一种可自动开断的低功耗智能车载诊断装置及方法与流程

本发明属于车载诊断技术领域，具体涉及一种可自动开断的低功耗智能车载诊断装置。

背景技术：

随着汽车工业技术的不断发展，汽车已经成为人们日常生活中不可或缺的交通工具。在汽车上接入OBD(On-Board-Diagnostics，车载自动诊断系统)智能车载诊断装置，用户可以快速的从OBD终端获取到车辆信息、行驶状况等有用信息。目前，车载诊断装置大多数供电是取自汽车电瓶，如果车载诊断装置的功耗过大的话，当电瓶电量亏损至一个下限阈值时不能自动断开车载诊断装置及预警，长期使用则会使汽车不能正常打火。

一种可自动开断的低功耗智能车载诊断装置(以下简称车载终端)的优势在于：车载终端采用三级休眠的机制，使车载终端的功耗最小；当汽车电瓶电量亏损至一个下限阈值时，车载终端从硬件角度可靠的进行自动切断供电系统，然后由车载终端的备用电池暂时供电，同时车载终端向用户手机发送汽车电瓶电量低预警短信，提醒用户提前维护车辆。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可自动开断的低功耗智能车载诊断装置，解决了现有技术中存在的功耗大及不能智能的进行电源切断的缺陷和不足。

本发明所采用的技术方案是：

这可自动开断的低功耗智能车载诊断装置，包括用于数据分析、控制及远程升级功能的MCU微控制器以及与所述MCU微控制器连接的电源模块、显示模块、按键模块、传感器模块、车辆总线模块、车辆定位模块和上位机模块；所述电源模块由主电源模块和备用电源模块组成，电源模块为车载诊断装置供电；所述传感器模块获取车辆的G-sensor信息并传给MCU微控制器。

进一步，上述MCU微控制器采用ST的STM32F103C处理器芯片。

进一步，上述车辆总线模块由CAN线/K线和OBD协议模块组成，其中CAN线/K线连接MCU微控制器和OBD协议模块，进行OBD协议解析报文与MCU微控制器间的信息交互。

进一步，上述车辆定位模块由串口1模块和定位模块组成；所述串口1模块连接MCU微控制器和定位模块，进行定位信息和MCU微控制器间的信息交互。

进一步，上述定位模块采用的是Ublox-6M模块。

进一步，上述上位机模块由串口3模块和上位机软件组成，其中串口3模块连接MCU微控制器和上位机软件，进行上位机信息和MCU微控制器间的信息交互。

进一步，上述主电源模块包括电源芯片U1，所述电源芯片U1的管脚1和管脚8之间连接有电容C1；电源芯片U1管脚2一路通过电阻R3和R5接GND，另一路通过电容C4接GND，所述电容C4还并联有一电容C3，在电容C3与电容C4之间接VCC-12V；电源芯片U1的管脚3接至电阻R3和R5之间；电源芯片U1的管脚4通过电阻6接GND；电源芯片U1的管脚6一路通过电阻R4和电容C6接GND，另一路通过电容C5接GND；电源芯片U1的管脚7一路通过二极管D1和电感L1连接至VDC 4V，另一路接GND，所述二极管D1和电感L1的串联后还并联有一电容C2，在二极管D1和电感L1之间还连接至电源芯片U1的管脚8；所述VDC 4V还通过电阻R1和电阻R2接GND。

进一步，上述电源芯片U1为TPS54340。

一种上述的可自动开断的低功耗智能车载诊断装置的诊断方法：电源芯片U1的输入电压范围在4.5V至42V的工作范围，上电以后，电源芯片U1的欠压闭锁EN管脚由于电阻R3和电阻R5的分压，获得一个大于4.3V的电压，使电源芯片U1开始工作；此时输出电压会通过电阻R1和电阻R2的分压使得电源芯片U1的FB端获得电压，并且反馈给电源芯片U1，当反馈的电压在0.8V之后，电源芯片U1输出稳定的电压值；自动开断功能需要调整电阻R3和电阻R5的阻值，将默认的4.3V调整到汽车电瓶亏电的下限阈值即可，实现当汽车电瓶降到下限阈值时，电源芯片U1的欠压闭锁EN管脚关断，电源芯片U1停止工作，同时，备用电源模块启动，维持车载诊断终端的正常工作，并将预警信息以短信方式发送到用户手机上；反之，当汽车电瓶电压超过上限阈值时，电源芯片U1的欠压闭锁EN管脚打开，电源芯片U1正常工作，实现自动开断的功能。

一种上述可自动开断的低功耗智能车载诊断装置的三级休眠机制，，包括以下步骤：

步骤一：当汽车熄火之后，智能车载诊断装置等待六分钟后判断是否熄火，并将数据信息显示到液晶模块和上位机；

步骤二：若确定为熄火状态，CDMA模块先进入休眠状态，并将数据信息显示在液晶模块上；

步骤三：延时一分钟，GPS模块进入休眠状态，并将数据信息显示在液晶模块上；

步骤四：延时一分钟，MCU微处理器进入休眠状态。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种可自动开断的低功耗智能车载诊断装置，可以获取汽车故障数据，通过智能手机或者上位机平台，实现车况数据远程读取、精准定位监控、专业故障诊断等功能，特别是采用三级休眠机制、自动开断电源供电系统的软硬件方式及安全报警方式，大大的降低了车载终端的整体功耗，保证用户安全的使用汽车。

