CN107577192A - 一种智能车载电源管理器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能车载电源管理器，包括信号采集单元、按键输入单元、控制器单元、充电管理单元、声光报警单元和串口通讯单元；所述信号采集单元包括主电池传感器、备用电池传感器和引擎信号采集电路。本发明能实时监测汽车的启停状态和车载电气设备的用电情况，当车载电源电量降至设定值时，通过声光报警方式提醒车主，并通过串口将数据上传至行车电脑进行保存记录，当车载电源电量降至危险值时，切断车载电气设备供电，对车载电源正常工作提供有效保护，提升了车载电源的工作效率，也延长了车载电源的使用寿命，同时保证了车主的行车安全，其结构简单，成本低廉、检测精度高，稳定性和可靠性好，易于实现，具有很好的可扩展性。
Description
技术领域
本发明涉及车载电源控制技术领域，特别涉及一种智能车载电源管理器。
背景技术
随着汽车工业和电子技术的进步，车载电气设备日益增多，因而对车载电源提出了新的要求。汽车启动时，车载电源如汽车电瓶或汽车电池处于充电状态；在启动结束之后，如果启动车载电气设备或其他电子部件，车载电源在不进行充电的情况下，车载电气设备或其他电子部件会消耗蓄电设备的电力，从而车载电源就有可能产生过度放电现象，导致汽车不能正常启动，降低车载电源的工作效率。同时如果车载电源经常过度放电，还会影响车载电源的使用寿命。
发明内容
(一)解决的技术问题
为了解决上述问题，本发明提供了一种智能车载电源管理器，能实时监测车载电气设备的用电情况，对车载电源正常工作提供有效保护。
(二)技术方案
一种智能车载电源管理器，包括信号采集单元、按键输入单元、控制器单元、充电管理单元、声光报警单元和串口通讯单元；
所述信号采集单元连接所述控制器单元，所述信号采集单元采集车载电源和引擎状态数据；
所述按键输入单元连接所述控制器单元，所述按键输入单元设定或修改车载电源的电量阈值；
所述充电管理单元与所述控制器单元互相连接，所述充电管理单元对车载电源电池进行充电管理；
所述声光报警单元连接所述控制器单元，当车载电源过放电时进行声光提醒；
所述控制器单元对所述信号采集单元采集的车载电源状态数据进行分析处理，并通过所述串口通讯单元上传给行车电脑。
进一步的，所述信号采集单元包括主电池传感器、备用电池传感器和引擎信号采集电路。
进一步的，所述引擎信号采集电路包括运算放大器、稳压器、第一二极管、第二二极管、第一～第五电容和第一～第六电阻，其中所述运算放大器为双运算放大器LM358，所述稳压器为可控精密稳压源TL431CLP，所述第二二极管为齐纳二极管，所述第一电容为电解电容。
进一步的，所述控制器单元包括单片机、运算放大器、石英晶振、第一变阻器、第二变阻器、第六～第十三电容和第七～第十四电阻，其中所述单片机为STC12C5410AD，所述运算放大器为双运算放大器LM358，所述第九、第十和第十二电容为电解电容。
进一步的，所述串口通讯单元包括电平转换芯片和第十四～第十八电容，其中所述电平转换芯片为SP232ECN，所述第十八电容为电解电容。
(三)有益效果
本发明提供了一种智能车载电源管理器，能实时监测汽车的启停状态和车载电气设备的用电情况，当车载电源电量降至设定值时，通过声光报警方式提醒车主，并通过串口将数据上传至行车电脑进行保存记录，当车载电源电量降至危险值时，切断车载电气设备供电，对车载电源正常工作提供有效保护，提升了车载电源的工作效率，也延长了车载电源的使用寿命，同时保证了车主的行车安全，其结构简单，成本低廉、检测精度高，稳定性和可靠性好，易于实现，具有很好的可扩展性。
附图说明
图1为本发明所涉及的一种智能车载电源管理器的***结构框图。
图2为本发明所涉及的一种智能车载电源管理器的引擎信号采集电路原理图。
图3为本发明所涉及的一种智能车载电源管理器的控制器单元电路原理图。
图4为本发明所涉及的一种智能车载电源管理器的串口通讯单元电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所涉及的实施例做进一步详细说明。
