CN105467247B - 基于车载电池电压变化识别点熄火的检测电路和方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种基于车载电池电压变化识别点熄火的检测电路，其包括：报警产生电路、电压比较电路和斜率检测电路；报警产生电路包括A端口、B端口、GND端口、VCC端口和Y端口，其中GND端口接地，VCC端口链接电源VDD，Y端口输出报警信号，A端口连接斜率检测电路，B端口连接电压比较电路。结合电压比较和斜率检测两种方式综合判断车辆点熄火状态，提高了判断结果的准确性和可靠性。

Description

基于车载电池电压变化识别点熄火的检测电路和方法

技术领域

本发明涉及车载电池检测技术领域，特别涉及一种基于车载电池电压变化识别点熄火的检测电路和方法。

背景技术

随着高科技的出现，电子工业经历了非常重要的增长，越来越多的车载电子产品用于扩展车辆的相关功能，比如车辆定位、拖车报警及车厢监听等功能。而为了设备供电和充电的便利性，绝大多数车载电子产品都会直接从车载电池直接取电。

通常在车辆熄火的时候，为了尽可能的降低车载电池电量的损耗，避免车辆长时间熄火时车载电子设备将车载电池耗尽，这些车载电子产品会通过判断车辆的点熄火状态，从而决定在熄火状态下进入低功耗模式，尽可能少的从车载电池取电。

目前车载电子产品常用的检测车辆点熄火状态的方式，是单独从电子产品中拉出一根信号检测线，连接到车辆自带的点火线上，通过检测该点火线上的电压状态，即可判断车辆是处于熄火状态还是点熄火状态。但是该方法存在一个显著的问题：车载电子产品除了需要电源线和接地线，还需要使用一根信号检测线，电源线和接地线可以在不破坏原有线路的基础上安装如直接使用夹子夹在电池上，而点火信号检测线需要连接到车辆点熄火线上。不同型号的车辆，其点熄火线的位置都是不一样的，而即使找到车辆点熄火线，也需要将车辆点熄火线外部绝缘皮破开，才能将后装电子产品的信号检测线与车辆点熄火线连接上。这一步骤，不仅大大的增加了电子产品的安装难度，还对车辆原有线缆进行了破坏，增大了安全风险系数。

另一种判断车辆的点熄火状态的方法是通过系统软件频繁读取电池电压，而这又会增加系统软件的负荷，浪费软件资源。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种稳定、安全可靠且降低负荷的基于车载电池电压变化识别点熄火的检测电路，并且能够被广泛应用于日常生活中。

本发明的另一目的在于提供一种基于车载电池电压变化识别点熄火的检测方法，其中通过检测电池电压波动来判断车辆点熄火状态，且降低设备的安装难度。

为达到以上目的，本发明提供了一种基于车载电池电压变化识别点熄火的检测电路，其包括：报警产生电路、电压比较电路和斜率检测电路；

所述报警产生电路包括A端口、B端口、GND端口、VCC端口和Y端口，所述GND端口接地，所述VCC端口连接电源VDD，所述Y端口输出报警信号，所述A端口连接所述斜率检测电路，所述B端口连接所述电压比较电路。

在一个实施例中，所述电压比较电路包括第一比较器N1、第二比较器N2、电源VDD、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7；

所述第一电容C1一端接车载电池，另一端分别接所述第一比较器N1的正向输入端和所述第二比较器N2的反向输入端，所述第四电阻R4一端分别接所述第一比较器N1的正向输入端和所述第二比较器N2的反向输入端，另一端接所述电源VDD，所述第五电阻R5一端分别接所述第一比较器N1的正向输入端和所述第二比较器N2的反向输入端，另一端接地；

所述第二电阻R2的一端接所述电源VDD，另一端接所述第一比较器N1的反向输入端，所述第三电阻R3的一端接所述第一比较器N1的反向输入端，另一端接地，所述第一比较器N1的输出端连接所述B端口，所述第一电阻R1一端接所述第一比较器N1的输出端，另一端接所述电源VDD；

所述第六电阻R6一端接所述第二比较器N2的正向输入端，另一端接所述电源VDD，所述第七电阻R7一端接所述第二比较器N2的正向输入端，另一端接地，所述第二比较器N2输出端连接所述B端口。

在一个实施例中，所述斜率检测电路包括第三比较器N3、第四比较器N4、微分电路、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十二电阻R12和第十三电阻R13；

