CN105313697A - 一种充电唤醒的电动汽车组合仪表 - Google Patents

Abstract

本发明的名称为一种充电唤醒的电动汽车组合仪表。属于汽车电子控制技术领域。它主要是解决电动车充电状态下，组合仪表自我激活从而显示相关数据信息的问题。它的主要特征是：包括微控制器的仪表线路板、仪表支架、刻度盘、仪表指针、步进电机、接插件、按键、液晶屏以及外壳、衬板、玻璃；还主要包括电源唤醒电路、充电唤醒信号采集电路和液晶背光唤醒电路；电源唤醒电路、充电唤醒信号采集电路和液晶背光唤醒电路输入端接充电唤醒信号端，电源端分别接蓄电池电源、仪表电源和蓄电池电源，输出端分别接电源电路、微控制器电路和液晶背光电路。本发明具有充电唤醒可靠、适应性强的特点，主要用于电动汽车组合仪表。

Description

一种充电唤醒的电动汽车组合仪表

技术领域

本发明属于汽车电子控制技术领域，具体涉及一种充电唤醒的电动汽车组合仪表。

背景技术

近几年，随着新能源电动汽车的蓬勃发展，电动汽车组合仪表的功能越来越丰富。除了兼顾传统步进电机组合仪表的相关指示及显示功能外，由于电动汽车是以电能作为能量来源，在整车电池剩余电量（SOC）不足的情况下，需向整车电池系统充电，若整车处于充电状态，仪表需自行激活并处于相应工作状态，即仪表需具备充电唤醒功能，这也是电动汽车组合仪表与常规步进电机组合仪表最显著的功能差异。

本发明具体所处的技术背景为：应某整车客户要求，为其电动商务车设计一款12V电气系统组合仪表，组合仪表带有车速表、转速表两个表头和显示电池管理系统、电机控制器系统、充电机系统和助力泵系统相关信息的液晶屏。且要求只要整车处于充电状态，无论整车同时处于其他何种状态，除液晶屏正常工作外，仪表其他指示及显示部分均不工作。

分析上述技术背景可知，此款电动汽车组合仪表的充电唤醒功能具体体现在：一旦整车处于充电状态，仪表处于充电唤醒状态，且只有液晶屏工作。进一步分析，仪表液晶屏正常工作的前提是仪表的微处理控制器（MCU）工作，而微处理控制器（MCU）工作的先决条件是仪表的电源部分有电源输入，即此时仪表仍有能量来源。另外，若整车同时处于充电、点火启动、相关系统报警等极端状态，仪表需屏蔽除充电以外的所有极端情况对应的指示及显示功能，以满足除液晶屏正常工作外，仪表其他指示及显示部分均不工作的设计需求。

鉴于上述情况，一种充电唤醒的电动汽车组合仪表的充电唤醒功能设计须具备如下基本特点：一、工作的可靠性。即组合仪表充电唤醒后，在相关仪表试验标准及相关极端操作的条件下，都能满足客户以上需求；二、良好的环境适应性。由于电动汽车电磁环境相对更复杂，组合仪表充电唤醒后需适应相应恶劣的电磁环境，以保证充电状态下，仪表液晶屏正常工作。

发明内容

本发明的目的就是针对上述背景问题而设计一种充电唤醒的电动汽车组合仪表。若整车处于充电状态，外界向仪表系统输入12V的充电唤醒信号，仪表系统以此信号激活自身电源模块正常工作，并以整车蓄电池电源为能量输入，处理后输出至微处理控制模块、液晶模块，从而进一步激活微处理控制模块和液晶模块工作。且无论整车充电过程中点火启动、系统报警等相关极端操作情况是否发生，需通过软件技术屏蔽除充电以外的所有极端情况对应仪表的指示及显示功能。

本发明的技术解决方案是：一种充电唤醒的电动汽车组合仪表，包括含微控制器的仪表线路板、仪表支架、刻度盘、仪表指针、步进电机、接插件、按键、液晶屏以及外壳、衬板、玻璃，含微控制器的仪表线路板上含有电源电路、微控制器电路和液晶背光电路，其特征在于：所述的仪表线路板上还设有电源唤醒电路、充电唤醒信号采集电路和液晶背光唤醒电路；电源唤醒电路由第一三极管放大电路构成，电源唤醒电路输入端接充电唤醒信号端，电源端接蓄电池电源，输出端与电源电路连接；充电唤醒信号采集电路由第二三极管放大电路构成，充电唤醒信号采集电路输入端接充电唤醒信号端，电源端接仪表电源，输出端与微控制器电路连接；液晶背光唤醒电路由第三三极管放大电路和第四三极管放大电路构成，第三三极管放大电路输入端接充电唤醒信号端，第三三极管放大电路电源端与第四三极管放大电路电源端接蓄电池电源，第三三极管放大电路输出端与第四三极管放大电路输入端连接，第四三极管放大电路输出端与液晶背光电路连接。

