CN107703457A - 一种车载电瓶低电检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种车载电瓶低电检测装置,包括信号处理器和连接在车载电瓶电压输出端与信号处理器低压信号输入端之间的低电压判断支路和连接在车辆点火启动信号输出端和信号处理器启动信号输入端之间的启动判断支路；所述低电压判断支路包括一个比较器和一个基准电压，所述比较器将电瓶电压和基准电压比较并输出比较结果到低压信号输入端，所述启动判断支路将输入电压信号在数字逻辑不变的情况下降低其模拟电压值至信号处理器的工作范围内。本发明还公开了一种车载电瓶低电检测方法。本发明通过对低电信号和汽车启动信号的逻辑判断处理，做到汽车电瓶电压的低电预警并提示用户，有效避免了汽车用户因低电不能启动汽车的问题。

Description

一种车载电瓶低电检测装置及方法

技术领域

本发明属于机动车技术领域，涉及车载电瓶检测技术，具体涉及一种车载电瓶低电检测装置及方法。

背景技术

汽车电瓶是电池的一种，它的工作原理就是把化学能转化为电能,目前多使用铅酸蓄电池，汽车电瓶用于车辆初始打火，车载用电设备如车灯、仪表盘的供电，在车辆打火发动以后，车载电瓶可以充电获取电能。目前汽车在使用过程中因车载电子设备的使用或者电瓶的老化等原因存在低电的情况,但大多数没有低电的提示,导致用户在不知情的情况下车辆无法打火,影响驾驶。

发明内容

为克服现有技术存在的技术缺陷，本发明公开了一种车载电瓶低电检测装置及方法。

本发明所述车载电瓶低电检测装置,用于检测车载电瓶输出电压,包括信号处理器和连接在车载电瓶电压输出端与信号处理器低压信号输入端之间的低电压判断支路和连接在车辆点火启动信号输出端和信号处理器启动信号输入端之间的启动判断支路；

所述低电压判断支路包括一个比较器和一个基准电压，所述比较器将电瓶电压和基准电压比较并输出比较结果到低压信号输入端，所述启动判断支路将输入电压信号在数字逻辑不变的情况下降低其模拟电压值至信号处理器的工作范围内；

所述信号处理器对输入信号的处理过程为：

若低压信号与启动信号至少一个无效，则在等待延时T1后继续判断低压信号是否有效，如有效则输出低电报警信号，否则继续检测；所述延时T1为一预设值。

优选的，所述低电压判断支路包括正极与车载电瓶电压输出端连接的整流二极管，所述整流二极管负极连接有一电感，所述电感另一端和地之间连接有电容，所述电感另一端还连接有第一分压电阻，所述第一分压电阻另一端连接比较器反相输入端，并通过第二分压电阻接地。

优选的，所述启动判断支路包括负极与车辆点火启动信号输出端连接的齐纳二极管，所述齐纳二极管正极与第三分压电阻连接，所述第三分压电阻另一端连接一模拟信号反相器件，还通过第四分压电阻接地。

进一步的，所述模拟信号反相器件为NPN管，NPN管基极连接第三分压电阻，发射极接地，集电极连接信号处理器，所述NPN管集电极与地之间还连接有ESD 器件。

优选的，所述比较器为轨到轨比较器，所述比较器输出端和正相输入端之间连接有迟滞电阻，所述正相输入端与地和电源之间分别连接有第五分压电阻和第六分压电阻，比较器反相输入端连接车载电瓶电压输出端。

优选的，所述信号处理器包括第一与门，所述第一与门的两个输入端分别连接低压信号输入端和启动信号输入端，输出端连接一反相器，所述反相器输出端连接一延时模块的使能端，所述延时模块的输出端连接第二与门输入端，所述第二与门的另一输入端连接低压信号输入端。

