CN107128263B - 一种obd设备及其电源控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种OBD设备及其电源控制系统，其中，所述系统包括电源检测模块和电源管理模块。电源检测模块检测电源的电压；电源管理模块在所述电源的电压高于电压阈值时，将电源与OBD设备的供电端之间的电路导通；在所述电源的电压低于电压阈值时，将电源与OBD设备的供电端之间的电路断开。可见，在电源电压低时，实现了OBD设备的自动断电，节省了电能，防止汽车因电源缺电而无法正常启动。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电子领域，具体涉及一种OBD设备及其电源控制系统。
背景技术
现有的OBD(On-Board Diagnostics，车载自动诊断系统)行业中，都从降低功耗的目的来设计产品。所以每一部汽车如果装上了OBD设备，其设备就处于能量损耗过程中，这样就会导致汽车在不发动情况下，电瓶电量被耗尽，导致我们在下次发动的时候因电瓶没电而无法发动。现市场上一个普通的OBD设备，在汽车不发动的情况下大概能停放10多天左右，即使功耗低一点的设备一般也不会超过20天；如果说我们每次停车都要拔掉OBD的电源或者说汽车停车不能超过20天，这是很不人性化的一种设计。
目前大部分市场上的OBD设备，其电源的做法是直接连到汽车电瓶上；虽然说OBD设备功耗较小，在休眠状态下也有10MA-30MA左右的待机电流。那就意味着在汽车不发动的情况下，其设备是一直处于耗电的情况下。一方面造成能源的损失，另一方面汽车的电瓶被耗光以后，汽车在下次发动就会因为没电而不能发动。我们都知道，一般家用汽车电池容量为54-60Ah之间；汽车电池容量表示在一定条件下(放电率、温度、终止电压等)电瓶放出的电量。一般汽车电瓶的容量单位为Ah，例如容量为60Ah的电瓶如果连续放电电流为1A，那么它可连续放电60小时。由此可知，一个OBD设备十来天在电瓶没有充电的情况下就会把电瓶的电量给耗尽；从而导致汽车因电瓶缺电而无法正常启动。
因此，现有技术还有待改进。
发明内容
本申请提供一种OBD设备及其电源控制系统，在电源电量低时能自动断电，节省电能，防止汽车因电源缺电而无法正常启动。
根据本发明的第一方面，本发明提供一种OBD设备的电源控制系统，包括：
电源检测模块，用于检测电源的电压；
电源管理模块，用于在所述电源的电压高于电压阈值时，将电源与OBD设备的供电端之间的电路导通；在所述电源的电压低于电压阈值时，将电源与OBD设备的供电端之间的电路断开。
所述的OBD设备的电源控制系统，其中，所述电源检测模块的输入端连接电源的输出端，电源检测模块的输出端连接电源管理模块；电源的输出端还通过电源管理模块连接OBD设备的供电端。
所述的OBD设备的电源控制系统，其中，所述电源检测模块包括第一晶体管、第一电阻和第一二极管；所述第一晶体管的第一极为电源检测模块的输入端，连接电源的输出端；所述第一晶体管的第二极为电源检测模块的输出端，连接电源管理模块；所述第一晶体管的控制极通过第一电阻连接第一二极管的负极，所述第一二极管的正极接地。
所述的OBD设备的电源控制系统，其中，所述电源检测模块还包括第二电阻，所述第二电阻的一端连接第一晶体管的第一极，所述第二电阻的另一端连接第一晶体管的控制极。
所述的OBD设备的电源控制系统，其中，所述电源管理模块包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二晶体管和第三晶体管；所述第三电阻的一端连接电源检测模块的输出端，第三电阻的另一端连接第二晶体管的控制极，第二晶体管的第一极接地，第二晶体管的第二极通过第四电阻连接第五电阻的一端和第三晶体管的控制极，第三晶体管的第一极连接电源的输出端和第五电阻的另一端，第三晶体管的第二极连接OBD设备的供电端。
