一种车载电子设备电源自启动装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种车载电子设备电源自启动装置，包括连接的震动状态检测模块和供电开关模块；所述震动状态检测模块，包括电阻R1、震动开关S1、电容C1；电容C1的一端通过震动开关与电阻R1的一端相连，电容C1的另一端接地，电阻R1的另一端与电源VCC相连；供电开关模块，包括电压比较器U1，开关管Q1；所述电压比较器U1的反相输入端接地，正相输入端接电容C1的一端，电压比较器U1的输出端接开关管Q1的栅极；开关管Q1的漏极接电源VCC，开关管Q1的源极接负载一端，负载另一端接地。本发明结构简单，功能稳定，并且不依赖内部电路，独立工作，进一步提高了电池电量的使用率。
【专利说明】一种车载电子设备电源自启动装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及车载电子设备外围设备检测设备领域；更具体地，涉及一种车载电子 设备电源自启动装置。
【背景技术】
[0002] 随着我国的经济发展，我国的汽车保有量的持续上涨，而配套的车载电子设备产 品也越来越多，而现有的车载电子设备的供电依靠车内的电池，那么对于车载电子设备来 说，电源的持续有效地供电是保证设备正常工作的前提。因此，对于车载电池的有限容量来 说，要提高电池的续航能力，一是增加电池容量，二是加强对电池使用管理。而在当下电池 有限的容量下，加强对电池的管理就非常有必要。尤其对于后置的车载电子设备来说，对 出厂后的车辆电路进行改造是需要不少工作量的。因此，对于一个独立有效的车载电子设 备来说，尽可能的延长电子设备电池的使用寿命，减少设备的更换率，有利于推广设备的普 及。
[0003] 而对电池的管理，其本质是提高电池电量的使用率。可以通过降低汽车处于不使 用状态时的耗电量来提高电池电量的使用率。现有技术提供的电源自启动设备，可以在汽 车处于停止使用的状态时，控制断开电池与负载的连接；当汽车处于运行状态时，控制导通 电池与负载的连接。
[0004] 现有技术提供的自启动设备可以提高电池电量的使用率，但是其依赖于车辆内部 电路，并且在自启动设备启动前，处于待机状态，这本身就产生了电能浪费。
【发明内容】
[0005] 本发明为克服上述现有技术所述的缺陷，提供一种简单可靠、不依赖内部电路独 立工作的车载电子设备能源自启动模块。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
[0007] 本发明的车载电子设备电源自启动装置包括连接的震动状态检测模块和供电开 关丰吴块；
[0008] 所述震动状态检测模块，包括电阻R1、震动开关S1和电容C1 ;电容C1的一端通过 震动开关S1与电阻R1的一端相连，电容C1的另一端接地，电阻R1的另一端与电源VCC相 连；
[0009] 所述供电开关模块，包括电压比较器U1和开关管Q1 ;所述电压比较器U1的反相 输入端接预设电压Vb，正相输入端接电容C1的一端，电压比较器U1的输出端接开关管Q1 的栅极；开关管Q1的漏极接电源VCC，开关管Q1的源极接负载一端，负载另一端接地。
[0010] 本发明的工作原理如下：
[0011] 车辆处于发动状态时，震动开关S1周期性地通断，电源VCC给电容C1充电，当电 容C1两侧的电压比预设电压Vb高时，电压比较器U1比较器输出端从低电平跳变为高电 平，使得开关管Q1导通，电源VCC给车载电子设备供电；当车辆停止使用时，震动开关S1不 再导通，由于电容Cl会漏电，当电容Cl两侧的电压比预设电压Vb低时，电压比较器U1输 出低电平，开关管Q1不导通，车载电子设备断电。
