CN107994676A - 车载通信终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车载通信终端，该车载通信终端包括电池、电源管理单元、微控制器、用于切换由电池或者外部电源进行供电的切换单元、及用于检测常火线电压的常火检测单元；其中，电源管理单元，对电池输出的电源进行转换处理；微控制器，将常火线电压与预设电压比较，在常火线电压小于预设电压时，控制切换单元进行切换，由电池对车载通信终端进行供电。本发明技术方案能够实现车载通信终端的长时间待机。

Description

车载通信终端
技术领域
本发明涉及车载通信技术领域，特别涉及一种车载通信终端。
背景技术
国家对新能源汽车的支持力度加大的同时，监管力度也同时加大，要求新能源车辆必须具有通信终端，用来采集及保存整车及系统部件关键状态参数并发送到平台。
目前市面上的车载通信终端的一般由GPS模块、通信模块、微控制器及相关接口组成。各厂家的应用方向不一样，各自的架构组合不太一样，有些可能没有GPS模块，有些不会接入车辆总线系统等。
但是，这边技术方案都不具备后背电池，无法实现车载通信终端的长时间待机。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种车载通信终端，旨在实现车载通信终端的长时间待机。
为实现上述目的，本发明提出的车载通信终端，包括电池、电源管理单元、微控制器、用于切换由电池或者外部电源进行供电的切换单元、及用于检测常火线电压的常火检测单元；其中，
所述电源管理单元，所述电源管理单元，对电池输出的电源进行转换处理；
所述微控制器，与电源管理单元、切换单元以及常火检测单元连接，将常火检测单元检测的常火线电压与预设电压比较，在常火线电压小于预设电压时，控制切换单元进行切换，由所述电池对车载通信终端进行供电。
优选地，当所述常火线电压小于预设电压时，微控制器进行计时；
当在常火线电压小于预设电压时，微控制器控制车载通信终端进入睡眠模式；
当计时时长达到第一时长阈值时，微控制器控制车载通信终端进入休眠唤醒模式；
当计时时长达到第二时长阈值时，微控制器切断电池供电。
优选地，所述车载通信终端还包括定位单元、通信单元及温度检测单元，所述定位单元、通信单元、温度检测单元均与所述微控制器连接；
车载通信终端进入休眠模式时，电池对定位单元、微控制器及电源管理单元进行供电；
在车载通信终端进入休眠唤醒模式时，电池对定位单元、微控制器、通信单元、及电源管理单元进行供电。
优选地，所述第一时长阈值范围为两到四个月；所述第二时长阈值时范围为三到六个月；第二时长阈值大于第一时长阈值。
优选地，所述温度检测单元用于环境温度检测；当检测到的环境温度高于预设温度值时，所述微控制器关断电池供电或外部电源供电。
优选地，所述车载通信终端还包括用于与外部进行数据交换的通信单元；所述车载通信终端进入休眠模式时，所述微控制器间隔第三预设时长唤醒，获取车载终端的位置信息、温度信息及电池电量，并经过通信单元上报至服务器。
优选地，所述车载通信终端还包括两个总线收发器，两所述总线收发器均与所述微控制器连接。
优选地，在常火线电压大于预设电压时，控制切换单元进行切换，由外部电源对车载通信终端进行供电。
优选地，所述车载通信终端包括电压检测单元及充电单元；
所述电压检测单元对电池电压进行检测，微控制器将检测的电池电压与第一预设电压值及第二预设电压值进行比较；其中，第一预设电压值小于第二预设电压值；
当电池电压小于第一预设电压值时，所述微控制器启动充电单元对电池进行充电；当电池电压大于第二预设电压值时，所述微控制器关断充电单元，停止对电池进行充电。
优选地，所述车载通信终端还包括放电单元；所述常火检测单元检测外部电源的电源电压；
在检测到所述电源电压小于第三预设电压值且电池电压大于第四电压预设值是时，所述微控制器启动放电单元，对所述电池进行放电。
本发明技术方案通过设置电池、电源管理单元、微控制器、切换单元、通信单元及常火检测单元，形成了一种车载通信终端。常火检测单元对常火线的电压进行实时侦测，在汽车长时间放置后，常火线电压会逐渐降低，当常火线电压降至预设电压以下时，车载通信终端的供电切换至由电池供电。该电池一般选择电池电量较大的电池，能够保证较长时间的供电，如此实现了车载通信终端的长时间待机。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明车载通信终端一实施例的功能模块图；
图2为本发明切换单元一实施例的电路结构示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
101 电池 R1～R10 第一电阻至第九电阻