本发明的技术解决方案中所述的第一三极管放大电路由第一基极电阻、第一电阻、第一电容、第一三极管和第一集电极电阻构成，第一电阻与第一电容并联后连接在第一三极管的基极与发射极之间；第二三极管放大电路由第二基极电阻、第二电阻、第二电容、第二三极管和第二集电极电阻构成，第二电阻与第二电容并联后连接在第二三极管的基极与发射极之间；第三三极管放大电路由第三基极电阻、第三电阻、第三电容、第三集电极电阻和第三三极管构成，第四三极管放大电路由第四基极电阻、第四三极管、第四电容、第一二极管和第二二极管构成，第三电阻与第三电容并联后连接在第三三极管的基极与发射极之间，第四电容连接在第三三极管的集电极与发射极之间，第四三极管发射极连接蓄电池电源，第四三极管集电极接第一二极管正极，第一二极管和第二二极管的负极接液晶背光电源，第二二极管的正极接点火锁信号端。

本发明主要有如下特点：一、电路构造简单，采用较常规的器件搭建电路解决了设计需求问题；二、功能稳定可靠，采用该模块的仪表顺利通过了相关行业标准及国标的试验项目，从批量供货后客户反映的情况来看，该系列仪表稳定性好，未出现整车充电仪表唤醒功能不良。

本发明主要用于充电唤醒的电动汽车组合仪表。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是发明充电唤醒功能的原理框架图。

图4是本发明中的电源唤醒电路图。

图5是本发明中的充电唤醒信号采集电路图。

图6是本发明中的液晶背光唤醒电路图。

具体实施方式

本发明的正视图和结构图如图1和图2所示。电动汽车组合仪表由含微控制器的仪表线路板1、仪表支架2、刻度盘3、仪表指针4、步进电机5、接插件6、按键7、点阵液晶屏8以及玻璃9、外壳11、衬板10等构件组成。

充电唤醒功能的原理框架图如图3所示。充电唤醒信号分别与电源唤醒电路1-1、充电唤醒信号采集电路1-2和液晶背光唤醒电路1-3的输入端连接，经各自处理后，分别对应输出至含微控制器的仪表线路板1上的电源电路、微控制器电路和液晶背光电路。

电源唤醒电路1-1如图4所示。电源唤醒电路1-1包括为由第一基极电阻R1、第一电阻R2、第一电容C1、第一三极管Q1和第一集电极电阻R3构成的第一三极管放大电路，第一基极电阻R1一端接充电唤醒信号S1端，第一基极电阻R1另一端与第一三极管Q1、第一电阻R2和第一电容C1的一个公共端连接，第一电阻R2和第一电容C1的另一个公共端与第一三极管Q1的发射极连接，且都接地。第一三极管Q1的集电极与第一集电极电阻R3的一端连接，且作为电源唤醒信号S2输出，与电源电路连接。第一集电极电阻R3的另一端与蓄电池电源Vbb连接。12V高电平的充电唤醒信号S1经第一基极电阻R1和第一电阻R2组成的分压电路分压处理、第一基极电阻R1和第一电容C1组成的滤波网络滤波处理后输出至第一三极管Q1的基极，通过控制第一三极管Q1的导通、截止状态从而在第一三极管Q1的集电极与第一集电极电阻R3的公共端输出相应的低、高电平，从而触发电源模块工作。本电路设计功能为第一三极管Q1的集电极与第一集电极电阻R3的公共端输出有效低电平，电源模块正常工作，组合仪表控制电路从而进入可工作模式。

充电唤醒信号S1采集电路1-2如图5所示。充电唤醒信号S1采集电路1-2为由第二基极电阻R4、第二电阻R5、第二电容C2、第二三极管Q2和第二集电极电阻R6构成的第二三极管放大电路。第二基极电阻R4一端即输入端接充电唤醒信号S1端，第二基极电阻R4另一端与第二三极管Q2的基极、第二电阻R5和第二电容C2的一个公共端连接，第二电阻R5和第二电容C2的另一个公共端与第二三极管Q2的发射极连接，且都接地。第二三极管Q2的集电极与第二集电极电阻R6的一端连接，且作为充电唤醒信号采集S3输入，第二集电极电阻R6的另一端与5V电源连接。第二集电极电阻R6接5V仪表电源，输出端与微控制器电路连接。12V高电平的充电唤醒信号S1经第二基极电阻R4和第二电阻R5组成的分压电路分压处理、第二基极电阻R4和第二电容C2组成的滤波网络滤波处理后输出至第二三极管Q2的基极，通过控制第二三极管Q2的导通、截止状态从而在第二三极管Q2的集电极与第二集电极电阻R6的公共端输出相应的低、高电平至微控制器电路，微控制器采集到相应的电平状态，从而进入相应的工作模式。本电路设计功能为第二三极管Q2的集电极与第二集电极电阻R6的公共端输出有效低电平，微控制器采集到该有效低电平，组合仪表系统则进入充电唤醒低功耗模式。