所述微分电路分别接所述第三比较器N3的正向输入端和所述第四比较器N4的反向输入端；

所述第十电阻R10一端接所述第三比较器N3的反向输入端，另一端接地，所述第九电阻R9一端接所述第三比较器N3的反向输入端，另一端接所述电源VDD，所述第三比较器N3的输出端接所述A端口，所述第八电阻R8一端接所述第三比较器N3的输出端，另一端接所述电源VDD；

所述第十二电阻R12一端接所述第四比较器N4的正向输入端，另一端接所述电源VDD，所述第十三电阻R13一端接所述第四比较器N4的正向输入端，另一端接地，所述第四比较器N4的输出端接所述A端口。

相应地，所述微分电路包括第五比较器N5、第二电容C2、第十一电阻R11、第十四电阻R14、第十五电阻R15和第十六电阻R16；

所述第二电容C2一端接所述车载电池，另一端通过所述第十四电阻R14接所述第五比较器N5的反向输入端，所述第五比较器N5的输出端分别接所述第三比较器N3的正向输入端和所述第四比较器N4的反向输入端，所述第十一电阻R11一端接所述第五比较器N5的反向输入端，另一端接所述第五比较器N5的输出端，所述第十五电阻R15一端接所述电源VDD，另一端接所述第五比较器N5的正向输入端，所述第十六电阻R16一端接所述第五比较器N5的正向输入端，另一端接地。

本发明提供了一种基于车载电池电压变化识别点熄火的方法，包括如下步骤：

步骤一，电压比较电路设置两个电压比较点，包括点火电压比较点和熄火电压比较点，并检测车载电池电压的电压变化值，若所述电压变化值在两个所述电压比较点范围内，所述电压比较电路输出高电平信号；反之，则输出低电平信号，若所述电压变化值高于所述点火电压比较点，所述电压比较电路判断车辆为点火状态，以及若所述电压变化值低于所述熄火电压比较点，所述电压比较电路判断车辆为熄火状态；

步骤二，斜率检测电路设置两个斜率比较点，包括点火斜率比较点和熄火斜率比较点，并检测车载电池电压脉冲波形的斜率变化值，若所述斜率变化值在两个所述斜率比较点范围内，所述斜率检测电路输出高电平信号；反之，则输出低电平信号，若所述斜率变化值高于所述点火斜率比较点，所述斜率检测电路判断车辆为点火状态，以及若所述斜率变化值低于所述熄火斜率比较点，所述斜率检测电路判断车辆为熄火状态；

步骤三，报警产生电路分别接收所述电压比较电路和斜率检测电路的输出信号，若所述电压比较电路和所述斜率检测电路输出信号的均为低电平信号，输出报警信号，并判断车辆为点火或熄火状态。

上述步骤二中，所述斜率检测电路包含一个微分电路，该所述微分电路利用流经电容上的电流特性，并使用运算放大器反馈电阻来产生一个成比例的电压，从而实现将车载电池电压上出现的脉冲边沿信号转换成一个持续稳定的电压信号。

由于采用了上述技术，本发明的基于车载电池电压变化识别点熄火的检测电路和方法，结合电压比较和斜率检测两种方式综合判断车辆点熄火状态，可以极大的提高判断结果的准确性和可靠性；利用该技术，后装的电子产品不需要单独提供一根信号检测线，也不需要进行频繁的电压检测即可实现检测车辆点熄火状态的功能。该技术借助车辆点熄火状态切换时，车载电池电压的波动趋势为参考依据，通过检测该波动趋势来实现检测车辆点熄火。

以下结合附图及实施例进一步说明本发明。

附图说明

图1为本发明所述报警产生电路的示意图；

图2为本发明所述电压比较电路的示意图；

图3为本发明所述斜率检测电路的示意图；

图4为本发明所述基于车载电池电压变化识别点熄火的方法的流程图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

如图1所示，所述基于车载电池电压变化识别点熄火的检测电路，其包括：报警产生电路、电压比较电路和斜率检测电路；

报警产生电路包括A端口、B端口、GND端口、VCC端口和Y端口，其中GND端口接地，VCC端口连接电源VDD，Y端口输出报警信号，A端口连接斜率检测电路，B端口连接电压比较电路。

其中，当报警产生电路判断车辆为熄火状态时，通过Y端口输出报警信号，车载电子产品根据该报警信号进入低功耗模式，降低车载电池电量的损耗，避免车辆长时间熄火时车载电子设备将车载电池耗尽。