102 电源管理单元 Q1 第一三极管
103 微控制器 Q2 第二三极管
104 切换单元 Q3 第三三极管
105 通信单元 C1 第一电容
106 常火检测单元定 PU1 第一MOS管
107 定位单元 PU2 第二MOS管
108 温度检测单元 110 存储单元
109 总线收发器
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种车载通信终端。
参照图1，在本发明实施例中，该车载通信终端，包括电池101、电源管理单元102、微控制器103、用于切换由电池101或者外部电源进行供电的切换单元104、用于与外部进行数据交换的通信单元105及用于检测常火线电压的常火检测单元106；其中，
所述微控制器103，将所述常火线电压与预设电压比较，在常火线电压小于预设电压时，控制切换单元104进行切换，由所述电池101对车载通信终端进行供电。所述微控制器103，与电源管理单元102、切换单元104以及常火检测单元106连接，将常火检测单元106检测的常火线电压与预设电压比较，在常火线电压小于预设电压时，控制切换单元104进行切换，由所述电池101对车载通信终端进行供电。
所述车载通信终端还包括两个总线收发器109，所述总线收发器109均与所述微控制器103连接。本实施例中，总线收发器109采用TJA1040。
需要说明的是，车辆与车载通信终端的接口主要有整车总线接口、充电总线接口、常火线接口、ACC(Adaptive Cruise Control，自适应巡航控制电源)接口、负极接口、充电接口等。其中总线接口均为250K的标准高速接口，用来传送整车车况信息及充电系统信息。常火接口为车载终端供电接口，电压兼容12V与24V系统，12V系统时供电电压范围为9-16V，24V系统供电时电压范围为18-32V。ACC接口与充电接口为车辆硬唤醒线电压，当汽车点火或充电时输出为高电平，其他时间状况下则没有电压输出。负极接口与大地连接。除了与车辆连接的接口之外，车载终端通常自身还有三个接口：定位接口、通信天线接口及调试接口。其中，定位天线接口外接GPS+BD双模天线，用于接收微弱的GPS及北斗定位信号；通信天线接口外接通信天线，用于接收移动、联通、电信等服务商的2G与3G信号；调试接口插座主要是实现串口调试及自动化测试。
在一实施例中电源管理单元102采用MPS(芯源半导体)的MP4570实现；定位单元采用中科微的ATGM332D，兼容GPS+BD双模定位；通信单元105采用的有方的WM620，兼容联通2G/3G、移动2G及电信通信制式；总线收发器109采用NXP(恩智浦)的TJA1040；微控制器103选用NXP的S32K144。
该车载通信终端还包括存储单元110，该存储单元110可采用SD卡实现。
其中两颗TJA1040分别接到整车总线接口、充电总线接口上，再接到S32K144微控制器103上，实现总线数据的采集，同时将微控制器103的发送数据转换成符合总线规范的总线帧，发送到总线网络，TJA1040的工作电压为+5V。SD卡，用来储存采集来整车总线数据及动力电池101系统的总线数据，其工作电压为+3.3V。电池101电压检测采用S32K144内部的ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)，共两路，一路采集常火电压，一路采集电池101电压。WM620为通信模块，兼容移动2G及联通2G、电信3G等通信制式，接上天线，在信号与供电正常后，由S32K144对其进行初始化，实现将与平台服务器及升级服务器的数据对接。ATGM332D为定位通信模块，兼容GPS定位系统与北斗定位系统，接上天线，在信号与供电正常的情况下，不需要任何配置即可输出标准的定位数据，包括经纬度、时间、海拔、卫星颗数、卫星信号强度等，S32K144在解释到有效的数据时就将位置、海拔、时间等信息组包到协议内，随车况、动力信息一并发送给服务器等。S32K144有好几个作用，其一是数据采集，就是通过总线、ADC采集来自车辆的车况、电池信息，来自GPS与北斗系统的定位信息，来自车载通信终端本身的温度、电池电压等信息；其二是车辆数据保存，将采集到的信息通过一定的组织方式写入到SD卡；其三是与服务器进行数据交换，将采集到的数据按GBT32960.3或参考GBT32960协议与服务器进行数据交换；其四是升级管理，通过网络按创维私有的升级协议从服务器上把升级程序下载下来，存放于SD卡内，同时S32K144以双区的方式对MCU进行自升级；其五是电源管理，当检测到常火、ACC正常时，分别打开各模块的供电电源，使车载终端处于正常工作模式。