如图1所示，一种智能车载电源管理器，包括信号采集单元、按键输入单元、控制器单元、充电管理单元、声光报警单元和串口通讯单元；信号采集单元连接控制器单元，信号采集单元采集车载电源和引擎状态数据；按键输入单元连接控制器单元，按键输入单元设定或修改车载电源的电量阈值；充电管理单元与控制器单元互相连接，充电管理单元对车载电源电池进行充电管理；声光报警单元连接控制器单元，当车载电源过放电时进行声光提醒；控制器单元对信号采集单元采集的车载电源状态数据进行分析处理，并通过串口通讯单元上传给行车电脑。
信号采集单元包括主电池传感器、备用电池传感器和引擎信号采集电路，主电池传感器监测主电池的电量状态数据，备用电池传感器监测备用电池的电量状态数据，引擎信号采集电路采集汽车启停时产生的引擎信号脉冲波形数据。
如图2所示，引擎信号采集电路包括运算放大器U1、稳压器U2、二极管D1、二极管D2、电容C1～C5和电阻R1～R6，其中运算放大器U1为双运算放大器LM358，稳压器U2为可控精密稳压源TL431CLP，二极管D2为齐纳二极管，电容C1为电解电容。通过双输入集成运算放大器LM358采样车载电源两端的电压输出。LM358内部由两个相互独立的集成运算放大器组成，其中一个U1_1构成减法电路，另一个U1_2用作电压跟随器消除级间窜扰。LM358反相输入端存在耦合电容C3和C4，当汽车为停止状态时，车载电源两端输出约为14V左右稳定的直流电压。由于TL431CLP的钳位作用，使得LM358同相和反相输入端维持在2.5V左右，此时LM358输出引擎触发信号为高电平。而汽车引擎在点火和加速时，发动机的突然启动和加速会将车载电源的电压瞬间拉低，车载电源两端的电压产生跳变，从而输出为周期脉冲的电压信号。由于耦合电容C3和C4及齐纳二极管D2的共同作用，使得在LM358的同相和反相输入端产生的电压差，经过波形整形电路后输出稳定的低电平引擎触发信号。
如图3所示，控制器单元包括单片机U3、运算放大器U4、石英晶振X1、变阻器Rw1、变阻器Rw2、电容C6～C13和电阻R7～R14，其中单片机U3为STC12C5410AD，运算放大器U4为双运算放大器LM358，电容C9、C10和C12为电解电容。STC12C5410AD是新一代高速MCU，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8～12倍。其工作电压为3.5～5.5V/2.2～3.8V，工作频率范围0～35MHz，内部集成MAX810专用复位电路，外部晶振20MHz以下时，可省外部复位电路。用户应用程序空间10K，片上集成512RAM。15个GPIO口，4路PWM，8路高速10位A/D转换器和一个全双工串行通讯口。STC12C5410AD采样LM358输出端引擎触发信号的电平高低，判断汽车是否启动，延时判断主电池和备用电池的电量值，与设定阈值进行比较决定打开或者关闭主电池或备用电池输出信号。
充电管理单元对车载电源进行充电管理，当汽车引擎点火***正常工作后，开始对主电池或备用电池进行充电。
当汽车正常运转时，车载电源电压降至设定值，声光报警单元以声光的方式提醒车主。当车载电源电压降至危险值时，STC12C5410AD控制继电器切断车载电气设备供电，以保证汽车引擎点火***正常工作，在运转正常后开始对主电池或备用电池进行充电。同时车载电源控制器***进入休眠状态，只有当汽车引擎发动，并正常运转一段时间，根据车载电源电量恢复情况重新开启车载电气设备的供电***。
由于行车电脑的串口是标准RS-232电平，而STC12C5410AD为TTL电平接口，需要进行电平转换之后才能相互通讯。如图4所示，串口通讯单元包括电平转换芯片U3和电容C9～C13，其中电平转换芯片U3为SP232ECN，电容C13为电解电容。当汽车正常运转时，主电池或备用电池的电压降至设定值，进行声光报警提醒，同时通过串口将数据上传给行车电脑进行保存记录。
通过对引擎信号的采集分析，准确判断汽车何时启动，何时停止，为汽车车载电源和汽车点火***正常工作提供保护，并对车载电气设备的工作情况进行监测，当汽车停止熄火后继续为车载电气设备供电，直到车载电源降至设定阈值，停止对车载电气设备供电，防止车载电源因过量放电造成电池耗尽，同时保证紧急与再启动所需的电力和处于工作状态的车载电气设备及时复位。
送电工作后，STC12C5410AD监测车载电源的电量，同时延时判断汽车引擎是否正常发动，汽车运转正常后开始对车载电源进行充电。当汽车正常运转时，主电池或备用电池电量降至设定值，对车主进行声光报警，并通过串口将数据上传至行车电脑进行保存记录。当主电池或备用电池电量降至危险值时，STC12C5410AD控制继电器切断车载电气设备供电，以保证汽车引擎点火***的正常工作。同时***进入休眠状态，只有当汽车引擎再次发动，并正常运转一段时间，根据车载电源电量恢复情况重新开启车载电气设备的供电***。
