CN102437554A - 一种车载设备的电瓶保护方法及其电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车载设备的电瓶保护技术。本发明的车载设备的电瓶保护方法，包括以下处理步骤：设置汽车电瓶的关断电压点，即汽车电瓶的供电电压下限值；检测汽车钥匙信号来判断汽车发电机状态；当汽车发电机为静止状态，则开启电瓶保护电路的自动低压关断功能，当汽车发电机为工作状态，则关闭电瓶保护电路的自动低压关断功能；电瓶保护电路对汽车电瓶的供电电压进行实时检测，当检测到汽车电瓶的供电电压低于汽车电瓶的关断电压点，电瓶保护电路则自动切断对车载电子设备的供电。本发明应用于汽车电瓶的电源模块的保护。
Description
技术领域
本发明涉及车载设备的电瓶保护技术。
背景技术
随着车载电子设备的种类越来越多，例如车载GPS终端、车载电子狗、倒车雷达、行车记录仪、车载导航系统等等，这些车载电子设备一般不设立独立的供电电源，而直接采用汽车电瓶作为供电电源，导致汽车电瓶的供电压力不断增大，因此对于各种车载电子设备供电系统设计提出了更高的要求。以车载GPS终端为例，目前市场上的车载GPS终端的功能日益强大，特别是集成了门禁、监控等功能后，客观上要求车载GPS终端必须24小时处于工作状态，如果车辆停靠一段时间后，汽车电瓶往往会因为持续的电能消耗而导致汽车无法正常打火启动，甚至将电瓶耗尽而永久损坏。
为此，有的厂家研发出更为先进的车载设备，例如具有自动关断功能的车载GPS终端，当该车载GPS终端检测到汽车电瓶低于特定的供电电压下限值时，控制汽车电瓶切断对车载GPS终端设备的供电。但该方法需要用户购买该先进的车载GPS终端，且只能应用于车载GPS终端，而不能检测其他车载电子设备。
因此，现有技术中还缺少一种有效的、针对所有车载电子设备通用的对汽车电瓶进行过放保护的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种车载设备的电瓶保护方法及其电路，通过对汽车电瓶的电源模块的保护电路进行改进，实现当汽车电瓶低于关断电压点时，启动自动低压关断功能，将车载设备断开从电瓶取电，从而起到保护汽车电瓶的作用，避免车载设备将汽车电瓶电压耗尽，进而损坏电瓶。
本发明所采用的技术方案是，一种车载设备的电瓶保护方法，包括以下处理步骤：设置汽车电瓶的关断电压点，即汽车电瓶的供电电压下限值；检测汽车钥匙信号来判断汽车发电机状态；当汽车发电机为静止状态，则开启电瓶保护电路的自动低压关断功能，当汽车发电机为工作状态，则关闭电瓶保护电路的自动低压关断功能；电瓶保护电路对汽车电瓶的供电电压进行实时检测，当检测到汽车电瓶的供电电压低于汽车电瓶的关断电压点，电瓶保护电路则自动切断对车载电子设备的供电。
进一步的，所述具有自动低压关断功能的电瓶保护电路还具有自动恢复供电的处理步骤，当电瓶保护电路检测到汽车电瓶的供电电压高于汽车电瓶的关断电压点，所述电瓶保护电路则自动开启对车载电子设备的供电。
基于上述车载设备的电瓶保护方法的电瓶保护电路，包括：
电源转换电路，提供稳定的输入电源并为车载电子设备供电，并通过电源转换电路的使能端控制该电源转换电路的启动或关断；
使能电压转换电路，设置汽车电瓶的关断电压点，对汽车电瓶的供电电压进行实时检测，并控制电源转换电路的使能端；
电子开关，由控制端对电子开关的连通或断开的切换控制来使所述使能电压转换电路和所述电源转换电路连通或断开；
汽车钥匙信号检测电路，检测汽车钥匙信号，将汽车钥匙信号转换为电子开关适应的电平信号，并控制电子开关的通断切换；
