壓驟降再拉起，而此驟降的電壓的最低值即為該最低啟動電壓值208。該數位量測儀表10可在一段時間內持續地檢測電壓以指出/記錄在此段時間內的電壓的最低值。
步驟S108：該數位量測儀表10之該電壓檢測電路102傳送該最低啟動電壓值208至該數位量測儀表10之該比較單元104；接著，該電池狀態量測方法進入步驟S110。
步驟S110：該數位量測儀表10之該比較單元104比較該最低啟動電壓值208及一啟動電壓閾值210以得到一電池狀態信號212；接著，該電池狀態量測方法進入步驟S112。更詳細言之，該比較單元104係預先儲存該啟動電壓閾值210，或者未示於圖2之一記憶體係預先儲存該啟動電壓閾值210並傳送該啟動電壓閾值210至該比較單元104；如果該負載裝置20係為使用12伏特系統之該汽車，則該啟動電壓閾值210係為6伏特；如果該負載裝置20係為使用24伏特系統之該汽車，則該啟動電壓閾值210係為10伏特。如果該最低啟動電壓值208大於或等於該啟動電壓閾值210，則該電池狀態信號212係為表徵該負載裝置20之該電池204為正常之一正常信號；如果該最低啟動電壓值208小於該啟動電壓閾值210，則該電池狀態信號212係為表徵該負載裝置20之該電池204為異常之一異常信號。
步驟S112：該數位量測儀表10之該比較單元104傳送該電池狀態信號212至該數位量測儀表10之該顯示器106；接著，該電池狀態量測方法進入步驟S114。
步驟S114：該數位量測儀表10之該顯示器106顯示該電池狀態信號212。
在該步驟S112及該步驟S114之間，該數位量測儀表10之該比較單元104亦可傳送該最低啟動電壓值208至該數位量測儀表10之該顯示器106，使得在該步驟S114中，該數位量測儀表10之該顯示器106同時地顯示該電池狀態信號212及該最低啟動電壓值208，或者是該數位量測儀表10之該顯示器106交替地顯示該電池狀態信號212及該最低啟動電壓值208。
再者，請參考圖3，其係為本發明之電壓區間示意圖，並請同時參考圖2。該數位量測儀表10之該比較單元104亦儲存一第一電壓值214(或者，該記憶體係儲存該第一電壓值214並傳送該第一電壓值214至該比較單元104)，該第一電壓值214大於該啟動電壓閾值210，該數位量測儀表10之該比較單元104劃分介於該第一電壓值214及該啟動電壓閾值210之間的一電壓區間216成為複數之電壓子區間218，該數位量測儀表10之該比較單元104判斷該最低啟動電壓值208處於該些電壓子區間218的哪一個並對應地產生該電池狀態信號212。
例如，該第一電壓值214為14伏特，該啟動電壓閾值210為6伏特，該電壓區間216有3個電壓子區間218，分別為14伏特~10伏特、10伏特~8伏特及8伏特~6伏特；如果該最低啟動電壓值208為12伏特(處於14伏特~10伏特)，則該電池狀態信號212顯示為”極佳”；如果該最低啟動電壓值208為9伏特(處於10伏特~8伏特)，則該電池狀態信號212顯示為”佳”；如果該最低啟動電壓值208為7伏特(處於8伏特~6伏特)，則該電池狀態信號212顯示為”注意”。如果該最低啟動電壓值208為5伏特(小於6伏特)，則該電池狀態信號212顯示為”異常”或”不良”。
再者，在該負載裝置20之該電池204提供該啟動電壓206至該負載裝置20之該馬達202以啟動該負載裝置20之該馬達202之前，該數位量測儀表10之該電壓檢測電路102檢測該負載裝置20之該電池204之一電池電壓220並且通知該 數位量測儀表10之該比較單元104該電池電壓220，使得該數位量測儀表10之該比較單元104藉由該電池電壓220決定該啟動電壓閾值210。
例如，在該負載裝置20之該電池204提供該啟動電壓206至該負載裝置20之該馬達202以啟動該負載裝置20之該馬達202之前，該數位量測儀表10之該電壓檢測電路102檢測該負載裝置20之該電池204之該電池電壓220為12伏特並且通知該數位量測儀表10之該比較單元104該電池電壓220為12伏特，使得該數位量測儀表10之該比較單元104藉由該電池電壓220決定該啟動電壓閾值210為6伏特。
再者，在該負載裝置20之該電池204提供該啟動電壓206至該負載裝置20之該馬達202以啟動該負載裝置20之該馬達202之前，該數位量測儀表10之該電壓檢測電路102檢測該負載裝置20之該電池204之該電池電壓220並且通知該數位量測儀表10之該比較單元104該電池電壓220，使得如果該電池電壓220小於一充電閾值222(預先儲存在該數位量測儀表10之該比較單元104；或該記憶體係儲存該充電閾值222並傳送該充電閾值222至該比較單元104)，則該數位量測儀表10之該比較單元104控制該數位量測儀表10之該顯示器106顯示該負載裝置20之該電池204需要充電。藉此，該負載裝置20之該電池204係被充飽電以被該數位量測儀表10之該電壓檢測電路102檢測。
再者，請再次參考圖2，本發明亦提供一種數位量測儀表10，該數位量測儀表10係應用於一負載裝置20，該負載裝置20包含一馬達202及一電池204，該數位量測儀表10包含一電壓檢測電路102、一比較單元104及一顯示器106，該電壓檢測電路102係連接至該馬達202及該電池204，該比較單元104係電性連接至該電壓檢測電路102，該顯示器106係電性連接至該比較單元104。本發明之該數位量測儀表10的其餘內容與上述本發明之該電池狀態量測方法的內容相同，為簡潔因素，故於此不再重複其敘述。