所述的OBD设备的电源控制系统，其中，所述第一电阻的阻值
其中，Vcut为电压阈值，Vz为第一二极管的稳压电压，Veb为第一晶体管第一极与控制极之间的导通电压，Izt为第一二极管的最小导通电流。
所述的OBD设备的电源控制系统，其中，所述第二电阻的阻值其中，Veb为第一晶体管第一极与控制极之间的导通电压，Izt为第一二极管的最小导通电流。
所述的OBD设备的电源控制系统，其中，所述第一晶体管和第三晶体管为PNP三极管，所述第二晶体管为NPN三极管，晶体管的第一极为发射极，第二极为集电极，控制极为基极。
所述的OBD设备的电源控制系统，其中，所述电压阈值为9V。
根据本发明的第二方面，本发明提供一种OBD设备，包括导航模块，处理器模块，无线通信模块和如上所述的OBD设备的电源控制系统。
本发明的有益效果：本发明提供一种OBD设备及其电源控制系统，其中，所述系统包括电源检测模块和电源管理模块。电源检测模块检测电源的电压；电源管理模块在所述电源的电压高于电压阈值时，将电源与OBD设备的供电端之间的电路导通；在所述电源的电压低于电压阈值时，将电源与OBD设备的供电端之间的电路断开。可见，在电源电压低时，实现了OBD设备的自动断电，节省了电能，防止汽车因电源缺电而无法正常启动。
附图说明
图1为本发明一种实施例提供的OBD设备的结构框图；
图2为本发明一种实施例提供的OBD设备的电源控制系统的电路图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明中用到的术语定义：
OBD即On-Board Diagnostics的缩写，其中文翻译为“车载自动诊断系统”。这个系统之前主要根据发动机的运行状况，随时监控汽车是否尾气超标，一旦超标，会马上发出警示。而在车联网的发展中，逐步演变成收集车况信息和车辆定位信息的一种设备。该设备可以实时地采集车速，油量，电量等数据并实时上传到远程服务器，使得远程服务器能获得这些车辆信息并提供相应的服务给车主。
电瓶：燃油车和电动车的蓄电池。蓄电池是电池的一种，它的工作原理就是把化学能转化为电能。通常，人们所说的电瓶是指铅酸蓄电池。即一种主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。正常使用寿命在1～8年不等，与车辆的情况有很大关系。在车辆发动机充电正常、电器没有漏电搭铁的情况基本可以使用3年以上。
本发明提供一种OBD设备，请参阅图1，所述OBD设备包括供电端，电源控制系统20，导航模块30，处理器模块40和无线通信模块50。
本实施例中，所述供电端为OBD设备中与电源10连接的接口。
电源控制系统20，用于通过检测电源10的电压，在电源10的电压高于电压阈值Vcut(触发断电的电源电压)时，将电源10与OBD设备的供电端之间的电路导通；在电源10的电压低于电压阈值时，将电源10与OBD设备的供电端之间的电路断开。可见，本发明通过设置一个电源控制系统20，在电源电压低时，实现了OBD设备的自动断电，节省了电能，实现了汽车长时间停车发动机也可以正常启动，避免了对于汽车蓄电池的过度放电后的损害。
本实施例中，电源10为电瓶，即汽车的蓄电池，蓄电池为广义上的蓄电池，具体可采用铅酸蓄电池、锂电池等。
导航模块30，用于提供汽车位置定位功能，并把定位数据传到处理器模块40。
处理器模块40，用于计算和处理数据的功能；OBD设备中所有的数据处理和交换都经过处理器模块40来完成。例如，处理器模块40将定位数据处理后经过无线通信模块50发送到服务器，然后经服务器再发送到车主的移动设备或车载显示终端中。所述处理器模块40可以采用CPU(中央处理器)或MCU(单片机)等。