电源转换电路的输入端和使能电压转换电路的输入端电连接于汽车电瓶的供电电源，电源转换电路的输出端电连接于车载电子设备的电源端，电子开关的控制端电连接于汽车钥匙信号检测电路的输出端，当电子开关处于连通状态时，所述使能电压转换电路和所述电源转换电路连通，电瓶保护电路的自动低压关断功能开启；当电子开关处于断开状态时，所述使能电压转换电路和所述电源转换电路断开，电瓶保护电路的自动低压关断功能关闭。
进一步的，所述电瓶保护电路还包括对汽车电瓶提供的供电电源进行浪涌处理的浪涌处理电路，所述浪涌处理电路的输入端接于汽车电瓶的供电电源，所述浪涌处理电路的输出端接于电源转换电路和使能电压转换电路的输入端。
进一步的，所述使能电压转换电路控制电源转换电路的使能端是通过电压来控制。
具体的，所述使能电压转换电路由滤波电路、分压稳压电路组成，所述滤波电路由电容组成，所述分压稳压电路由第一电阻、第二电阻、稳压管组成，所述滤波电路并联于分压稳压电路；所述电子开关由MOS管构成；所述汽车钥匙信号检测电路由第三电阻、第四电阻、稳压管组成的分压稳压电路构成；所述使能电压转换电路的一端与浪涌处理电路电连接，所述使能电压转换电路的另一端经过一个滤波电容与MOS管的S端电连接，所述MOS管的G端电连接于所述汽车钥匙信号检测电路的分压比例输出端，所述MOS管的D端电连接于所述电源转换电路的使能端。
进一步的，所述使能电压转换电路和所述浪涌处理电路之间经过一个极性保护二极管。
进一步的，所述第一电阻和/或第二电阻是可调电阻。所述第三电阻和/或第四电阻是可调电阻。
进一步具体的，所述使能电压转换电路由二极管D8、电阻R11、电阻R14、电阻R5、电阻R8、可调电阻R15、稳压管D9、电容C9、电容C10组成；所述电子开关由MOS管Q2实现；所述汽车钥匙信号检测电路由电阻R12、电阻R13、可调电阻R16、稳压管D11组成；所述二极管D8的正极电连接于浪涌处理电路的输出端，二极管D8的负极电连接于电阻R11和电阻R14的一端，电阻R11和电阻R14的另一端电连接于电容C9的正极和电阻R5的一端，电容C9的负极接地，电阻R5的另一端电连接于可调电阻R15的一端，可调电阻R15的另一端接地，可调电阻R15的中间端电连接于电阻R8的一端、稳压管D9的负极、电容C10 的一端以及MOS管的S端，电阻R8的另一端、稳压管D9的正极和电容C10 的另一端接地；所述MOS管Q2的D端电连接于所述电源转换电路的使能端；所述MOS管Q2的G端电连接于电阻R13的一端、稳压管D11的负极、电阻R12的一端、可调电阻R16的一端和可调电阻R16的中间端，电阻R13的另一端、稳压管D11的正极、电阻R12的另一端和可调电阻R16的另一端接地。
本发明通过上述方法和电路结构，与现有技术相比，具有以下优点：
1. 本发明提出了一种针对所有车载电子设备通用的对汽车电瓶进行过放保护的方法和电路，对汽车电瓶的电源模块的保护电路进行改进，增加电子开关并实时检测汽车电瓶的电压，当汽车电瓶低于关断电压点时，启动自动低压关断，将车载设备断开从电瓶取电，从而起到保护汽车电瓶的作用，避免车载设备将汽车电瓶电压耗尽，进而损坏电瓶；
2. 本发明中的关断电压点可通过手动配置电路参数实现，根据各种不同的电瓶特性，用户可通过可调电阻R15和可调电阻R16对汽车电瓶的关断电压点进行手动灵活配置；