本发明技术方案通过设置电池101、电源管理单元102、微控制器103、切换单元104、通信单元105及常火检测单元106，形成了一种车载通信终端。常火检测单元106对常火线的电压进行实时侦测，在汽车长时间放置后，常火线电压会逐渐降低，当常火线电压降至预设电压以下时，车载通信终端的供电切换至由电池101供电。该电池101一般选择电池101电量较大的电池101，能够保证较长时间的供电，如此实现了车载通信终端的长时间待机。
进一步地，当所述常火线电压小于预设电压时，微控制器103进行计时；
当在常火线电压小于预设电压时，微控制器103控制车载通信终端进入睡眠模式；
当计时时长达到第一时长阈值时，微控制器103控制车载通信终端进入休眠唤醒模式；
当计时时长达到第二时长阈值时，微控制器103切断电池101供电。
具体地，所述车载通信终端还包括定位单元107及温度检测单元108，所述定位单元107、温度检测单元108均与所述微控制器103连接；
车载通信终端进入休眠模式时，电池101对定位单元107、微控制器103及电源管理单元102进行供电；
在车载通信终端进入休眠唤醒模式时，电池101对定位单元107、微控制器103、通信单元105、及电源管理单元102进行供电。
进一步地，所述第一时长阈值范围为两到四个月；所述第二时长阈值时范围为三到六个月；第二时长阈值大于第一时长阈值。
进一步地，所述温度检测单元108用于环境温度检测；当检测到的环境温度高于预设温度值时，所述微控制器103关断电池101供电或外部电源供电。本实施例中，外部电源即为常火线提供的电源。
优选地，所述车载通信终端进入休眠模式时，所述微控制器103间隔第三预设时长唤醒，获取车载终端的位置信息、温度信息及电池101电量，并经过通信单元105上报至服务器。
本实施例中，只有当车辆长时间不使用导致常火线电压低于10V时，车载终端才会转而使用电池101进行供电；在常火异常后能保证三个月内每天定时唤醒一次，在唤醒时上报位置、温度、电量；三个月后常火还未恢复正常或是车辆没有唤醒，则要求整机进入为期三个月的休眠模式，在休眠模式期间整车一旦唤醒，通信终端还要能正常唤醒工作；如果六个月后还未收到车辆的唤醒信号，将切断电池101进入关机模式，此时车载通信终端不再处理任何信息，直致常火与唤醒信号一起恢复正常。后备电池101是为了让这车载通信终端达到3-6个月正常运行与待机。本实施例中，电池101容量为2100mA/h。
进一步地，在常火线电压大于预设电压时，控制切换单元104进行切换，由外部电源对车载通信终端进行供电。从而减小电池101的使用，延长电池101寿命。
进一步地，所述车载通信终端包括电压检测单元及充电单元；
所述电压检测单元对电池101电压进行检测，微控制器103将检测的电池101电压与第一预设电压值及第二预设电压值进行比较；其中，第一预设电压值小于第二预设电压值；
当电池101电压小于第一预设电压值时，所述微控制器103启动充电单元对电池101进行充电；当电池101电压大于第二预设电压值时，所述微控制器103关断充电单元，停止对电池101进行充电。
本实施例中，当电池101电压低于3.9V时启动充电单元；在当电池101电压高于4.1V时切断充电单元，保证电池101处于浅充浅放状态。
优选地，所述车载通信终端还包括放电单元(未图示)；所述常火检测单元检测外部电源的电源电压；
在检测到所述电源电压小于第三预设电压值且电池101电压大于第四电压预设值是时，所述微控制器103启动放电单元，对所述电池101进行放电。
平时只要有常火就关断电池101放电回路；另一方面，每天对电池101电压采样一次，如果一个月内没有变化，也没有过充放电动作，这种情况下启动电池101放电与充电。利用浅充浅放与合理的循环，尽量减少电池101的使用，以保证常火异常时车载通信终端的工作与待机时长。
在一实施例中，所述切换单元104包括第一MOS管PU1、第二MOS管PU2、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、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、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10及第一电容C1。
第一MOS管PU1的源极与电池101电连接，第一MOS管PU1的漏极与第二MOS管PU2的源极连接，第二MOS管PU2的漏极与常火线连接；第一MOS管PU1的栅极与第二电阻R2的第一端连接，第二电阻R2的第二端与第一三极管Q1的集电极连接，第一三极管Q1的发射极接地；第一三极管Q1的基极经第三电阻R3与微控制器103连接；第一电阻R1的第一端与第一MOS管PU1的源极连接，第一电阻R1的第二端与第一MOS管Q1的栅极连接。