[0012] 进一步地，车载电子设备电源自启动装置还包括有用于设置预设电压Vb的电压 设置模块，所述的电压设置模块包括稳压二极D1和滑动变阻器R6 ;稳压二极管D1的阴极 和滑动变阻器R6 -下接线柱与电源VCC相接，稳压二极管D1的阳极和滑动变阻器R6另一 下接线柱接地；滑动变阻器R6的任一上接线柱与电压比较器U1的反相输入端相接。设置 了电压设置模块，用户可以通过滑动变阻器R6设置预设电压Vb，调整满足开启电源的持续 震动时间，只有当电容C1两端的电压高于电压设置模块设定的预设电压Vb时，开关管Q1 才导通，给车载电子设备供电。
[0013] 进一步地，供电开关模块还包括正反馈子模块，所述正反馈子模块包括二极管D2， 二极管D2的阳极接电压比较器U1的输出端，二极管D2的阴极接电压比较器U1的正相输 入端。当振动开关S1振动不稳定或其他原因导致电容C1两端电压下降时，通过正反馈子 模块能自动将电压拉高，保持其电压稳定，以此保证开关管Q1的导通状态。
[0014] 为了防止开关管Q1误导通，在震动状态检测模块中增设一个电阻R2,电阻R2与电 容C1并联，R2的阻值大于R1，两者的阻值相差一个数量级以上。设置了电阻R2,使关门或 其他外力导致车辆发生的短时震动而累积的电量，能得到有效的释放，从而避免了电容电 量逐渐叠加，最终误导通开关管Q1。
[0015] 进一步地，电压设置模块中还包括保护电阻R5,电阻R5-端与电源VCC相连，另一 端与稳压二极管D1阴极相连。
[0016] 进一步地，负载两端并联有用于降低电路的功耗一个电阻R8。
[0017] 进一步地，所述供电开关模块还包括用于降低电路功耗电阻R7,电阻R7的一端接 电压比较器U1的输出端，另一端接地。
[0018] 进一步地，车载电子设备电源自启动装置还包括三极管Q2，三极管Q2的集电极与 电容C1 一端相连，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极接电子设备中控制单元的控 制端，所述三极管Q2为NPN型。当车载设备的芯片判定车辆已经停驶或电子设备需要停止 运行时，将控制端的电平拉高，则三极管Q2导通，电容C1上的电量开始释放，当电容C1的 电压降至低于预设电压Vb时，实现断电的功能。
[0019] 进一步地，车载电子设备电源自启动装置还包括开关S2,开关S2与电容C1并联。 设置了开关S2,可以手动控制电源的通断。
[0020] 进一步地，所述的震动开关S1为弹簧震动开关。
[0021] 与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明提供的车载电子设备能 源自启动装置，在汽车处于使用状态时，通过震动开关S1的通断给电容C1充电，当电容C1 两端的电压高于电压设置模块设置的预设电压Vb时，开关管Q1导通，车载设备供电；在汽 车停止使用后，断开对车载设备的供电，同时本装置不再消耗电能，因而进一步提高了电源 的利用率。设置了电压设置模块，用户可以依据不同的情况，自主地设置预设电压Vb，当车 载设备的芯片判定车辆已经停驶或电子设备需要停止运行时，可将控制端的电平拉高，或 者用户可以手动闭合开关S2,实行断电。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1为本发明实施例1的电路原理图。
[0023] 图2为本发明实施例2的电路原理图。
[0024] 图3为本发明实施例3的电路原理图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
[0026] 实施例1
[0027] 如图1所示，本实施例的车载电子设备能源自启动装置包括连接的震动状态检测 模块和供电开关模块；震动状态检测模块，包括电阻R1、震动开关S1和电容C1 ;电容C1的 一端通过震动开关S1与电阻R1的一端相连，电容C1的另一端接地，电阻R1的另一端与电 源VCC相连；供电开关模块，包括电压比较器U1和开关管Q1 ;所述电压比较器U1的反相输 入端接预设电压Vb，正相输入端接电容C1的一端，电压比较器U1的输出端接开关管Q1的 栅极；开关管Q1的漏极接电源VCC，开关管Q1的源极接负载一端，负载另一端接地。