无线通信模块50，包括GPRS模块、蓝牙模块和WIFI模块中的一种或多种。本实施例中，包括这三者。
GPRS模块，用于将车辆信息发送到服务器。
蓝牙模块和WIFI模块，用于与移动终端进行信息交互，例如，车主可以通过移动终端如手机中的蓝牙、WIFI来检测车辆信息。
进一步的，请参阅图2，所述电源控制系统20，包括电源检测模块210和电源管理模块220。所述电源检测模块210的输入端连接电源10的输出端J1，电源检测模块210的输出端连接电源管理模块220；电源10的输出端J1还通过电源管理模块220连接OBD设备的供电端J2。
电源检测模块210，用于检测电源10的电压，即检测电瓶的输出电压。电源检测模块210可采用具有检测电压功能的芯片来实现，也可以直接采用不包含芯片的电路来实现。具体的，电源检测电路210检测电源10的电压，在所述电源10的电压高于电压阈值时，输出第一电压信号；在所述电源10的电压低于电压阈值时，输出第二电压信号；所述第一电压信号与第二电压信号不同。本实施例中，第一信号采用高电平，第二信号采用低电平。
电源管理模块220，用于在所述电源10的电压高于电压阈值时(即接收到第一电压信号时)，将电源10与OBD设备的供电端之间的电路导通；在所述电源10的电压低于电压阈值时(即接收到第二电压信号时)，将电源10与OBD设备的供电端之间的电路断开。电压阈值可根据电源的最大供电电压或者用户的需求进行设置，本实施例中，电压阈值为9V。电源管理模块220可采用控制芯片+开关的形式来实现，也可以采用不包含芯片的电路来实现。
本实施例综合考虑了精度和成本，给出了图2所示的电路图。换而言之，本实施例中，电源检测模块210包括第一晶体管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2和第一二极管D1；所述第一晶体管Q1的第一极为电源检测模块210的输入端，连接电源10的输出端J1；所述第一晶体管Q1的第二极为电源检测模块210的输出端，连接电源管理模块220；所述第一晶体管Q1的控制极通过第一电阻R1连接第一二极管D1的负极，所述第一二极管D1的正极接地。第二电阻R2的一端连接第一晶体管Q1的第一极，所述第二电阻R2的另一端连接第一晶体管Q1的控制极。
电源管理模块220包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第二晶体管Q2和第三晶体管Q3；所述第三电阻R3的一端连接电源检测模块210的输出端，第三电阻R3的另一端连接第二晶体管Q2的控制极，第二晶体管Q2的第一极接地，第二晶体管Q2的第二极通过第四电阻R4连接第五电阻R5的一端和第三晶体管Q3的控制极，第三晶体管Q3的第一极连接电源10的输出端J1和第五电阻R5的另一端，第三晶体管Q3的第二极连接OBD设备的供电端J2。
所述第一晶体管Q1、第二晶体管Q2和第三晶体管Q3可采用三极管、MOS管和数字开关等。所述第一晶体管Q1和第三晶体管Q3的极性相同，且与第二晶体管Q2的极性相反。本实施例中，所述第一晶体管Q1和第三晶体管Q3为PNP三极管，所述第二晶体管Q2为NPN三极管，晶体管的第一极为发射极，第二极为集电极，控制极为基极，则所述晶体管的第一极为发射极，第二极为集电极，控制极为基极。当然，在其他实施例中，电源控制系统20也可以利用图2电路的原理，改用其他极性的开关原件和电路连接方式来实现。