本发明提供了一种智能车载电源管理器，能实时监测汽车的启停状态和车载电气设备的用电情况，当车载电源电量降至设定值时，通过声光报警方式提醒车主，并通过串口将数据上传至行车电脑进行保存记录，当车载电源电量降至危险值时，切断车载电气设备供电，对车载电源正常工作提供有效保护，提升了车载电源的工作效率，也延长了车载电源的使用寿命，同时保证了车主的行车安全，其结构简单，成本低廉、检测精度高，稳定性和可靠性好，易于实现，具有很好的可扩展性。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (5)
1.一种智能车载电源管理器，其特征在于：包括信号采集单元、按键输入单元、控制器单元、充电管理单元、声光报警单元和串口通讯单元；
所述信号采集单元连接所述控制器单元，所述信号采集单元采集车载电源和引擎状态数据；
所述按键输入单元连接所述控制器单元，所述按键输入单元设定或修改车载电源的电量阈值；
所述充电管理单元与所述控制器单元互相连接，所述充电管理单元对车载电源电池进行充电管理；
所述声光报警单元连接所述控制器单元，当车载电源过放电时进行声光提醒；
所述控制器单元对所述信号采集单元采集的车载电源状态数据进行分析处理，并通过所述串口通讯单元上传给行车电脑。
2.根据权利要求1所述的一种智能车载电源管理器，其特征在于：所述信号采集单元包括主电池传感器、备用电池传感器和引擎信号采集电路。
3.根据权利要求2述的一种智能车载电源管理器，其特征在于：所述引擎信号采集电路包括运算放大器、稳压器、第一二极管、第二二极管、第一～第五电容和第一～第六电阻，其中所述运算放大器为双运算放大器LM358，所述稳压器为可控精密稳压源TL431CLP，所述第二二极管为齐纳二极管，所述第一电容为电解电容。
4.根据权利要求1的一种智能车载电源管理器，其特征在于：所述控制器单元包括单片机、运算放大器、石英晶振、第一变阻器、第二变阻器、第六～第十三电容和第七～第十四电阻，其中所述单片机为STC12C5410AD，所述运算放大器为双运算放大器LM358，所述第九、第十和第十二电容为电解电容。
5.根据权利要求1的一种智能车载电源管理器，其特征在于：所述串口通讯单元包括电平转换芯片和第十四～第十八电容，其中所述电平转换芯片为SP232ECN，所述第十八电容为电解电容。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711036799.XA CN107577192A (zh) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | 一种智能车载电源管理器 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201711036799.XA CN107577192A (zh) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | 一种智能车载电源管理器 |
Publications (1)
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ID=61040837
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN107577192A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112748352A (zh) * | 2019-10-31 | 2021-05-04 | 上海威丁电子科技有限公司 | 一种基于传感器的电源控制***及方法 |
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2017
- 2017-10-30 CN CN201711036799.XA patent/CN107577192A/zh not_active Withdrawn
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