[0028] 本实施例中，震动状态检测模块中的震动开关S1选用高灵敏度的弹簧震动开关， 开关管Q1选用N沟道M0S管。
[0029] 应用到车辆上，车辆启动时，车辆处于震动状态时，震动开关S1周期性地通断，电 源VCC给电容C1充电，当电容C1两侧的电压比预设电压Vb高时，电压比较器U1比较器输 出端从低电平跳变为高电平，使得开关管Q1导通，电源VCC给车载电子设备供电；当车辆停 止使用时，震动开关S1不再导通，由于电容C1会漏电，当电容两侧的电压比预设电压VMS 时，电压比较器U1输出低电平，开关管Q1不导通，车载电子设备断电。在车辆停止使用时， 由于振动开关S1断开，则该自启动装置进入"真死"状态。
[0030] 实施例2
[0031] 本实施例在实施例1上增设了一些元器件，如图2所示，为了更好的调整电压比较 器U1负输入端的电压，故在实施例1的基础上还添加一个用于设置预设电压Vb的电压设 置模块，所述的电压设置模块包括稳压二极D1和滑动变阻器R6 ;稳压二极管D1的阴极和 滑动变阻器R6 -下接线柱与电源VCC相接，稳压二极管D1的阳极和滑动变阻器R6另一下 接线柱接地；滑动变阻器R6的任一上接线柱与电压比较器U1的反相输入端相接。
[0032] 增设了电压设置模块之后，可以通过移动滑动变阻器的滑片来设置预设电压Vb。
[0033] 当电容Cl两端的电压高于电压设置模块设定的预设电压Vb时，开关管Q1才导 通，则可以通过滑动变阻器R6设置预设电压Vb，调整满足开启电源的持续震动时间，满足 不同用户的需要。
[0034] 本实施例中，车载电子设备电源自启动装置的开启电源的时间也可以根据选用的 电阻R1、电容C1的参数决定的。
[0035] 根据RC电路的电路方程可知，RC电路中的电容充电时间由下式表示： / _丄>
[0036] Ut = UC 1-e RC (1) V J
[0037] 由上述公式可知，当充电电压一定时，RC电路中的电容充电时间由RC常数决定， 即当设定了预设电压Vb时，可以调整电阻R1、电容C1的参数来设定车载电子设备电源自启 动装置的开启电源时间。假设震动开关S1在一个震动周期中处于断开和闭合两个状态的 时间是相等的，则在电容C1不漏电的前提假设下，要达到电压设置模块设定的预设电压Vb 需要时间为K秒，则车辆至少持续震动2K秒，才能认为车辆处于发动状态。考虑到现实中 使用的电容C1不可能完全不漏电，车辆必须震动超过2K秒，才能使开关管Q1导通。
[0038] 实施例3
[0039] 本实施例是在实施例1、实施例2的基础上增加了一些元器件，来增强自启动装 置，如图3所示，当电容C1两端电压出现下降时，为了防止出现开关管Q1断开，在供电开关 模块中增设一个二极管D2,二极管D2的阳极接电压比较器U1的输出端，二极管D2的阴极 接电压比较器U1的正相输入端。
[0040] 震动状态检测模块中的电容C1选用漏电量极少的型号；在车辆停止时，为实现断 电，故在车载电子设备电源自启动装置增设关断模块，关断模块是采用三极管Q2实现，三 极管Q2的集电极与电容C1 一端相连，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极接电子设 备中控制单元的控制端，三极管Q2为NPN型。当判定车辆停止运行或电子设备需要停止运 行时，将控制端的电平拉高，则三极管Q2导通，C1上的电量开始释放，当C1的电压降至低 于预设电压Vb时，开关管Q1断开，实现断电的功能。
[0041] 同时，关断模块还包括有开关S2,开关S2与电容C1并联。设置了开关S2,可以手 动控制电源的通断。
[0042] 为了防止开关管Q1误导通，在震动状态检测模块中增设一个电阻R2,电阻R2与 电容C1并联，R2的阻值大于R1，两者的阻值相差一个数量级以上。使关门或其他外力导 致车辆发生的短时震动而累积的电量，能得到有效的释放，从而避免了电容C1电量逐渐叠 力口，最终误导通开关管Q1。