当电瓶的电压高于9V的时候，第一晶体管Q1先导通，从而使得第二晶体管Q2导通，最后第三晶体管Q3导通，电瓶给整个OBD设备供电。当电瓶的电压低于9V的时候，第一晶体管Q1关断，从而使得第二晶体管Q2关断，第三晶体管Q3关断，使OBD设备彻底断电。而能否在9V处关断主要依靠第一二极管D1加上第一电阻R1上的一部分分压，使得第一晶体管Q1的基级电压(B极)和发射级(E极)电压的压差在电瓶电压为9V的时候刚好符合第一晶体管Q1的发射级和基极的实际导通电压(一般在0.3V左右)。所述第一二极管D1为8.2V的稳压二极管。因此第一电阻R1和第二电阻R2阻值的选择可以根据电压阈值Vcut，第一二极管D1的最小导通电流Izt，第一二极管D1的稳压电压Vz，以及第一晶体管Q1第一极E与控制极B之间的导通电压Veb计算得出。本实施例中，电压阈值Vcut为9V,第一二极管D1的最小导通电流Izt为1mA(实际测试中得到的一个值)，因此第一电阻R1的阻值为：
代入数据计算得到R1＝(9-8.2-0.3)V/0.001A＝500Ω,第二电阻的阻值R2＝Veb/Izt＝0.3V/0.001A＝300Ω，第二电阻R2的作用主要是第一晶体管Q1在截止的时候，让第一晶体管Q1的E极和B极之间的截止漏电流更小一点，截止地更好，故可设置为/>本实施例采用500Ω。考虑到各个器件在精度上和公式中选择的参数的误差，该电路的实际电压阈值Vcut应该有5％的误差。由于市面上的电瓶本身电压的跳变也并非线性的，因此5％误差从实用的角度来看，完全可以满足实际需求。
可见，本实施例从降低成本上出发，采用普通的电子元器件，电路结构简单，不需要复杂的操作；成本得到有效控制。相对其他电路检测方案来说此方案操作简单，节约成本。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (6)
1.一种OBD设备的电源控制系统，其特征在于，包括：
电源检测模块，用于检测电源的电压；
电源管理模块，用于在所述电源的电压高于电压阈值时，将电源与OBD设备的供电端之间的电路导通；在所述电源的电压低于电压阈值时，将电源与OBD设备的供电端之间的电路断开；
所述电源检测模块包括第一晶体管、第一电阻和第一二极管；所述第一晶体管的第一极为电源检测模块的输入端，连接电源的输出端；所述第一晶体管的第二极为电源检测模块的输出端，连接电源管理模块；所述第一晶体管的控制极通过第一电阻连接第一二极管的负极，所述第一二极管的正极接地；
所述电源检测模块还包括第二电阻，所述第二电阻的一端连接第一晶体管的第一极，所述第二电阻的另一端连接第一晶体管的控制极；
所述电源管理模块包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二晶体管和第三晶体管；所述第三电阻的一端连接电源检测模块的输出端，第三电阻的另一端连接第二晶体管的控制极，第二晶体管的第一极接地，第二晶体管的第二极通过第四电阻连接第五电阻的一端和第三晶体管的控制极，第三晶体管的第一极连接电源的输出端和第五电阻的另一端，第三晶体管的第二极连接OBD设备的供电端。
2.如权利要求1所述的OBD设备的电源控制系统，其特征在于，所述第一电阻的阻值其中，Vcut为电压阈值，Vz为第一二极管的稳压电压，Veb为第一晶体管第一极与控制极之间的导通电压，Izt为第一二极管的最小导通电流。
3.如权利要求1所述的OBD设备的电源控制系统，其特征在于，所述第二电阻的阻值其中，Veb为第一晶体管第一极与控制极之间的导通电压，Izt为第一二极管的最小导通电流。
4.如权利要求1所述的OBD设备的电源控制系统，其特征在于，所述第一晶体管和第三晶体管为PNP三极管，所述第二晶体管为NPN三极管，晶体管的第一极为发射极，第二极为集电极，控制极为基极。
5.如权利要求1所述的OBD设备的电源控制系统，其特征在于，所述电压阈值为9V。
6.一种OBD设备，包括导航模块，处理器模块和无线通信模块，其特征在于，还包括如权利要求1-5任意一项所述的OBD设备的电源控制系统。
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