CN105128777B - 汽车电器启动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了汽车电器启动装置，涉及汽车领域。本发明提供的汽车电器启动装置，其包括有低脉冲检测模块，脉冲检测模块的信号采集端用于采集汽车电瓶的电压，以生成相应的采集信号，汽车的电瓶只有在汽车发动的时候，会产生的一个瞬时的低脉冲，在正常行驶的过程中和泊车的过程中，电瓶内的电压则一直处于一个相对稳定的状态，因而，使得汽车电器能够在汽车点火发动的瞬间便接收到工作信号，以进入到工作状态中，减少了汽车电器的启动延迟。

Description

汽车电器启动装置

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体而言，涉及汽车电器启动装置。

背景技术

随着科技水平的提高，市民生活的便捷程度也在逐年提高，如汽车拥有量的提升等方面。

伴随着汽车总量的上升，汽车生产厂家在不停的研发拥有新技术的汽车，如前些年的倒车雷达系统、远程定位系统；又如近些年的自动泊车系统、定速巡航系统等。这些新出现的技术都为市民生活的改善做出了不同程度的贡献。但，除了使汽车拥有新的功能，在汽车改进方面，还有很多方面值得研究，如提高汽车安全性、降低汽车耗电量(或者说提高汽车的工作时间)。其中，在降低汽车耗电量方面，相关领域的技术人员进行了长久的探索。

如，在汽车电器控制方面，如何合理的控制汽车电器的工作状态，不只影响了汽车整体的耗电量(降低汽车电瓶的电能损耗)，还影响了汽车电器的使用寿命等方面。相关技术中，汽车电器通常是通过一个控制开关和一个电能转换器，与汽车的电瓶进行连接。电能转换器的作用是将电瓶的电能进行转换，以向汽车电器供能，控制开关的作用是控制汽车电器的工作状态，或者是控制电能转换器的工作状态。

但使用中发现，相关技术中，对汽车电器进行控制的便捷性不够高，可能会导致控制延迟的情况发生。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供汽车电器启动装置，以使汽车电器能够准确的在汽车发动的时候进行及时启动。

第一方面，本发明实施例提供了汽车电器启动装置，包括：低脉冲检测模块，

低脉冲检测模块包括顺序连接的信号采集端、脉冲检测单元和信号输出端；

信号采集端用于采集汽车电瓶的电压；

脉冲检测单元，用于在信号采集端采集到低压脉冲信号时，生成第一工作信号，并将第一工作信号传输至信号输出端。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括与信号输出端连接的逻辑锁定模块，逻辑锁定模块包括顺序串联的第一输入端、锁定单元和驱动端，第一输入端与信号输出端电连接；

锁定单元，用于在接收到第一工作信号时，持续通过驱动端向电器开关输出第二工作信号。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，逻辑锁定模块还包括第二输入端，用于采集停止信号；

锁定单元，还用于在接收到停止信号时，停止通过驱动端向电器开关输出第二工作信号。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，脉冲检测单元包括：电阻R5、电阻R6、三极管Q2、电容C14、电阻R1和电容C15；

三极管Q2的基极、电阻R6、电阻R5和三极管Q2的发射机顺序串联；

三极管Q2的发射极、电容C14和接地端顺序串联；

三极管Q2的集电极、电阻R1、电容C15顺序串联。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，电阻R6与信号采集端电连接；

电阻R1与信号输出端电连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，锁定单元包括：电容C17、电阻R3、三极管Q3、三极管Q1电容C16、电阻R10、电阻R9和电阻R16；

三极管Q3的基极、电容C17和三极管Q3的发射极顺序串联；

三极管Q3的基极、电阻R3和三极管Q3的发射极顺序串联；

三极管Q3的集电极和三极管Q1的集电极电连接；

三极管Q1的发射极、电容C16和三极管Q1的基极顺序串联；

三极管Q1的基极、电阻R9和第二输入端顺序串联；

三极管Q1的基极、电阻R9、电阻R16顺序串联。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，还包括电器开关，电器开关包括电流输入端、电流输出端、控制端和直流转换芯片；

直流转换芯片分别与电流输入端、电流输出端和控制端电连接

电流输入端用于接收汽车电瓶的电能；

控制端与驱动端电连接；

直流转换芯片用于在控制端接收到第二工作信号时工作，并通过电流输出端输出电能。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，三极管Q3和三极管Q1均为NPN型三极管；

三极管Q3的CE电压大于25V，放大倍数大于70。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，电容C14为钽电容，容值为10uF，耐压大于25V；

电容C15为陶瓷电容；

电阻R16的阻值为36KΩ-47KΩ。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，电容C16的容值为1uF；