图说明

图1是本发明的智能车载诊断单元的结构框图；

图2是本发明的智能车载诊断装置的取电位置框图；

图3是本发明的智能车载诊断装置的上位机结构图；

图4是本发明的自动开断的主电源模块的电路结构图；

图5是本发明的三级休眠机制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：

如图1所示：一种可自动开断的低功耗智能车载诊断装置100包括MCU微控制器110、电源模块120、显示模块130、按键模块140、传感器模块150、车辆总线模块160、车辆定位模块170、上位机模块180；其中MCU微控制器110采用的是ST的STM32F103C处理器芯片，用于数据的分析、控制及远程升级功能；电源模块120由主电源模块260和备用电源模块250(可充电的锂电池)组成，用于提供车载终端的模块供电；显示模块130用于显示车辆信息及控制信息；按键模块140用于操作控制；传感器模块150获取车辆的G-sensor信息并传给MCU微控制器110；车辆总线模块160由CAN线/K线210和OBD协议模块220组成，其中CAN线/K线210连接MCU微控制器110和OBD协议模块220，进行OBD协议解析报文与MCU微控制器间的信息交互；车辆定位模块170由串口1模块230和定位模块240组成，其中定位模块240采用的是Ublox-6M模块，串口1模块230连接MCU微控制器110和定位模块240，进行定位信息和MCU微控制器间的信息交互；上位机模块180由串口3模块270和上位机软件280组成，其中串口3模块270连接MCU微控制器110和上位机软件280，进行上位机信息和MCU微控制器间的信息交互。所述的上位机软件280是山东移动位置通平台。

图2是本发明的智能车载诊断装置的取电位置框图。如图2所示，图1的电源模块120连接汽车OBD接口190，从汽车OBD接口上获取车载诊断装置的12V供电。

图3是本发明的智能车载诊断装置的上位机结构图。如图3所示，车载终端通过图1的串口3模块270与服务器进行数据交换，同时上位机可以实时的显示车载诊断终端的有效信息。进一步的是，上位机采用的是山东移动位置通平台。

图4是本发明的自动开断的主电源模块的电路结构图：主电源模块使用的是TI的TPS54340芯片(以下简称U1)，以下根据附图4阐述自动开断的主电源模块的电路连接关系。其中，VCC-12V的一端连接到图2的汽车OBD接口190上。钽电容C3、C4的正极分别连接到VCC-12V上，并且连接到U1的VIN管脚2上，C3、C4的另一端分别连接GND。电阻R3的一端连接到U1的VIN管脚2上，另一端连接到U1的EN管脚3上。电阻R5的一端连接到U1的EN管脚3上，另一端连接到GND。电阻R6的一端连接到U1的RT/CLK管脚4上，另一端连接到GND。电容C1的一端连接到U1的BOOT管脚1上，另一端连接到U1的SW管脚8上。二极管D1的负端连接U1的SW管脚8上，另一端连接到U1的GND管脚7上。U1的GND管脚7连接GND。电阻R4的一端连接到U1的COMP管脚6上，另一端连接到电容C6的一端，电容C6的另一端连接到GND。电容C5的一端连接到U1的COMP管脚6上，另一端连接到GND上。电感L1的一端连接到U1的SW管脚8上，另一端连接到钽电容C2的正端，钽电容C2的负端连接到GND。电阻R1的一端连接到钽电容C2的正端，同时连接输出电压VDC-4V，另一端连接到U1的FB管脚5上。电阻R2的一端连接到U1的FB管脚5上，另一端连接到GND。

下文将具体阐述主电源模块260实现自动开断的功能的工作原理：

电源芯片U1的输入电压范围在4.5V至42V的工作范围，上电以后，欠压闭锁EN管脚由于电阻R3和电阻R5的分压，获得一个大于4.3V的电压，使芯片开始工作。此时输出电压会通过电阻R1和电阻R2的分压使得FB端获得电压，并且反馈给U1，FB的参考电压是0.8V，当反馈的电压在0.8V(1％波动)之后，芯片输出稳定的电压值。进一步的是，当我们假设从汽车电源上获取12V的输入电压，为了得到VDC-4V的输出电压，我们只需要调整电阻R1和电阻R2的阻值即可。而本发明的自动开断功能则需要来调整电阻R3和电阻R5的阻值，将默认的4.3V调整到汽车电瓶亏电的下限阈值即可，实现当汽车电瓶降到下限阈值时，欠压闭锁EN管脚关断，U1停止工作，同时，图1中备用电源模块250启动，维持车载终端的正常工作，并将预警信息以短信方式发送到用户手机上。反之，当汽车电瓶电压超过上限阈值时，欠压闭锁EN管脚打开，U1正常工作，从而实现了自动开断的功能。

如图5所示为本发明的三级休眠机制流程图：

步骤一：当汽车熄火之后，智能车载诊断装置等待六分钟后判断是否熄火，并将数据信息显示到液晶模块和上位机；

步骤二：若确定为熄火状态，CDMA模块先进入休眠状态，并将数据信息显示在液晶模块上；

步骤三：延时一分钟，GPS模块进入休眠状态，并将数据信息显示在液晶模块上；

步骤四：延时一分钟，MCU微处理器进入休眠状态。

本发明提供的一种可自动开断的低功耗智能车载诊断装置的自动开断电源系统、三级休眠机制及安全报警等优点极大的保证了用户在使用汽车过程中的的安全性。