优选的，所述信号处理器和低电压判断支路所用直流电源为电瓶电压通过DC/DC转换器得到。

本发明还公开了一种车载电瓶低电检测方法，包括如下步骤：

步骤1.检测电瓶电压输出值是否低于设定阈值，是则进入步骤2，否则继续等待；

步骤2.检测车辆点火启动信号是否有效，是则返回步骤1，否则进入步骤3；

步骤3.等待延时T1后继续检测电瓶电压输出值是否低于设定阈值，是则输出低电报警信号，否则返回步骤1。

采用本发明所述车载电瓶低电检测装置及方法，通过对低电信号和汽车启动信号的逻辑判断处理，做到汽车电瓶电压的低电预警并提示用户，有效避免了汽车用户因低电不能启动汽车的问题，本发明结构简单，安装方便，工作状态稳定可靠，适合各种机动车安装使用。

附图说明

图1为本发明所述车载电瓶低电检测装置的一种具体实施方式示意图，图2为本发明所述信号处理器的一种具体实施方式示意图；图3为本发明所述检测方法的一种具体实施方式流程示意图；

图中附图标记名称为1-车载电瓶电压输出端，2-车辆点火启动信号输出端，3-低压信号输入端，4-启动信号输入端，LV-报警信号输出端，R1-第一分压电阻，R2-第二分压电阻，R3-第三分压电阻，R4-第四分压电阻，R5-第五分压电阻，R6-第六分压电阻，R7-迟滞电阻，R8-上拉电阻，D1-整流二极管，D2-齐纳二极管，L-电感，T-NPN管，5-比较器，ESD-ESD器件，COP-电源；

比较器5上的管脚IN+、IN-、VC、GND、OUT分别表示比较器的正相输入端、反相输入端、电源端、地、输出端。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明所述车载电瓶低电检测装置,用于检测车载电瓶输出电压,其特征在于,包括信号处理器和连接在车载电瓶电压输出端与信号处理器低压信号输入端之间的低电压判断支路和连接在车辆点火启动信号输出端和信号处理器启动信号输入端之间的启动判断支路；

所述低电压判断支路包括一个比较器和一个基准电压，所述比较器将电瓶电压和基准电压比较并输出比较结果到低压信号输入端，所述启动判断支路将输入电压信号在数字逻辑不变的情况下降低其模拟电压值至信号处理器的工作范围内；

所述信号处理器对输入信号的处理过程为：

若低压信号与启动信号至少一个无效，则在等待延时T1后继续判断低压信号是否有效，如有效则输出低电报警信号，否则继续检测；所述延时T1为一预设值。

如图1所示给出低电压判断支路的一个具体实施方式，所述低电压判断支路包括正极与车载电瓶电压输出端连接的整流二极管，所述整流二极管负极连接有一电感，所述电感另一端和地之间连接有电容，所述电感另一端还连接有第一分压电阻，所述第一分压电阻另一端连接比较器反相输入端，并通过第二分压电阻接地。

整流二极管用于避免电感形成的高压倒灌，电感与电容组成LC滤波器对电池电压输出纹波进行过滤，得到较稳定的直流电压，通过第一分压电阻和第二分压电阻分压，以便使电压进入后续比较器的输入电压工作范围。

本发明中可以利用车载电瓶输出电压通过一个DC/DC转换器得到一个稳定的直流电压作为各个模块的工作电源，DC/DC转换器通常为一个降压结构如BUCK或LDO形式。

图1所示的具体实施方式中，所述比较器为轨到轨比较器，所述比较器输出端和正相输入端之间连接有迟滞电阻，所述正相输入端与地和电源之间分别连接有第五分压电阻和第六分压电阻，比较器反相输入端连接车载电瓶电压输出端。采用以上方式，使得轨到轨比较器和迟滞电阻R7、第五分压电阻和第六分压电阻R6具备迟滞功能，具体原理如下：

