CN111028459A - 低功耗探测电池箱火灾的方法和装置 - Google Patents

低功耗探测电池箱火灾的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本申请涉及低功耗探测电池箱火灾的方法和装置。本申请的一个实施例记载了一种低功耗探测电池箱火灾的方法，其包括：在低功耗模式中，实时时钟以第一时间周期发生一次中断；当所述实时时钟达到第二时间周期时，微控制单元进入正常工作模式，将低压差稳压芯片输出使能，并检测电解液是否泄漏；当未检测到电解液泄漏时，所述微控制单元再次进入所述低功耗模式；以及当检测到电解液泄漏时，所述微控制单元保持所述正常工作模式。

Description

低功耗探测电池箱火灾的方法和装置
技术领域
本申请涉及汽车电池技术领域，尤其涉及低功耗探测电池箱火灾的方法和装置。
背景技术
关于新能源车辆火灾检测，现有多种规定，例如工信部《电动客车安全技术条件》第4.3.5节规定了：“可充电储能系统安装舱体内应配置火灾检测自动报警系统，报警系统应在驾驶区给驾驶员提供声或光报警信号。”交通部GB7258《机动车运行安全技术条件》的第12.10.3节规定了：“车长大于或等于6m的纯电动客车、插电式混合动力客车，应能监测动力电池工作状态并在发现异常情形时报警，且报警后5min内电池箱外部不能起火爆炸。”公安部消防产品合格评定中心CCCF/XFJJ-01《电动客车动力锂离子电池箱火灾防控装置通用技术要求》规定了：“除车辆保养外，车辆运行情况下及停车3日内，火灾防控装置应能正常工作。”
也就是说，新能源客车电池箱内必须安装火灾报警探测器，电池发生异常时应向驾驶人员发出声光报警提示；即使停车3日内，整车掉电情况下，探测器应继续保持火灾监测功能。因此，电池箱火灾报警系统需要安装备用电池，整车上电时由整车电源供电，且备用电源欠压时自动充电，在整车掉电情况下，由备用电源对探测器供电，探测器的低功耗问题显得至关重要。
发明内容
本申请的一个实施例公开了一种低功耗探测电池箱火灾的方法，其包括：在低功耗模式中，实时时钟以第一时间周期发生一次中断；当所述实时时钟达到第二时间周期时，微控制单元进入正常工作模式，将低压差稳压芯片输出使能，并检测电解液是否泄漏；当未检测到电解液泄漏时，所述微控制单元再次进入所述低功耗模式；以及当检测到电解液泄漏时，所述微控制单元保持所述正常工作模式。
本申请的另一个实施例公开了一种低功耗探测电池箱火灾的装置，其包括：电源模块，其包括24V转5V的低压差稳压芯片；通讯模块，其包括控制器局域网络收发器，且具有正常模式以及静默模式；微控制单元，其具有正常模式以及低功耗模式；一个或多个传感器，其经配置以检测一种或多种参数；硬件看门狗；以及灭火器模块，其中：当所述微控制单元在低功耗模式中，实时时钟以第一时间周期发生一次中断；当所述实时时钟达到第二时间周期时，微控制单元进入正常工作模式，将低压差稳压芯片输出使能，并检测电解液是否泄漏；当未检测到电解液泄漏时，所述微控制单元再次进入所述低功耗模式；以及当检测到电解液泄漏时，所述微控制单元保持所述正常工作模式。
附图说明
图1展示了根据本申请的一些实施例记载的低功耗探测电池箱火灾的装置。
图2展示了根据本申请的一些实施例记载的半导体传感器。
图3展示了根据本申请的一些实施例记载的低功耗探测电池箱火灾的方法流程图。
具体实施方式
为了解决上述技术问题，本申请提出一种低功耗探测电池箱火灾的方法和装置。
图1展示了根据本申请的一些实施例记载的低功耗探测电池箱火灾的装置。具体来说，图1展示了一种探测器，其包括电源模块、通讯模块、微控制单元(MicrocontrollerUnit,MCU)、传感器模块、硬件看门狗电路、灭火器控制模块(图中未示出)等组成。在本申请中，MCU又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)、或者单片机等。
在一个实施例中，电源模块由24V转5V、低压差稳压芯片(low dropoutregulator,LDC)组成，其中LDO具备使能/关闭输出功能。
在本申请的通讯模块中，通讯芯片采用控制器局域网络(Controller AreaNetwork,CAN)收发器tja1057，其具有两种模式：静态模式和正常模式，这两种模式可以切换，正常模式电流1.2mA，静默模式电流0.1mA。在静默模式下CAN收发器停止发送功能，处于监听总线状态，以便减少功率消耗。
硬件看门狗电路采用sp706芯片，其中看门狗输入(Watchdog Input,WDI)引脚如果在1.6秒内如未被MCU翻转，复位引脚Reset(Rst)将产生低电平信号，从而对MCU外部复位。