如图2所示，电压比较电路包括第一比较器N1和第二比较器N2，第一比较器N1的1脚为输出端，2脚为反向输入端，3脚为正向输入端，4脚连接电源VDD，5脚接地；第二比较器N2的1脚为输出端，2脚为反向输入端，3脚为正向输入端。

电压比较电路还包括电源VDD、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7；

第一电容C1一端接车载电池，另一端分别接第一比较器N1的正向输入端和第二比较器N2的反向输入端，第四电阻R4一端分别接第一比较器N1的正向输入端和第二比较器N2的反向输入端，另一端接电源VDD，第五电阻R5一端分别接第一比较器N1的正向输入端和第二比较器N2的反向输入端，另一端接地；

第二电阻R2的一端接电源VDD，另一端接第一比较器N1的反向输入端，第三电阻R3的一端接第一比较器N1的反向输入端，另一端接地，第一比较器N1的输出端连接B端口，第一电阻R1一端接第一比较器N1的输出端，另一端接电源VDD；

第六电阻R6一端接第二比较器N2的正向输入端，另一端接电源VDD，第七电阻R7一端接第二比较器N2的正向输入端，另一端接地，第二比较器N2输出端连接B端口。

相应地，本发明所述电压比较电路的工作原理如下所述：

以12V系统的车辆为例，在熄火的时候，车载电池电压一般为12V，随着熄火时间的增长，电压会出现一定程度的降低，降低程度根据车辆实际电子负载的不同而不同。当车辆成功点火后，发电机会提供约14V左右的电给车载电池充电。而从熄火到点火成功以及启动到熄火这两个过程中，车载电池电压的会有很剧烈很明显的波动。利用电压比较电路，设置合理的比较电压阀值，能够准确的获取车载电池电压变化。

具体地，分别通过第一比较器N1和第二比较器N2形成两个电压比较点，车载电池分别连接第一比较器N1的正想输入端和第二比较器N2的反向输入端，即电压比较电路分别将车载电池当前的电压与该两个电压比较点进行比较，其中一个用于电压上升比较，对应熄火到点火检测，一个用于电压下降比较，对应启动后到熄火检测。通过设置合理的电压比较点，该电路能够实时的准确的检测到车载电池电压的变化。电压比较电路的两个电压比较点的选择，与实际车辆型号有关。

更具体地，当车载电池电压发生变化时，通过电阻分压及电容隔直功能，可以将车载电池电压的变化波动趋势完整反映到基准电压上。在车载电池电压非常稳定，没有波动的时候，基准电压也会保持非常稳定的状态，此时两个电压比较器处于未触发状态，电压比较电路输出高电平，则电压比较电路认为此时并没有可能是处于点火过程。当车载电池电压从稳定状态变为电压波动状态时，只要电压波动满足预设的比较器电压比较点，那么比较器就会被触发，输出低电平。电压比较电路认为此时车辆处于点火过程。

其中，电压下降为熄火过程，电压上升为点火过程。

如图3所示，斜率检测电路包括第三比较器N3和第四比较器N4，第三比较器N3的1脚为输出端，2脚为反向输入端，3脚为正向输入端，4脚连接电源VDD，5脚接地；第四比较器N4的1脚为输出端，2脚为反向输入端，3脚为正向输入端。

斜率检测电路还包括微分电路、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十二电阻R12和第十三电阻R13；

微分电路分别接第三比较器N3的正向输入端和第四比较器N4的反向输入端；

第十电阻R10一端接第三比较器N3的反向输入端，另一端接地，第九电阻R9一端接第三比较器N3的反向输入端，另一端接电源VDD，第三比较器N3的输出端接A端口，第八电阻R8一端接第三比较器N3的输出端，另一端接电源VDD；

第十二电阻R12一端接第四比较器N4的正向输入端，另一端接电源VDD，第十三电阻R13一端接第四比较器N4的正向输入端，另一端接地，第四比较器N4的输出端接A端口。

相应地，本发明所述斜率检测电路的工作原理如下所述：

在点火过程中，车载电池电压的波动特别剧烈，其电压波形会出现很多边沿非常陡峭的上升和下降脉冲。通过检测该脉冲的斜率，也能获取车载电池电压的变化特性，可作为判断车辆点熄火动作的依据。

具体地，分别通过第三比较器N3和第四比较器N4形成两个斜率比较点，其中一个用于斜率上升比较，对应熄火到点火检测，一个用于斜率下降比较，对应启动后到熄火检测。斜率检测电路的斜率比较点的选择，与实际车辆型号有关。