电容C17的容值为2.2uF～4.7uF。

本发明实施例提供的汽车电器启动装置，采用识别汽车电瓶的电压脉冲的方式，与现有技术中的只能够通过手动或者半自动的方式对汽车电器进行启动，使得汽车电器的启动与汽车发动起的启动不同步相比，其通过设置了汽车电器启动装置，并且，该汽车电器启动装置包括有低脉冲检测模块，脉冲检测模块的信号采集端用于采集汽车电瓶的电压，以生成相应的采集信号，汽车的电瓶只有在汽车发动的时候，会产生的一个瞬时的低脉冲，在正常行驶的过程中和泊车的过程中，电瓶内的电压则一直处于一个相对稳定的状态，因而，通过信号采集端来采集汽车电瓶的电压，能够准确的判断出汽车当前所处的状态是否是点火启动的状态，进而信号采集端将实时采集到的汽车电瓶信号提供给脉冲检测单元进行判断，当脉冲检测单元判断汽信号采集端所采集到的脉冲信号为低压脉冲信号时，则生成第一工作信号，该第一工作信号的作用是驱动汽车电器工作，该第一工作信号通过信号输出端发送至汽车电器，或者是发送到汽车电器的控制开关中，以控制汽车电器能够进行启动，或者唤醒。从而使得汽车电器能够在汽车点火发动的瞬间便接收到工作信号，以进入到工作状态中，减少了汽车电器的启动延迟。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的汽车电器启动装置的基本模块图；

图2示出了本发明实施例所提供的汽车电器启动装置的优化模块图；

图3示出了本发明实施例所提供的汽车电器启动装置的电路结构图；

图4示出了本发明实施例所提供的汽车电器启动装置的说明汽车电瓶启动过程中，电压变化示波图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

相关技术中，启动汽车电器的方式有两种，第一种是定时唤醒的方式，第二种是检测电瓶工作电压的方式。

其中，第一种是较为传统的启动方式，可以通过设置定时器或者类似的装置，来每个预定的时间生成驱动信号，并将该驱动信号发送给汽车电器，汽车电器在接收到该驱动信号的时候开始工作。但，第一种方式系统依旧会有一定的功能，并且定时启动的方式并不能准确的在需要的时候对汽车电器进行启动，启动时间有一定的随机性。

第二种，是改进过的方案，其工作原理的是汽车点火后的电压会比点火前的电压高一些，如点火前，电瓶的电压是12V，则点火后电瓶的电压就变为14V。可以通过设置比较器，来判断汽车电瓶所输出的电压是否大于预定的数值(是否达到14V)，进而判断汽车电瓶当前所处的状态。但是，此种方式同样有一定的弊端，如汽车电瓶会随着使用次数的增加和使用时间的增加而老化，进而导致一定时间之后，汽车电瓶的电压不会像刚出场那样稳定，很有可能会导致：即使汽车在启动之后，汽车电瓶也无法达到14V(如只能够达到13V)，此时，内置的比较器并未及时的做出调整，进而导致比较器不会判断汽车电瓶处于启动状态，而是认为汽车电瓶依旧处于停泊状态，因而比较器不会输出驱动信号来使汽车电器进入工作状态。

由此，可以看出相关技术中，对汽车电器进行启动的方式是有欠缺的。有鉴于此，本申请相对应的提供了汽车电器启动装置，来解决相关技术中无法解决的问题，如图1所示，该汽车电器102启动装置包括：低脉冲检测模块，

低脉冲检测模块包括顺序连接的信号采集端103、脉冲检测单元104和信号输出端105；

信号采集端103用于采集汽车电瓶101的电压；

脉冲检测单元104，用于在信号采集端103采集到低压脉冲信号时，生成第一工作信号，并将第一工作信号传输至信号输出端105。

其中，信号采集端103的作用是采集汽车电瓶101的当前电压。此处，信号采集端103可以采用直接与汽车电瓶101的输出口电连接的方式，来判断汽车电瓶101的电压输出信号幅值，也可以是在汽车电瓶101和信号采集端103之间连接有其他器件，具体的连接方式，本申请不做具体限定，信号采集端103能够采集到汽车电瓶101的电压信号即可。具体的采集方式可以使用直接采集，也可以采用间接采集(如通过其他感应器件，或者采集器件来与汽车电瓶101直接相连，再通过识别汽车电瓶101的电压来生成相应幅值的检测信号，以将该检测信号传送给信号采集端103作为检测汽车电瓶101所采集到的脉冲信号)。当然，信号采集端103优选与汽车电瓶101采用直接电连接的方式。