第四电阻R4的第一端与第一MOS管PU1的漏极连接，第四电阻R4的第二端与第五电阻R5的第一端连接，第五电阻R5的的第二端接地；第一电容C1并联与第五电阻R5的两端；第五电阻R5的第一端还与微控制器103连接。
第二三极管Q2的发射极与微控制器103连接，第二三极管Q2的集电极与第二MOS管PU2的栅极连接，第二三极管Q2的基极经第七电阻R7与第三三极管Q3的集电极连接，第三三极管Q3的发射极接地，第三三极管Q3的基极与微控制器103连接。第八电阻R8的第一端与第三三极管Q3的基极连接，第八电阻R8的第二端接地；第六电阻R6的第一端与第二三极管Q2的发射极连接，第六电阻R6的第二端与第二三极管Q2的基极连接。
第九电阻R9的第一端与第二MOS管PU2的漏极连接，第九电阻R9的第二端经第十电阻R10接地。第九电阻R9的第二端还与第二MOS管PU2的栅极连接。
需要说明的是Vbat为电池101供电端，它的电压为3.0-4.2V之间；D+4.2V，在有常火供电时恒定不变，在没有常火时电压为0；Vbat-SW受微控制器103控制，车载终端在不接外部电源时，插上电池101时PU1是处于关断状态，整机不工作，不耗电，当外部常火与ACC正常时，D+4.2V供电正常，PU2处于关断状态，整机由常火供电，此时置位VBAT-SW，开启PU1，由于D+4.2V高于Vbat，所以Vbat不能对整机供电，不产生电耗，正常工作时，常火掉电，由于Vbat-SW自锁，Vbat通过PU1、PU2给车载通信终端供电。Vbat-ADC为电池101检测ADC输入端，直接接入微控制器103的ADC接口，实时动态监测车载通信终端安装后的电池101电量。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种车载通信终端，其特征在于，包括电池、电源管理单元、微控制器、用于切换由电池或者外部电源进行供电的切换单元、及用于检测常火线电压的常火检测单元；其中，
所述电源管理单元，对电池输出的电源进行转换处理；
所述微控制器，与电源管理单元、切换单元以及常火检测单元连接，将常火检测单元检测的常火线电压与预设电压比较，在常火线电压小于预设电压时，控制切换单元进行切换，由所述电池对车载通信终端进行供电。
2.如权利要求1所述的车载通信终端，其特征在于，当所述常火线电压小于预设电压时，微控制器进行计时；
当在常火线电压小于预设电压时，微控制器控制车载通信终端进入睡眠模式；
当计时时长达到第一时长阈值时，微控制器控制车载通信终端进入休眠唤醒模式；
当计时时长达到第二时长阈值时，微控制器切断电池供电。
3.如权利要求1所述的车载通信终端，其特征在于，所述车载通信终端还包括定位单元、通信单元及温度检测单元，所述定位单元、温度检测单元、通信单元均与所述微控制器连接；
车载通信终端进入休眠模式时，电池对定位单元、微控制器及电源管理单元进行供电；
在车载通信终端进入休眠唤醒模式时，电池对定位单元、微控制器、通信单元、及电源管理单元进行供电。
4.如权利要求2所述的车载通信终端，其特征在于，所述第一时长阈值范围为两到四个月；所述第二时长阈值时范围为三到六个月；第二时长阈值大于第一时长阈值。
5.如权利要求3所述的车载通信终端，其特征在于，所述温度检测单元用于环境温度检测；当检测到的环境温度高于预设温度值时，所述微控制器关断电池供电或外部电源供电。
6.如权利要求5所述的车载通信终端，其特征在于，所述车载通信终端进入休眠模式时，所述微控制器间隔第三预设时长唤醒，获取车载终端的位置信息、温度信息及电池电量，并经过通信单元上报至服务器。
7.如权利要求1所述的车载通信终端，其特征在于，所述车载通信终端还包括两个总线收发器，两所述总线收发器均与所述微控制器连接。
8.如权利要求1所述的车载通信终端，其特征在于，在常火线电压大于预设电压时，控制切换单元进行切换，由外部电源对车载通信终端进行供电。
9.如权利要求1所述的车载通信终端，其特征在于，所述车载通信终端包括电压检测单元及充电单元；
所述电压检测单元对电池电压进行检测，微控制器将检测的电池电压与第一预设电压值及第二预设电压值进行比较；其中，第一预设电压值小于第二预设电压值；
当电池电压小于第一预设电压值时，所述微控制器启动充电单元对电池进行充电；当电池电压大于第二预设电压值时，所述微控制器关断充电单元，停止对电池进行充电。
10.如权利要求9所述的车载通信终端，其特征在于，所述车载通信终端还包括放电单元；所述常火检测单元检测外部电源的电源电压；
在检测到所述电源电压小于第三预设电压值且电池电压大于第四电压预设值时，所述微控制器启动放电单元，对所述电池进行放电。
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