更具体地，斜率检测电路可以实现监视车载电池电压波动中陡峭的脉冲边沿斜率。微分电路后端有两个电压比较器，主要用来判断点火斜率超过设定门限还是熄火斜率超过设定门限。当比较器输出低电平时，即意味着车载电池电压脉冲的斜率满足预设值，此时斜率检测电路认为当前车辆进行了点火或者熄火过程；当比较器输出高电平时，斜率检测电路认为当前车辆未进行点火或者熄火动作。利用该电路能够很准确的获取车辆点火或熄火的状态信息。

相应地，微分电路包括第五比较器N5，第五比较器N5的1脚为输出端，2脚为反向输入端，3脚为正向输入端。

微分电路还包括第二电容C2、第十一电阻R11、第十四电阻R14、第十五电阻R15和第十六电阻R16；

第二电容C2一端接车载电池，另一端通过第十四电阻R14接第五比较器N5的反向输入端，第五比较器N5的输出端分别接第三比较器N3的正向输入端和第四比较器N4的反向输入端，第十一电阻R11一端接第五比较器N5的反向输入端，另一端接第五比较器N5的输出端，第十五电阻R15一端接电源VDD，另一端接第五比较器N5的正向输入端，第十六电阻R16一端接第五比较器N5的正向输入端，另一端接地。

该微分电路电路利用流经电容上的电流特性，并使用运算放大器反馈电阻来产生一个成比例的电压，从而实现将电池电压上出现的脉冲边沿信号(即电压斜率)转换成一个持续稳定的电压信号。

综上所述，电压比较电路和斜率检测电路均输出低电平信号时，报警产生电路通过一个或门芯片，采集两种电路的输出，从而产生最终的报警信号。当车辆点熄火的时候，电压比较电路的输出是低电平，斜率检测电路的输出是低电平，此时由于两个都是低电平，或门芯片的输出也会是低电平，此为报警信号，也是车辆点熄火状态指示信号。若有一个电路不认为当前电池电压波动属于点熄火动作，那么其输出则为高电平，而只要或门芯片的两个输入，有任何一个电平为高电平的时候，那么或门芯片的输出则为高电平，属于非报警信号。也就是说，只有当两种电路同时判断当前电池电压波动属于点熄火的时候，才会产生报警信号。

本发明提供了一种基于车载电池电压变化识别点熄火的方法，包括如下步骤：

步骤一，电压比较电路设置两个电压比较点，包括点火电压比较点和熄火电压比较点，并检测车载电池电压的电压变化值，若电压变化值在两个电压比较点范围内，电压比较电路输出高电平信号；反之，则输出低电平信号，若电压变化值高于点火电压比较点，电压比较电路判断车辆为点火状态，以及若电压变化值低于熄火电压比较点，电压比较电路判断车辆为熄火状态；

步骤二，斜率检测电路设置两个斜率比较点，包括点火斜率比较点和熄火斜率比较点，并检测车载电池电压脉冲波形的斜率变化值，斜率变化值在两个斜率比较点范围内，斜率检测电路输出高电平信号；反之，则输出低电平信号，若斜率变化值高于点火斜率比较点，斜率检测电路判断车辆为点火状态，以及若斜率变化值低于熄火斜率比较点，斜率检测电路判断车辆为熄火状态；

步骤三，报警产生电路分别接收所述电压比较电路和斜率检测电路的输出信号，若电压比较电路和斜率检测电路输出信号的均为低电平信号，输出报警信号，并判断车辆为点火或熄火状态。

上述步骤二中，斜率检测电路包含一个微分电路，该微分电路利用流经电容上的电流特性，并使用运算放大器反馈电阻来产生一个成比例的电压，从而实现将车载电池电压上出现的脉冲边沿信号转换成一个持续稳定的电压信号。

上述步骤三中，输出报警信号包括点熄火状态指示信号。

根据所述优选实施例，本发明还提供如下优点：

(1)本发明通过检测电池电压的波动趋势来实现判断车辆点熄火状态，从而实现降低后装电子产品的安装难度，保护车辆原装系统的稳定和安全可靠度的目的，同时降低系统软件的负荷，提高软件的工作效率。

(2)本发明通过结合电压比较和斜率检测两种方式综合判断车辆点熄火状态，可以极大的提高判断结果的准确性和可靠性；

(3)本发明能够适用于任何车辆中，只要车辆能够从本发明报警产生电路接收报警信号。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围采用，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围。

Claims (5)