需要说明的是，图1中的汽车电瓶101和汽车电器102并不是本申请所提供的汽车电器102启动装置的保护范围，在图中显示汽车电瓶101和汽车电器102这两部分的目的是为了更为清楚的展示本申请所提供的汽车电器102启动装置的电路连接关系。

具体的，信号采集端103可以只是一段电连接线，也可以是一个具有实体形状和结构的电器连接件，信号采集端103的具体体现形式可以根据其工作环境进行调整。

信号采集端103在采集到脉冲信号之后，便将该脉冲信号传送至脉冲检测单元104，脉冲检测单元104的工作是判断信号采集端103所采集到的脉冲信号是否是低压脉冲信号，如果该脉冲信号是低压脉冲信号，则会生成第一工作信号，该第一工作信号的作用是用来驱动汽车电器102工作(唤醒汽车电器102)。所生成的第一工作信号首先传输到了信号输出端105，信号输出端105可以是与汽车电器102直接电连接，也可以是通过自锁器等装置与汽车电器102电连接(自锁器能够在接收到第一工作信号后进入自锁状态，以持续输出指定的信号来驱动汽车电器102进行工作)。如果是信号输出端105直接与汽车电器102电连接，则可以是由将第一工作信号直接发送给汽车电器102内部的开关(汽车电器102内部可以分为开关部分与动作部分)，该开关通过识别第一工作信号来启动汽车电器102的动作部分进入工作状态(即，完成了汽车电器102的启动)。

与信号采集端103相类似的，信号输出端105同样可以是一段电连接线，也可以是一个具有实体形状和结构的电器连接件，信号输出端105的具体体现形式可以根据其工作环境进行调整，以配合下位的电器器件进行工作。

需要说明的是，脉冲检测单元104可以采用以比较器作为核心器件，也可以使用三极管为主的比较电路作为核心。

如前文中的描述，本申请所提供的汽车电器102启动装置，可以通过使用自锁器来持续向汽车电器102的电器开关107输出工作信号。也就是该汽车电器102启动装置还包括与信号输出端105连接的逻辑锁定模块106，逻辑锁定模块106包括顺序串联的第一输入端、锁定单元和驱动端，第一输入端与信号输出端105电连接；

锁定单元，用于在接收到第一工作信号时，持续通过驱动端向电器开关107输出第二工作信号。

需要说明的是，第一输入端与低脉冲检测模块的信号输出端105连接，以接收第一工作信号。此处，第一工作信号的作用是驱动逻辑锁定模块106进入工作状态。

即，锁定单元在接收到第一工作信号时，进入自锁状态，并通过驱动端向电器开关107输出第二工作信号。如使用PLC电路便可以建立一个简单的自锁电路，在锁定单元进入自锁状态后，即使不在接收到第一工作信号，也能够持续的产生和输出第二工作信号。该第二工作信号通过驱动端向电器开关107(控制汽车电器102工作状态的开关)进行输送，以达到驱动汽车电器102进行工作的作用。

除了通过进入自锁状态来持续输出第二工作信号，还需要设置解除自锁状态的器件，以使锁定单元及时停止产生和输出第二工作信号。即逻辑锁定模块106还包括第二输入端108，用于采集停止信号；

锁定单元，还用于在接收到停止信号时，停止通过驱动端向电器开关107输出第二工作信号。

第二输入端108可以是通过用户(如驾驶员)的手段操作来产生停止信号，进而通过向锁定单元传达停止信号，来使锁定单元停止自锁状态，不再输出第二工作信号，也就能够使汽车电器102停止运行。

同样的，第一输入端、第二输入端108和驱动端均可以是一段电连接线，也可以是一个具有实体形状和结构的电器连接件。具体的形状与结构，本申请中不做细节的限定。

如图2所示，提供了本申请所提供的汽车电器102启动装置的完整模块连接图，该图中包含有汽车电瓶101和汽车电器102这两部分，这两部分并不属于本申请的保护范围。

具体的，电器开关107的形式有多种，如可以是控制电路通断的开关，也可以是连接在汽车电瓶101和汽车电器102之间的电能转换装置(如变压器、DC/DC电源等)。

具体而言，也就是本申请所提供的汽车电器102启动装置，还包括电器开关107，电器开关107包括电流输入端、电流输出端、控制端和直流转换芯片；

直流转换芯片分别与电流输入端、电流输出端和控制端电连接

电流输入端用于接收汽车电瓶101的电能；

控制端与驱动端电连接；

直流转换芯片用于在控制端接收到第二工作信号时工作，并通过电流输出端输出电能。

直流转换芯片便是DC/DC电源的核心器件，起到了变压，和/或整流的作用。

控制端与驱动端电连接，并将第二工作信号传输给直流转换芯片。直流转换芯片在接收到第二工作信号时才工作，具体的，第二工作信号可以如高电平触发信号，或者低电平触发信号。