液晶背光唤醒电路1-3如图6所示。液晶背光唤醒电路1-3由第三三极管放大电路和第四三极管放大电路构成。第三三极管放大电路由第三基极电阻R7、第三电阻R8、第三电容C3、第三集电极电阻R9、第三三极管Q3和第四电容C4构成。第三基极电阻R7一端接充电唤醒信号S1，第三基极电阻R7另一端与第三三极管Q3的基极、第三集电极电阻R9和第三电容C3的一个公共端连接，第三集电极电阻R9和第三电容C3的另一个公共端与第三三极管Q3的发射极连接，且都接地。第四三极管放大电路由第四基极电阻R10、第四三极管Q4、第四电容C4、第一二极管DL1和第二二极管DL2构成。第三三极管Q3的集电极与第三集电极电阻R9、第四电容C4和第四基极电阻R10的一个公共端连接，第三集电极电阻R9的另一端与第四三极管Q4的发射极连接，且都与蓄电池电源Vbb连接，第四电容C4的另一端接地，第四基极电阻R10的另一端与第四三极管Q4的基极连接，第四三极管Q4的集电极与第一二极管DL1的阳极连接，第一二极管DL1的阴极与第二二极管DL2的阴极连接，且都作为液晶背光电源S4输出端，第二二极管DL2的正极接点火锁信号S5端。12V高电平的充电唤醒信号S1经第三基极电阻R7和第三电阻R8组成的分压电路分压处理、第三基极电阻R7和第三电容C3组成的滤波网络滤波处理后输出至第三三极管Q3的基极，通过控制第三三极管Q3的导通、截止状态从而在第三三极管Q3的集电极与第三集电极电阻R9的公共端输出相应的低、高电平，并通过第四基极电阻R10至第四三极管Q4的基极，通过控制第四三极管Q4的导通、截止状态进而在第四三极管Q4集电极输出相应的高、低电平。同时为避免因充电唤醒信号S1激活的高低电平窜入点火锁信号S5端，故采用第一二极管DL1、第二二极管DL2进行隔离。本电路设计功能为12V充电唤醒信号S1高电平有效，液晶背光电源S4接通，液晶屏背光点亮。

Claims (2)

1.一种充电唤醒的电动汽车组合仪表，包括含有微控制器的仪表线路板（1）、仪表支架（2）、刻度盘（3）、仪表指针（4）、步进电机（5）、接插件（6）、按键（7）、液晶屏（8）以及外壳（11）、衬板（10）、玻璃（9），含微控制器的仪表线路板（1）上含有电源电路、微控制器电路和液晶背光电路，其特征在于：所述的仪表线路板（1）上设有电源唤醒电路（1-1）、充电唤醒信号采集电路（1-2）和液晶背光唤醒电路（1-3）；电源唤醒电路（1-1）由第一三极管放大电路构成，电源唤醒电路（1-1）输入端接充电唤醒信号端，电源端接蓄电池电源，输出端与电源电路连接；充电唤醒信号采集电路（1-2）由第二三极管放大电路构成，充电唤醒信号采集电路（1-2）输入端接充电唤醒信号端，电源端接仪表电源，输出端与微控制器电路连接；液晶背光唤醒电路（1-3）由第三三极管放大电路和第四三极管放大电路构成，第三三极管放大电路输入端接接充电唤醒信号端，第三三极管放大电路电源端与第四三极管放大电路电源端接蓄电池电源，第三三极管放大电路输出端与第四三极管放大电路输入端连接，第四三极管放大电路输出端与液晶背光电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种充电唤醒的电动汽车组合仪表，其特征在于：所述的第一三极管放大电路由第一基极电阻（R1）、第一电阻（R2）、第一电容（C1）、第一三极管（Q1）和第一集电极电阻（R3）构成，第一电阻（R2）与第一电容（C1）并联后连接在第一三极管（Q1）的基极与发射极之间；第二三极管放大电路由第二基极电阻（R4）、第二电阻（R5）、第二电容（C2）、第二三极管（Q2）和第二集电极电阻（R6）构成，第二电阻（R5）与第二电容（C2）并联后连接在第二三极管（Q2）的基极与发射极之间；第三三极管放大电路由第三基极电阻（R7）、第三电阻（R8）、第三电容（C3）、第三集电极电阻（R9）和第三三极管（Q3）构成，第四三极管放大电路由第四基极电阻（R10）、第四三极管（Q4）、第四电容（C4）、第一二极管（DL1）和第二二极管（DL2）构成，第三电阻（R8）与第三电容（C3）并联后连接在第三三极管（Q3）的基极与发射极之间，第四电容（C4）连接在第三三极管（Q3）的集电极与发射极之间，第四三极管（Q4）发射极连接蓄电池电源，第四三极管（Q4）集电极接第一二极管（DL1）正极，第一二极管（DL1）和第二二极管（DL2）的负极接液晶背光电源，第二二极管（DL2）的正极接点火锁信号端。