1.一种基于车载电池电压变化识别点熄火的检测电路，其特征在于：其包括：报警产生电路、电压比较电路和斜率检测电路；

所述报警产生电路包括A端口、B端口、GND端口、VCC端口和Y端口，所述GND端口接地，所述VCC端口连接电源VDD，所述Y端口输出报警信号，所述A端口连接所述斜率检测电路，所述B端口连接所述电压比较电路。

2.如权利要求1所述的基于车载电池电压变化识别点熄火的检测电路，其特征在于：所述电压比较电路包括第一比较器N1、第二比较器N2、电源VDD、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7；

所述第一电容C1一端接车载电池，另一端分别接所述第一比较器N1的正向输入端和所述第二比较器N2的反向输入端，所述第四电阻R4一端分别接所述第一比较器N1的正向输入端和所述第二比较器N2的反向输入端，另一端接所述电源VDD，所述第五电阻R5一端分别接所述第一比较器N1的正向输入端和所述第二比较器N2的反向输入端，另一端接地；

所述第二电阻R2的一端接所述电源VDD，另一端接所述第一比较器N1的反向输入端，所述第三电阻R3的一端接所述第一比较器N1的反向输入端，另一端接地，所述第一比较器N1的输出端连接所述B端口，所述第一电阻R1一端接所述第一比较器N1的输出端，另一端接所述电源VDD；

所述第六电阻R6一端接所述第二比较器N2的正向输入端，另一端接所述电源VDD，所述第七电阻R7一端接所述第二比较器N2的正向输入端，另一端接地，所述第二比较器N2输出端连接所述B端口。

3.如权利要求2所述的基于车载电池电压变化识别点熄火的检测电路，其特征在于：所述斜率检测电路包括第三比较器N3、第四比较器N4、微分电路、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十二电阻R12和第十三电阻R13；

所述微分电路分别接所述第三比较器N3的正向输入端和所述第四比较器N4的反向输入端；

所述第十电阻R10一端接所述第三比较器N3的反向输入端，另一端接地，所述第九电阻R9一端接所述第三比较器N3的反向输入端，另一端接所述电源VDD，所述第三比较器N3的输出端接所述A端口，所述第八电阻R8一端接所述第三比较器N3的输出端，另一端接所述电源VDD；

所述第十二电阻R12一端接所述第四比较器N4的正向输入端，另一端接所述电源VDD，所述第十三电阻R13一端接所述第四比较器N4的正向输入端，另一端接地，所述第四比较器N4的输出端接所述A端口。

4.如权利要求3所述的基于车载电池电压变化识别点熄火的检测电路，其特征在于：所述微分电路包括第五比较器N5、第二电容C2、第十一电阻R11、第十四电阻R14、第十五电阻R15和第十六电阻R16；

所述第二电容C2一端接所述车载电池，另一端通过所述第十四电阻R14接所述第五比较器N5的反向输入端，所述第五比较器N5的输出端分别接所述第三比较器N3的正向输入端和所述第四比较器N4的反向输入端，所述第十一电阻R11一端接所述第五比较器N5的反向输入端，另一端接所述第五比较器N5的输出端，所述第十五电阻R15一端接所述电源VDD，另一端接所述第五比较器N5的正向输入端，所述第十六电阻R16一端接所述第五比较器N5的正向输入端，另一端接地。

5.一种基于车载电池电压变化识别点熄火的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一，电压比较电路设置两个电压比较点，包括点火电压比较点和熄火电压比较点，并检测车载电池电压的电压变化值，若所述电压变化值在两个所述电压比较点范围内，所述电压比较电路输出高电平信号；反之，则输出低电平信号，若所述电压变化值高于所述点火电压比较点，所述电压比较电路判断车辆为点火状态，以及若所述电压变化值低于所述熄火电压比较点，所述电压比较电路判断车辆为熄火状态；

步骤二，斜率检测电路设置两个斜率比较点，包括点火斜率比较点和熄火斜率比较点，并检测车载电池电压脉冲波形的斜率变化值，若所述斜率变化值在两个所述斜率比较点范围内，所述斜率检测电路输出高电平信号；反之，则输出低电平信号，若所述斜率变化值高于所述点火斜率比较点，所述斜率检测电路判断车辆为点火状态，以及若所述斜率变化值低于所述熄火斜率比较点，所述斜率检测电路判断车辆为熄火状态；

步骤三，报警产生电路分别接收所述电压比较电路和斜率检测电路的输出信号，若所述电压比较电路和所述斜率检测电路输出信号的均为低电平信号，输出报警信号，并判断车辆为点火或熄火状态。