本申请的低功耗探测电池箱火灾的装置中的传感器模块包括一个或多个传感器，例如：半导体气体传感器、电化学一氧化碳(CO)传感器、光电式烟雾传感器以及数字温度传感器。
半导体气体传感器探测锂电池电解液挥发的烃类、脂类气体，用于电池漏液探测。电化学CO传感器，其具有很好的选择性，避免环境内非CO气体干扰，对CO具有较好线性特性。CO传感器需要放大器电路将气体引起的微小电流输出转化成电压信号，为了防止传感器极化，本申请在传感器两极之间加了场效应管(Field Effect Transistor,FET)。
烟雾传感器采用光学双波长检测技术，模块集成了两个发光二极管和两个光电二极管，能够区分颗粒物粒子大小，分辨出颗粒物类型，从而避免了蒸汽和灰尘等引起的误报，提高了烟雾探测的抗干扰性。采用贴片式封装，外加光学迷宫，通过集成电路总线(Inter-Integrated Circuit,IIC)串口与MCU通讯，可通过指令设置传感器寄存器，进入低功耗休眠模式或正常模式。
温度传感器采用数字DS18B20。通过单总线方式与MCU通讯，MCU按照特定的时序读取温度值。
图2展示了根据本申请的一些实施例记载的半导体传感器。半导体传感器内部有加热器电阻RH和传感器电阻RS，其中传感器正常工作需要用5V的电压VH对其加热，加热功耗240mW。
单片机具有正常模式和低功耗模式，低功耗模式也称为stop模式。在stop模式下大多数模块时钟包括内核时钟会停止工作，因此，本申请的装置具有极低的功耗。
图3展示了根据本申请的一些实施例记载的低功耗探测电池箱火灾的方法流程图。
在图3中，低功耗探测电池箱火灾的装置经上电、初始化后进入正常工作模式，也即：正常探测模式。在低功耗探测电池箱火灾的装置在正常工作模式中，如果收到上一级控制器发送的休眠指令，将首先设置CAN收发器tja1057进入静默模式，停止报文发送；再将LDO输出使能关闭，断开半导体气体传感器加热电压VH；设置烟雾传感器寄存器进入休眠模式；设置连接CO传感器I/O口进入ADC比较模式；为避免违反CAN协议，设置单片机TXCAN进入隐性状态进入休眠模式，然后单片机进入stop模式。
本申请中，共有三种将单片机从stop模式转入正常工作模式的情况。
第一种情况：单片机进入stop模式后，大多数外设时钟停止工作，ADC采用ADC模块内部异步时钟源，stop模式下处于比较模式，设置CO报警阈值，例如，本申请中设置190ppm为CO报警阈值，也即当环境中CO浓度超过190ppm时，触发ADC比较中断，唤醒MCU微控制单元(Microcontroller Unit,MCU)，进入正常工作模式。CO报警阈值也可以设置为其他阈值，例如：50ppm、100ppm、150ppm、200ppm等等，本申请无意对此作出限制。
第二种情况：单片机进入stop模式后，实时时钟(Real Time Clock,RTC)时钟模块采用内部独立1KHz LPO振荡器，stop模式下保持使能。设置RTC每隔一个间隔，例如：1s，发生一次中断，中断唤醒MCU，MCU对外部看门狗芯片WDI翻转后，立刻进入休眠状态，保证低功耗情况下硬件看门狗工作，且系统功耗维持在低水平。该时间间隔也可以设置为其他数值，例如2s、5s、10s等等，本申请无意对此作出限制。
RTC每秒中断一次，累计到一个阈值，例如：2小时后，单片机将进入正常模式，将LDO输出使能，连通对半导体气体传感器加热，传感器进入自检-检测状态；如果5分钟内半导体传感器没有检测到电解液泄露，单片机将再次进入低功耗模式。如此，周期循环。该阈值也可以设置为其他数值，例如2.5小时、3小时、5小时等等，本申请无意对此作出限制。
第三种情况：在单片机低功耗模式下，监测到CAN总线有报文，首先将发生CAN唤醒中断，MCU立刻判断指令是否为预设的唤醒指令，如果，是唤醒指令MCU将使能各个工作模块，探测器进入正常状态，反之，MCU继续休眠。
探测器进入正常模式后，根据各传感器探测的数据，分别作出无报警、漏液报警、CO浓度报警、烟雾报警和温度报警的判断。
在图3中显示的流程图中，第二种情况先发生，接着是第三种情况，最后是第一种情况。这仅仅是一个实施例，本申请无意对这三种情况的发生顺序做出限制，也就是说，这三种情况中的任何一种都可以将MCU唤醒。并且，无论是CAN唤醒、ADC比较唤醒还是RTC定时唤醒，低功耗探测电池箱火灾的装置均先将CAN模块唤醒，其次将CAN收发器设置正常模式，使之正常收发报文；再将LDO输出使能，连通加热电压VH，对半导体气体传感器加热，半导体传感器进入自检-检测模式；发送唤醒命令，设置烟雾传感器寄存器，使传感器正常工作。
虽然本文中描述的实施例可具有各种修改及替代形式，但是特定实施例已在图式中通过实例展示且已在本文中予以详细描述。本发明并不限于所揭示的特定形式。本发明涵盖落于如由权利要求书定义的本发明的精神及范围内的所有修改、等效物及替代。