直流转换芯片在接收到第二工作信号时，将汽车电瓶101所提供的电能进行调压，和/或稳流的处理后，通过电流输出端输出电能，进而将电能通过电流输出端提供给汽车电器102(或者说汽车电器102的动作部分)。

下面，以一个具体的电路实例，来说明本申请所提供的汽车电器启动装置的一种电路设计。如图3所示，其中，标注出了低脉冲检测模块、电器开关和逻辑锁定模块。

脉冲检测单元包括：电阻R5、电阻R6、三极管Q2、电容C14、电阻R1和电容C15；

三极管Q2的基极、电阻R6、电阻R5和三极管Q2的发射机顺序串联；

三极管Q2的发射极、电容C14和接地端顺序串联；

三极管Q2的集电极、电阻R1、电容C15顺序串联。

电阻R6与信号采集端电连接；

电阻R1与信号输出端电连接。

锁定单元包括：电容C17、电阻R3、三极管Q3、三极管Q1电容C16、电阻R10、电阻R9和电阻R16；

三极管Q3的基极、电容C17和三极管Q3的发射极顺序串联；

三极管Q3的基极、电阻R3和三极管Q3的发射极顺序串联；

三极管Q3的集电极和三极管Q1的集电极电连接；

三极管Q1的发射极、电容C16和三极管Q1的基极顺序串联；

三极管Q1的基极、电阻R9和第二输入端顺序串联；

三极管Q1的基极、电阻R9、电阻R16顺序串联。

电器开关包括电阻R4、直流转换芯片U2、二极管D2、电感L1、电阻R2、电阻R8、电容C3、电容C4和电容C5；

直流转换芯片U2的VIN端和EN端之间连接有电阻R4，EN端和电阻R4均与三极管Q1的集电极直接电连接；

U2的VOUT端和FB端之间连接有电感L1和电阻R2；

U2的VOUT端和FB端之间还连接有电感L1和电容C3；

U2的VOUT端还分别与电容C4和电容C5电连接；

U2的VOUT端、电感L1、电阻R2和电阻R8顺序串联；

U2的VIN端还分别与电阻R6和电阻R5电连接。

图3中左上角的12V电源与汽车电瓶的输出端直接相连。

下面，对电路中的电子元器件规格进行说明：

三极管Q2为PNP型三极管；

三极管Q3和三极管Q1均为NPN型三极管；

三极管Q3的CE电压大于25V，放大倍数大于70。

电容C14为钽电容，容值为10uF，耐压大于22V，优选为25V；

电容C15为陶瓷电容；

电阻R16的阻值为36KΩ-47KΩ；

电容C16的容值为1uF；

电容C17的容值为2.2uF～4.7uF；

U2的使能信号为低电平信号，此种设置的目的是使U2能够同时受控与第二工作信号和停止信号。

下面对图3中所示的电路的工作原理进行简要说明：

输入：汽车电瓶电源、CPU控制(图3中的PWR_LOCK引脚)，锁定信号(图3中R16)。

输出：使能锁定(图3中为Q3以及Q1的集电极)。

“低脉冲检测电路(低脉冲检测模块)”由R5、C14、Q2、R6、C15组成；“锁定逻辑”则由Q1、Q3及其外围电路组成。

电器设备第一次插入时C14通过R5充电并充到和电源电压相等的值，此时DC/DC的U2仍然是关闭状态，其4脚由R4拉高，Q1基极由于没有信号而关闭，Q2也处于关闭状态。C15的电量为空，Q3也关闭状态，整个电路处于关闭状态，不消耗电量。

图4是汽车启动时的电压波形，可以看出，在汽车点火启动的瞬间，汽车电瓶的电压跌落1.5V左右。一般泊车状态下，汽车电瓶电压稳定为12.5V，汽车启动后，电瓶电压稳定为14.5V。

当汽车点火时，电瓶电压会急剧下降1.5V左右，Q2的基极上拉电阻为100欧，而集电极串了一个10K的电阻，当电源电压下降时，集电极电压由于电容的存在变化较小，而基极电压降低较快，导致Q2的基极电压低于发射极电压而导通，C14中的电量通过Q2向后C15充电，C15上的电压通过R7使得Q3导通，Q3导通会打开DC/DC，则DC/DC输出4V电压，4V电压通过R9使Q1导通，Q1导通使DC/DC维持打开。C14放电后，Q2基极和集电极电压一致，直到汽车点火结束Q2一直截止，C15电量维持100ms后释放完毕Q3也跟着截止，低脉冲检测模块不再起作用。DC/DC打开后，向后极控制单元(逻辑锁定模块)供电，控制单元输出锁定信号使Q1维持导通。当控制单元通过其它手段检测到汽车熄火后，拉低锁定信号，Q1截止导致DC/DC关闭，整个设备断电。