假设第五分压电阻和第六分压电阻及迟滞电阻阻值均相同，电源电压3V，在比较器反相输入端从零开始上升，初始阶段，基准电压值高于反相输入端电压，比较器输出电压为电源电压，使得第六分压电阻和迟滞电阻处于事实上的并联状态，即分压点与电源和地之间的电阻比例为1：2,则分压电阻和迟滞电阻共同作用下得到的比较器正相输入端基准电压值为2V，此时反相输入端电压上升至2V以上，比较器输出电压才会反转，即在反相电压上升段，反转点为2V。

在反相电压下降段，假设反相电压从3V开始下降，此时比较器输出电压值为零，使得第五分压电阻和迟滞电阻处于事实上的并联状态，即分压点与电源和地之间的电阻比例为2：1，则分压电阻和迟滞电阻共同作用下得到的比较器正相输入端基准电压值为1V，此时反相输入端电压需要下降至1V，比较器输出电压才会反转，即在反相电压下降段，反转点为1V。

采用以上方式实现了电压反转点的迟滞，可以避免电压抖动造成的输出信号频繁切换，本领域技术人员通过简单计算即可通过调节电阻比例调节上升段和下降段的电压翻转点，并进而调节迟滞范围。

如图1所示给出启动判断支路的一个具体实施方式，所述启动判断支路包括负极与车辆点火启动信号输出端连接的齐纳二极管，所述齐纳二极管正极与第三分压电阻连接，所述第三分压电阻另一端连接一模拟信号反相器件，还通过第四分压电阻接地。

启动信号输出的高电压值可能在12V以上，齐纳二极管将输出的启动电压值降低后再通过第三分压电阻和第四分压电阻组成的分压网络进一步降低并输入到一个模拟信号反相器件将信号反相。图1所示的具体实施方式中，模拟信号反相器件为NPN管，NPN管开关速度快，承受功率大，不易击穿。可以采用一个上拉电阻对NPN管提供集电极电流，为保护信号处理器端口，可以在启动信号输入端与地之间连接一个ESD器件，如SCR或GGNMOS等。低压信号输入端由于与地之间已经连接有电阻，因此无须采用ESD器件。

信号处理器对收到的低压信号和启动信号进行信号处理若低压信号与启动信号至少一个无效，则在等待延时T1后继续判断低压信号是否有效，如有效则输出低电报警信号，否则继续检测；所述延时T1为一预设值。

信号处理器可以利用数字逻辑编程实现，例如图2给出一个门级电路的实施方式，信号处理器包括第一与门，所述第一与门的两个输入端分别连接低压信号输入端和启动信号输入端，输出端连接一反相器，所述反相器输出端连接一延时模块的使能端，所述延时模块的输出端连接第二与门输入端，所述第二与门的另一输入端连接低压信号输入端；延时器在使能端有效时开始计时并延时输出使能信号，使能端无效时则中断计时并输出不使能信号。以上电路可以实现上述功能，本领域技术人员也可以以其他电路方式实现。

具体体现的检测方法流程为：

步骤1.检测电瓶电压输出值是否低于设定阈值，是则进入步骤2，否则继续等待；

步骤2.检测车辆点火启动信号是否有效，是则返回步骤1，否则进入步骤3；

步骤3.等待延时T1后继续检测电瓶电压输出值是否低于设定阈值，是则输出低电报警信号，否则返回步骤1。

如图3给出一个具体实施方式，汽车启动则输出启动信号，同时汽车钥匙插入给电后，开始对电瓶电压进行检测，电瓶电压低于阈值则输出低电信号，例如对于额定值为12V的电瓶电压，可以设定阈值电压为10.5V。如果信号处理器检测到启动信号和低电信号同时有效，此时汽车已经打火发动，电池即使低压，但会被启动后的发动机持续对其充电，因此不做进一步动作。