Claims (11)

1.一种低功耗探测电池箱火灾的方法，其包括：
在低功耗模式中，实时时钟以第一时间周期发生一次中断；
当所述实时时钟达到第二时间周期时，微控制单元进入正常工作模式，将低压差稳压芯片输出使能，并检测电解液是否泄漏；
当未检测到电解液泄漏时，所述微控制单元再次进入所述低功耗模式；以及
当检测到电解液泄漏时，所述微控制单元保持所述正常工作模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其中第一时间周期为1秒。
3.根据权利要求1所述的方法，其中第二时间周期为2小时。
4.根据权利要求1所述的方法，其中当检测到一氧化碳CO浓度超过第一阈值时，所述微控制单元进入所述正常工作模式。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在控制器局域网络CAN总线接收到唤醒指令时，所述微控制单元进入所述正常工作模式。
6.一种低功耗探测电池箱火灾的装置，其包括：
电源模块，其包括24V转5V的低压差稳压芯片；
通讯模块，其包括控制器局域网络收发器，且具有正常模式以及静默模式；
微控制单元，其具有正常模式以及低功耗模式；
一个或多个传感器，其经配置以检测一种或多种参数；
硬件看门狗；以及
灭火器模块，其中：
当所述微控制单元在低功耗模式中，实时时钟以第一时间周期发生一次中断；
当所述实时时钟达到第二时间周期时，微控制单元进入正常工作模式，将低压差稳压芯片输出使能，并检测电解液是否泄漏；
当未检测到电解液泄漏时，所述微控制单元再次进入所述低功耗模式；以及
当检测到电解液泄漏时，所述微控制单元保持所述正常工作模式。
7.根据权利要求6所述的装置，其中第一时间周期为1秒。
8.根据权利要求6所述的装置，其中第二时间周期为2小时。
9.根据权利要求6所述的装置，其中当所述一个或多个传感器中的一个检测到一氧化碳CO浓度超过第一阈值时，所述微控制单元进入所述正常工作模式。
10.根据权利要求6所述的装置，其中在控制器局域网络CAN总线接收到唤醒指令时，所述微控制单元进入所述正常工作模式。
11.根据权利要求6所述的装置，当所述微控制单元进入所述正常工作模式后，其根据所述一个或多个传感器探测的数据，分别作出无报警、漏液报警、CO浓度报警、烟雾报警和温度报警中的一个或多个的判断。
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