3. 针对汽车在发动机正常运转时同步发电，对电瓶实时充电工作下，此时汽车电瓶对外供电电压不稳定，此时如果启用自动低压关断功能，容易造成车载电子设备低压复位，因此本发明引入汽车钥匙信号判断机制，在汽车钥匙信号处于有效（点火）状态时，关闭电瓶保护电路，这样，汽车电瓶不受自动低压关断功能影响，确保车载电子设备在各种状态下能稳定工作；
4. 本发明中所述使能电压转换电路控制电源转换电路的使能端是通过电压来控制，该方法简单有效。
附图说明
图1是本发明车载设备的电瓶保护电路的原理框图。
图2是本发明车载设备的电瓶保护电路的电路原理图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明的车载设备的电瓶保护方法，包括以下处理步骤：设置汽车电瓶的关断电压点，即汽车电瓶的供电电压下限值；检测汽车钥匙信号来判断汽车发电机状态；当汽车发电机为静止状态，则开启电瓶保护电路的自动低压关断功能，当汽车发电机为工作状态，则关闭电瓶保护电路的自动低压关断功能；电瓶保护电路对汽车电瓶的供电电压进行实时检测，当检测到汽车电瓶的供电电压低于汽车电瓶的关断电压点，电瓶保护电路则自动切断对车载电子设备的供电。
进一步的，所述具有自动低压关断功能的电瓶保护电路还具有自动恢复供电的处理步骤，当电瓶保护电路检测到汽车电瓶的供电电压高于汽车电瓶的关断电压点，所述电瓶保护电路则自动开启对车载电子设备的供电。
如图1所示，基于上述车载设备的电瓶保护方法的电瓶保护电路，包括：
浪涌处理电路1，对汽车电瓶提供的供电电源进行浪涌处理；
电源转换电路2，提供稳定的输入电源并为车载电子设备供电，并通过电源转换电路2的使能端控制该电源转换电路2的启动或关断；
使能电压转换电路3，设置汽车电瓶的关断电压点，对汽车电瓶的供电电压进行实时检测，并通过电压来控制电源转换电路2的使能端；
电子开关4，由控制端对电子开关4的连通或断开的切换控制来使所述使能电压转换电路3和所述电源转换电路2连通或断开；
汽车钥匙信号检测电路5，检测汽车钥匙信号，将汽车钥匙信号转换为电子开关4适应的电平信号，并控制电子开关4的通断切换；
所述浪涌处理电路1的输入端接于汽车电瓶的供电电源，所述浪涌处理电路1的输出端接于电源转换电路2和使能电压转换电路3的输入端，电源转换电路2的输出端电连接于车载电子设备的电源端，电子开关4的控制端电连接于汽车钥匙信号检测电路5的输出端，当电子开关4处于连通状态时，所述使能电压转换电路3和所述电源转换电路2连通，电瓶保护电路的自动低压关断功能开启；当电子开关4处于断开状态时，所述使能电压转换电路3和所述电源转换电路2断开，电瓶保护电路的自动低压关断功能关闭。
具体的，所述使能电压转换电路3由滤波电路、分压稳压电路组成，所述滤波电路由电容组成，所述分压稳压电路由第一电阻、第二电阻、稳压管组成，所述滤波电路并联于分压稳压电路；所述电子开关4由MOS管构成；所述汽车钥匙信号检测电路5由第三电阻、第四电阻、稳压管组成的分压稳压电路构成；所述使能电压转换电路3的一端经过一个极性保护二极管与浪涌处理电路1电连接，所述使能电压转换电路3的另一端经过一个滤波电容与MOS管的S端电连接，所述MOS管的G端电连接于所述汽车钥匙信号检测电路5的分压比例输出端，所述MOS管的D端电连接于所述电源转换电路2的使能端。
进一步的，所述第一电阻和/或第二电阻是可调电阻。所述第三电阻和/或第四电阻是可调电阻。