需要说明的是，优选情况下，Q3为高耐压三极管，CE电压至少25V以上，放大倍数在80左右，该三极管可以选MMBT3906；C14也要需要考虑耐压值，这里通常可以设置为25V，同时C14需要用钽电解，以提高放电速度，C14和C15使用10uF即可基本保证启动需求。

R16是提供锁定电压的电阻，阻值为36K～47K，其选择比较关键，太大无法锁定，太小则控制单元无法关闭电源，导致CPU无法控制关机，这里选39K，通过试验能够满足要求。

C16、C17起到调整灵敏度的作用，汽车在使用遥控器开关车门时也会在电源上形成一个较小的低脉冲，如果低脉冲检测电路太灵敏，则这个信号就可以将设备启动，增大C16和C17可以降低脉冲检测单元的灵敏度，C17的作用更大一些，C16为1uF左右，C17为2.2uF～4.7uF。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.汽车电器启动装置，其特征在于，包括：低脉冲检测模块，

所述低脉冲检测模块包括顺序连接的信号采集端、脉冲检测单元和信号输出端；

所述信号采集端用于采集汽车电瓶的电压；

所述脉冲检测单元，用于在所述信号采集端采集到低压脉冲信号时，生成第一工作信号，并将所述第一工作信号传输至所述信号输出端；

还包括与所述信号输出端连接的逻辑锁定模块，所述逻辑锁定模块包括顺序串联的第一输入端、锁定单元和驱动端，所述第一输入端与所述信号输出端电连接；

所述锁定单元，用于在接收到所述第一工作信号时，持续通过所述驱动端向电器开关输出第二工作信号。

2.根据权利要求1所述的汽车电器启动装置，其特征在于，所述逻辑锁定模块还包括第二输入端，用于采集停止信号；

所述锁定单元，还用于在接收到所述停止信号时，停止通过所述驱动端向电器开关输出第二工作信号。

3.根据权利要求1所述的汽车电器启动装置，其特征在于，

所述脉冲检测单元包括：电阻R5、电阻R6、三极管Q2、电容C14、电阻R1和电容C15；

所述三极管Q2的基极、电阻R6、电阻R5和三极管Q2的发射机顺序串联；

所述三极管Q2的发射极、电容C14和接地端顺序串联；

所述三极管Q2的集电极、电阻R1、电容C15顺序串联。

4.根据权利要求3所述的汽车电器启动装置，其特征在于，所述电阻R6与所述信号采集端电连接；

所述电阻R1与所述信号输出端电连接。

5.根据权利要求2所述的汽车电器启动装置，其特征在于，所述锁定单元包括：电容C17、电阻R3、三极管Q3、三极管Q1、电容C16、电阻R10、电阻R9和电阻R16；

所述三极管Q3的基极、所述电容C17和三极管Q3的发射极顺序串联；

所述三极管Q3的基极、所述电阻R3和三极管Q3的发射极顺序串联；

三极管Q3的集电极和三极管Q1的集电极电连接；

三极管Q1的发射极、电容C16和三极管Q1的基极顺序串联；

所述三极管Q1的基极、电阻R9和第二输入端顺序串联；

所述三极管Q1的基极、电阻R9、电阻R16顺序串联。

6.根据权利要求2所述的汽车电器启动装置，其特征在于，还包括电器开关，所述电器开关包括电流输入端、电流输出端、控制端和直流转换芯片；

所述直流转换芯片分别与所述电流输入端、电流输出端和控制端电连接；

所述电流输入端用于接收汽车电瓶的电能；

所述控制端与所述驱动端电连接；

所述直流转换芯片用于在所述控制端接收到所述第二工作信号时工作，并通过所述电流输出端输出电能。

7.根据权利要求5所述的汽车电器启动装置，其特征在于，三极管Q3和三极管Q1均为NPN型三极管；

三极管Q3的CE耐压大于25V，放大倍数大于70。

8.根据权利要求3所述的汽车电器启动装置，其特征在于，电容C14为钽电容，容值为10uF，耐压大于25V；

电容C15为陶瓷电容；

电阻R16的阻值为36KΩ-47KΩ。

9.根据权利要求3所述的汽车电器启动装置，其特征在于，电容C16的容值为1uF；

电容C17的容值为2.2uF～4.7uF。