[0043] 电压设置模块中设有保护电阻R5,电阻R5 -端与电源VCC相连，另一端与稳压二 极管D1阴极相连。负载两端并联一个电阻R8 ;供电开关模块还包括电阻R7,电阻R7的一 端接电压比较器U1的输出端，另一端接地。电阻R7、R8的作用是降低功耗。
[0044] 通过本实施例提供的车载电子设备能源自启动装置，在汽车处于使用状态时，通 过震动开关S1的通断给电容C1充电，当电容C1两端的电压高于电压设置模块设置的预设 电压Vb时，开关管Q1导通，车载设备供电；在汽车停止使用后，断开对车载设备的供电，同 时本装置不再消耗电能，因而进一步提高了电源的利用率。设置了电压设置模块，用户可以 依据不同的情况，自主地设置预设电压Vb，当车载设备的芯片判定车辆已经停驶或电子设 备需要停止运行时，可将控制端的电平拉高，或者用户可以手动闭合开关S2,实行断电。
[0045] 本发明结构简单，功能稳定，并且不依赖内部电路，独立工作，进一步提高了电池 电量的使用率。
【权利要求】
1. 一种车载电子设备电源自启动装置，其特征在于：包括连接的震动状态检测模块和 供电开关模块；所述震动状态检测模块，包括电阻R1、震动开关S1和电容C1 ;电容C1的一 端通过震动开关S1与电阻R1的一端相连，电容C1的另一端接地，电阻R1的另一端与电源 VCC相连；所述供电开关模块，包括电压比较器U1和开关管Q1 ;所述电压比较器U1的反相 输入端接预设电压Vb，正相输入端接电容C1的一端，电压比较器U1的输出端接开关管Q1 的栅极；开关管Q1的漏极接电源VCC，开关管Q1的源极接负载一端，负载另一端接地。
2. 根据权利要求1所述的车载电子设备电源自启动装置，其特征在于：车载电子设备 电源自启动装置还包括有用于设置预设电压Vb的电压设置模块，所述的电压设置模块包 括稳压二极D1和滑动变阻器R6 ;稳压二极管D1的阴极和滑动变阻器R6 -下接线柱与电 源VCC相接，稳压二极管D1的阳极和滑动变阻器R6另一下接线柱接地；滑动变阻器R6的 任一上接线柱与电压比较器U1的反相输入端相接。
3. 根据权利要求2所述的车载电子设备电源自启动装置，其特征在于：所述供电开关 模块还包括正反馈子模块，所述正反馈子模块包括二极管D2,二极管D2的阳极接电压比较 器U1的输出端，二极管D2的阴极接电压比较器U1的正相输入端。
4. 根据权利要求3所述的车载电子设备电源自启动装置，其特征在于：所述震动状态 检测模块还包括电阻R2,电阻R2与电容C1并联，R2的阻值大于R1，两者的阻值相差一个 数量级以上。
5. 根据权利要求3所述的车载电子设备电源自启动装置，其特征在于：所述电压设置 模块中还包括电阻R5,电阻R5 -端与电源VCC相连，另一端与稳压二极管D1阴极相连。
6. 根据权利要求3所述的车载电子设备电源自启动装置，其特征在于：所述负载两端 并联一个电阻R8。
7. 根据权利要求3所述的车载电子设备电源自启动装置，其特征在于：所述供电开关 模块还包括电阻R7,电阻R7的一端接电压比较器U1的输出端，另一端接地。
8. 根据权利要求1至7任一项所述的车载电子设备电源自启动装置，其特征在于：车 载电子设备电源自启动装置还包括三极管Q2,三极管Q2的集电极与电容C1 一端相连，三极 管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极接电子设备中控制单元的控制端，所述三极管Q2为 NPN 型。
9. 根据权利要求8所述的车载电子设备电源自启动装置，其特征在于：车载电子设备 电源自启动装置还包括开关S2,开关S2与电容C1并联。
10. 根据权利要求9所述的车载电子设备电源自启动装置，其特征在于：所述的震动开 关S1为弹黃震动开关。
【文档编号】B60R16/033GK104158247SQ201410393467
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】张辉, 张宏涌, 张校强, 黄梅平 申请人:中山大学