如图2所示，进一步具体的，所述使能电压转换电路3由二极管D8、电阻R11、电阻R14、电阻R5、电阻R8、可调电阻R15、稳压管D9、电容C9、电容C10组成；所述电子开关4由MOS管Q2实现；所述汽车钥匙信号检测电路5由电阻R12、电阻R13、可调电阻R16、稳压管D11组成；所述二极管D8的正极电连接于浪涌处理电路的输出端，二极管D8的负极电连接于电阻R11和电阻R14的一端，电阻R11和电阻R14的另一端电连接于电容C9的正极和电阻R5的一端，电容C9的负极接地，电阻R5的另一端电连接于可调电阻R15的一端，可调电阻R15的另一端接地，可调电阻R15的中间端电连接于电阻R8的一端、稳压管D9的负极、电容C10 的一端以及MOS管的S端，电阻R8的另一端、稳压管D9的正极和电容C10 的另一端接地；所述MOS管Q2的D端电连接于所述电源转换电路的使能端；所述MOS管Q2的G端电连接于电阻R13的一端、稳压管D11的负极、电阻R12的一端、可调电阻R16的一端和可调电阻R16的中间端，电阻R13的另一端、稳压管D11的正极、电阻R12的另一端和可调电阻R16的另一端接地。其中电源转换电路2的使能端开启电压与关断电压为设备提供迟滞功能，因此，当汽车钥匙信号处于关断状态时，使能电压转换电路3的输出电压对电源转换电路2的使能端进行控制，此时汽车电瓶不断放电，当电瓶电压VCAR低至所设置自动电压关断值(如9v)时，由于使能电压转换电路3的输出电压与电瓶电压VCAR成线性关系，此时经过使能电压转换电路3转换出来电压成线性下降趋势，当使能电压转换电路3转换出来电压低于电源转换电路2的关断电压值（如1.2v）时，电源转换电路2切断对外供电；只有当电瓶电压VCAR高于开启电压值（如10.5v）时，即经过使能电压转换电路3转换出来电压高于电源转换电路2的开启电压（如1.5v）时，电源转换电路2恢复对外供电。本实施例中，电子开关4由MOS管Q2实现，当然也可以使用其他能实现相同功能的电子元件来实现，由于汽车钥匙信号与VCAR信号电平处于同步变化趋势，因此根据P-MOS管工作原理，MOS管Q2的导通与关断的关系可通过汽车钥匙信号检测电路5实现，当汽车钥匙信号有效时， MOS管Q2的G端跟S端无电压差，MOS管Q2的D端跟S端不导通，此时电源转换电路2的使能端悬空；当汽车钥匙信号无效时，MOS管Q2的G端跟S端形成电压差，MOS管Q2的D端跟S端导通，此时电源转换电路2的使能端由使能电压转换电路3的输出电压控制。汽车钥匙信号检测电路5的输出电压与汽车钥匙信号电压成线性关系，确保与使能电压转换电路3的输出电压处于同步变化趋势。通过上述可调电阻R15及R16，用户可通过手动配置关断电压点。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种车载设备的电瓶保护方法，其特征在于：包括以下处理步骤：设置汽车电瓶的关断电压点，即汽车电瓶的供电电压下限值；检测汽车钥匙信号来判断汽车发电机状态；当汽车发电机为静止状态，则开启电瓶保护电路的自动低压关断功能，当汽车发电机为工作状态，则关闭电瓶保护电路的自动低压关断功能；电瓶保护电路对汽车电瓶的供电电压进行实时检测，当检测到汽车电瓶的供电电压低于汽车电瓶的关断电压点，电瓶保护电路则自动切断对车载电子设备的供电。
2.根据权利要求1所述的电瓶保护方法，其特征在于：所述具有自动低压关断功能的电瓶保护电路还具有自动恢复供电的处理步骤，当电瓶保护电路检测到汽车电瓶的供电电压高于汽车电瓶的关断电压点，所述电瓶保护电路则自动开启对车载电子设备的供电。
3.基于上述电瓶保护方法的电瓶保护电路，其特征在于：包括：
电源转换电路，提供稳定的输入电源并为车载电子设备供电，并通过电源转换电路的使能端控制该电源转换电路的启动或关断；