如果二者不同时有效，例如仅低电信号有效，则延时100毫秒后继续监测，此时发现低电信号仍然有效，即电瓶电压仍然低于阈值电压，则发出低电预警信号，可以在车载显示屏或仪表盘上显示一个低电预警信号。如仅启动信号有效，则在延时100毫秒后未发现低电信号，则不发出低电预警信号，此时的汽车状态是启动且电瓶电压正常。如二者均无效，则在延时100毫秒后未发现低电信号，仍然不发出低电预警信号，此时的汽车状态是未启动但电瓶电压正常，由此可见，上述采用延时前后两次检测低电信号的方式，可以避免误报和启动后的无效警告。

采用本发明所述车载电瓶低电检测装置及方法，通过对低电信号和汽车启动信号的逻辑判断处理，做到汽车电瓶电压的低电预警并提示用户，有效避免了汽车用户因低电不能启动汽车的问题，本发明结构简单，安装方便，工作状态稳定可靠，适合各种机动车安装使用。

前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种车载电瓶低电检测装置,用于检测车载电瓶输出电压,其特征在于,包括信号处理器和连接在车载电瓶电压输出端与信号处理器低压信号输入端之间的低电压判断支路和连接在车辆点火启动信号输出端和信号处理器启动信号输入端之间的启动判断支路；

所述低电压判断支路包括一个比较器和一个基准电压，所述比较器将电瓶电压和基准电压比较并输出比较结果到低压信号输入端，所述启动判断支路将输入电压信号在数字逻辑不变的情况下降低其模拟电压值至信号处理器的工作范围内；

所述信号处理器对输入信号的处理过程为：

若低压信号与启动信号至少一个无效，则在等待延时T1后继续判断低压信号是否有效，如有效则输出低电报警信号，否则继续检测；所述延时T1为一预设值。

2.如权利要求1所述的车载电瓶低电检测装置，其特征在于，所述低电压判断支路包括正极与车载电瓶电压输出端连接的整流二极管，所述整流二极管负极连接有一电感，所述电感另一端和地之间连接有电容，所述电感另一端还连接有第一分压电阻，所述第一分压电阻另一端连接比较器反相输入端，并通过第二分压电阻接地。

3.如权利要求1所述的车载电瓶低电检测装置，其特征在于，所述启动判断支路包括负极与车辆点火启动信号输出端连接的齐纳二极管，所述齐纳二极管正极与第三分压电阻连接，所述第三分压电阻另一端连接一模拟信号反相器件，还通过第四分压电阻接地。

4.如权利要求3所述的车载电瓶低电检测装置，其特征在于，所述模拟信号反相器件为NPN管，NPN管基极连接第三分压电阻，发射极接地，集电极连接信号处理器，所述NPN管集电极与地之间还连接有ESD 器件。

5.如权利要求1所述的车载电瓶低电检测装置，其特征在于，所述比较器为轨到轨比较器，所述比较器输出端和正相输入端之间连接有迟滞电阻，所述正相输入端与地和电源之间分别连接有第五分压电阻和第六分压电阻，比较器反相输入端连接车载电瓶电压输出端。

6.如权利要求1所述的车载电瓶低电检测装置，其特征在于，所述信号处理器包括第一与门，所述第一与门的两个输入端分别连接低压信号输入端和启动信号输入端，输出端连接一反相器，所述反相器输出端连接一延时模块的使能端，所述延时模块的输出端连接第二与门输入端，所述第二与门的另一输入端连接低压信号输入端。

7.如权利要求1所述的车载电瓶低电检测装置，其特征在于，所述信号处理器和低电压判断支路所用直流电源为电瓶电压通过DC/DC转换器得到。

8.一种车载电瓶低电检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1.检测电瓶电压输出值是否低于设定阈值，是则进入步骤2，否则继续等待；

步骤2.检测车辆点火启动信号是否有效，是则返回步骤1，否则进入步骤3；

步骤3.等待延时T1后继续检测电瓶电压输出值是否低于设定阈值，是则输出低电报警信号，否则返回步骤1。