相對於習知技術之電池壽命健康狀態量測方法，本發明包含以下優點：
1.無須拆卸電池端頭，可直接以電表量測。
2.測試條件是以待測車輛正在使用的電池的可使用的健康狀況，其優點如下：
a.啟動電流(CA)係依據該待測車輛作為啟動條件，而非模擬。
b.環境溫度是以該待測車輛在當時環境下的健康狀況；如果該待測車輛及電池是在寒帶地區測試時，也是確認在低溫下是否能健康地以冷啟動電流(CCA)啟動車輛。
c.檢測速度快，只要發動該待測車輛的引擎，立刻可以得知電池的健康結果。
電池規格的規格可以參考以下網址，故於此不再贅述：http：//www.yuasa.com.tw/product-detail.php？lang=&nId=18
電池的特性可以參考以下網址，故於此不再贅述：http：//www.yuasa.com.tw/service_and_knowledge03.php？lang=
本發明之功效在於簡易地量測該負載裝置20之該電池204之壽命健康狀態。
然以上所述者，僅為本發明之實施例，當不能限定本發明實施之範圍，即凡依本發明請求項所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍意圖保護之範疇。本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的請求項的保護範 圍。綜上所述，本發明之構造未曾見於同類產品及公開使用，具有產業利用性、新穎性與進步性。
S102:步驟
S104:步驟
S106:步驟
S108:步驟
S110:步驟
S112:步驟
S114:步驟

Claims (10)

  1. 一種電池狀態量測方法，係應用於一數位量測儀表(10)及一負載裝置(20)，該數位量測儀表(10)包含一電壓檢測電路(102)、一比較單元(104)及一顯示器(106)，該負載裝置(20)包含一馬達(202)及一電池(204)，該電池狀態量測方法包含：該數位量測儀表(10)之該電壓檢測電路(102)連接至該負載裝置(20)之該馬達(202)及該負載裝置(20)之該電池(204)(S102)；該負載裝置(20)之該電池(204)提供一啟動電壓(206)至該負載裝置(20)之該馬達(202)以啟動該負載裝置(20)之該馬達(202)(S104)；該數位量測儀表(10)之該電壓檢測電路(102)檢測該啟動電壓(206)以得到一最低啟動電壓值(208)(S106)；該數位量測儀表(10)之該電壓檢測電路(102)傳送該最低啟動電壓值(208)至該數位量測儀表(10)之該比較單元(104)(S108)；該數位量測儀表(10)之該比較單元(104)比較該最低啟動電壓值(208)及一啟動電壓閾值(210)以得到一電池狀態信號(212)(S110)；該數位量測儀表(10)之該比較單元(104)傳送該電池狀態信號(212)至該數位量測儀表(10)之該顯示器(106)(S112)；及該數位量測儀表(10)之該顯示器(106)顯示該電池狀態信號(212)(S114)，其中，當該負載裝置(20)要被使用時，該負載裝置(20)從靜止狀態被遙控啟動或被鑰匙啟動，使得該負載裝置(20)之該電池(204)提供該啟動電壓(206)至該負載裝置(20)之該馬達(202)以啟動該負載裝置(20)之該馬達(202)。
  2. 如請求項1所述之電池狀態量測方法，更包含： 該數位量測儀表(10)之該比較單元(104)傳送該最低啟動電壓值(208)至該數位量測儀表(10)之該顯示器(106)。
  3. 如請求項2所述之電池狀態量測方法，更包含：該數位量測儀表(10)之該顯示器(106)同時地顯示該電池狀態信號(212)及該最低啟動電壓值(208)。
  4. 如請求項2所述之電池狀態量測方法，更包含：該數位量測儀表(10)之該顯示器(106)交替地顯示該電池狀態信號(212)及該最低啟動電壓值(208)。
  5. 如請求項2所述之電池狀態量測方法，其中，該最低啟動電壓值(208)大於或等於該啟動電壓閾值(210)；該電池狀態信號(212)係為表徵該負載裝置(20)之該電池(204)為正常之一正常信號。
  6. 如請求項2所述之電池狀態量測方法，其中，該最低啟動電壓值(208)小於該啟動電壓閾值(210)；該電池狀態信號(212)係為表徵該負載裝置(20)之該電池(204)為異常之一異常信號。
  7. 如請求項2所述之電池狀態量測方法，其中，該負載裝置(20)係為使用12伏特系統之一汽車；該啟動電壓閾值(210)係為6伏特。
  8. 如請求項2所述之電池狀態量測方法，其中，該負載裝置(20)係為使用24伏特系統之一汽車；該啟動電壓閾值(210)係為10伏特。
  9. 如請求項2所述之電池狀態量測方法，其中，該數位量測儀表(10)係為一手持式數位量測儀表；該比較單元(104)係為一微處理器或一比較器電路。
  10. 如請求項2所述之電池狀態量測方法，其中，該負載裝置(20)之該電池(204)係被充飽電以被該數位量測儀表(10)之該電壓檢測電路(102)檢測。
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