使能电压转换电路，设置汽车电瓶的关断电压点，对汽车电瓶的供电电压进行实时检测，并控制电源转换电路的使能端；
电子开关，由控制端对电子开关的连通或断开的切换控制来使所述使能电压转换电路和所述电源转换电路连通或断开；
汽车钥匙信号检测电路，检测汽车钥匙信号，将汽车钥匙信号转换为电子开关适应的电平信号，并控制电子开关的通断切换；
电源转换电路的输入端和使能电压转换电路的输入端电连接于汽车电瓶的供电电源，电源转换电路的输出端电连接于车载电子设备的电源端，电子开关的控制端电连接于汽车钥匙信号检测电路的输出端，当电子开关处于连通状态时，所述使能电压转换电路和所述电源转换电路连通，电瓶保护电路的自动低压关断功能开启；当电子开关处于断开状态时，所述使能电压转换电路和所述电源转换电路断开，电瓶保护电路的自动低压关断功能关闭。
4.根据权利要求3所述的电瓶保护电路，其特征在于：所述电瓶保护电路还包括对汽车电瓶提供的供电电源进行浪涌处理的浪涌处理电路，所述浪涌处理电路的输入端接于汽车电瓶的供电电源，所述浪涌处理电路的输出端接于电源转换电路和使能电压转换电路的输入端。
5.根据权利要求3所述的电瓶保护电路，其特征在于：所述使能电压转换电路控制电源转换电路的使能端是通过电压来控制。
6.根据权利要求5所述的电瓶保护电路，其特征在于：所述使能电压转换电路由滤波电路、分压稳压电路组成，所述滤波电路由电容组成，所述分压稳压电路由第一电阻、第二电阻、稳压管组成，所述滤波电路并联于分压稳压电路；所述电子开关由MOS管构成；所述汽车钥匙信号检测电路由第三电阻、第四电阻、稳压管组成的分压稳压电路构成；所述使能电压转换电路的一端与浪涌处理电路电连接，所述使能电压转换电路的另一端经过一个滤波电容与MOS管的S端电连接，所述MOS管的G端电连接于所述汽车钥匙信号检测电路的分压比例输出端，所述MOS管的D端电连接于所述电源转换电路的使能端。
7.根据权利要求6所述的电瓶保护电路，其特征在于：所述使能电压转换电路和所述浪涌处理电路之间经过一个极性保护二极管。
8.根据权利要求6或7所述的电瓶保护电路，其特征在于：所述第一电阻和/或第二电阻是可调电阻。
9.根据权利要求8所述的电瓶保护电路，其特征在于：所述第三电阻和/或第四电阻是可调电阻。
10.根据权利要求7所述的电瓶保护电路，其特征在于：所述使能电压转换电路由二极管D8、电阻R11、电阻R14、电阻R5、电阻R8、可调电阻R15、稳压管D9、电容C9、电容C10组成；所述电子开关由MOS管Q2实现；所述汽车钥匙信号检测电路由电阻R12、电阻R13、可调电阻R16、稳压管D11组成；所述二极管D8的正极电连接于浪涌处理电路的输出端，二极管D8的负极电连接于电阻R11和电阻R14的一端，电阻R11和电阻R14的另一端电连接于电容C9的正极和电阻R5的一端，电容C9的负极接地，电阻R5的另一端电连接于可调电阻R15的一端，可调电阻R15的另一端接地，可调电阻R15的中间端电连接于电阻R8的一端、稳压管D9的负极、电容C10 的一端以及MOS管的S端，电阻R8的另一端、稳压管D9的正极和电容C10 的另一端接地；所述MOS管Q2的D端电连接于所述电源转换电路的使能端；所述MOS管Q2的G端电连接于电阻R13的一端、稳压管D11的负极、电阻R12的一端、可调电阻R16的一端和可调电阻R16的中间端，电阻R13的另一端、稳压管D11的正极、电阻R12的另一端和可调电阻R16的另一端接地。
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