车载设备及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及设备技术领域，尤其涉及一种车载设备及车辆。


背景技术：

2.随着人们收入的提升，越来越多的人购买了小汽车，汽车上的车载设备的功能越来越强大，带给人们越来越丰富的体验，然而，目前车载设备的供电方式较为单一，并且功能多样化也带了功耗提升的问题，随着油价的上涨，用车成本也逐渐攀升，因此，如何优化车载设备的供电成了当下亟需解决的问题。


技术实现要素：

3.根据本实用新型的一方面，提供了一种车载设备，所述设备设置于车辆中，所述车载设备包括：
4.供电模块，包括电池组件、第一充电组件、第二充电组件，所述第一充电组件及所述第二充电组件均连接于所述电池组件，所述第一充电组件用于利用太阳能对所述电池组件进行充电，所述第二充电组件用于利用所述车辆的发电机提供的电压为所述电池组件充电；
5.电压转换模块，连接于所述供电模块，用于对所述供电模块提供的电压进行电压转换；
6.设备主板，连接于所述供电模块，通过所述供电模块供电；
7.信号采集模块，连接于所述供电模块、所述电压转换模块、所述设备主板，用于实时采集所述供电模块、所述电压转换模块、所述设备主板的电参数；
8.显示模块，连接于所述电压转换模块及所述信号采集模块，所述显示模块利用所述电压转换模块输出的电压供电，用于显示所述供电模块、所述电压转换模块、所述设备主板的电参数。
9.在一种可能的实施方式中，所述第一充电组件包括太阳能光伏组件、最大功率点追踪控制mppt充电控制组件，其中，
10.所述太阳能光伏组件用于进行太阳能发电，输出发电电压；
11.所述mppt充电控制组件用于利用所述发电电压实现对所述电池组件的充电。
12.在一种可能的实施方式中，所述mppt充电组件包括：
13.mppt控制器，用于实时侦测所述太阳能光伏组件的发电电压，并追踪最高电压电流值，以最大功率对所述电池组件充电。
14.在一种可能的实施方式中，所述第二充电组件包括：
15.升降压电路，用于对所述发电机提供的电压进行升压或降压。
16.在一种可能的实施方式中，所述供电模块包括电路保护组件，所述电路保护组件包括以下电路的至少一种：
17.恒流恒压控制电路，用于控制所述第一充电组件和/或所述第二充电组件以恒流
方式或恒压方式对所述电池组件充电；
18.短路保护电路，用于对所述第一充电组件和/或所述第二充电组件进行短路保护；
19.超温保护电路，用于在所述第一充电组件和/或所述第二充电组件的温度高于预设温度时断开所述第一充电组件和/或所述第二充电组件的电压输出；
20.防电流倒灌电路，用于对所述第一充电组件和/或所述第二充电组件进行电流倒灌保护，防止发生电流倒灌；
21.欠压保护电路，用于在所述第一充电组件和/或所述第二充电组件的输入电压低于预设欠压电压时，断开所述第一充电组件和/或所述第二充电组件的输出。
22.在一种可能的实施方式中，所述供电模块包括充电指示组件，所述充电指示组件包括：
23.至少一个充电指示灯，用于指示所述第一充电组件和/或所述第二充电组件的至少一种充电状态，所述充电状态包括正在充电状态、未充电状态、充满电状态的至少一种。
24.在一种可能的实施方式中，所述车载设备还包括：
25.卫星定位模块，用于提供位置信息、卫星时间信号；
26.时间校准模块，用于利用所述卫星时间信号对所述车载设备的系统时间进行校准；
27.图像采集模块，用于采集所述车辆的环境图像或视频；
28.音频模块，用于采集或播放声音；
29.移动通信模块，用于发送或接收数据。
30.在一种可能的实施方式中，所述显示模块包括显示面板，所述显示面板包括led显示面板、miniled显示面板、microled显示面板、oled显示面板、液晶显示面板的任意一种或多种。
31.根据本实用新型的一方面，提供了一种车辆，包括：
32.所述的车载设备。
33.本实用新型实施例的车载设备包括：供电模块，供电模块包括电池组件、第一充电组件、第二充电组件，所述第一充电组件利用太阳能对所述电池组件进行充电，所述第二充电组件利用所述车辆的发电机提供的电压为所述电池组件充电；电压转换模块，用于对所述供电模块提供的电压进行电压转换；设备主板，通过所述供电模块供电；信号采集模块，用于实时采集电参数；显示模块，利用所述电压转换模块输出的电压供电，用于显示电参数，本实用新型实施例的车载设备的供电方式比较丰富，支持太阳能充电方式及车辆发电机充电方式，通过可再生能源进行充电，降低了用车成本，减少了环境污染，并且通过采集各个模块、组件的电参数并输出到显示设备进行显示，可以实现电参数的实时监控，有助于及时发现车载设备的问题并进行解决，提高了使用的安全性。
34.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本实用新型。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本实用新型的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
35.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本实
用新型的实施例，并与说明书一起用于说明本实用新型的技术方案。
36.图1示出了根据本实用新型实施例的车载设备的框图。
37.图2示出了根据本实用新型实施例的车载设备的框图。
具体实施方式
38.以下将参考附图详细说明本实用新型的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
39.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
40.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
41.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
42.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
43.本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括a、b、c中的至少一种，可以表示包括从a、b和c构成的集合中选择的任意一个或多个元素。
44.另外，为了更好地说明本实用新型，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本实用新型同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。
45.请参阅图1，图1示出了根据本实用新型实施例的车载设备的框图。
46.如图1所示，所述设备设置于车辆中，所述车载设备包括：
47.供电模块10，包括电池组件110、第一充电组件120、第二充电组件130，所述第一充电组件120及所述第二充电组件130均连接于所述电池组件110，所述第一充电组件120用于利用太阳能对所述电池组件110进行充电，所述第二充电组件130用于利用所述车辆的发电机提供的电压为所述电池组件110充电；
48.电压转换模块20，连接于所述供电模块10，用于对所述供电模块10提供的电压进
行电压转换；
49.设备主板30，连接于所述供电模块10，通过所述供电模块10供电；
50.信号采集模块40，连接于所述供电模块10、所述电压转换模块20、所述设备主板30，用于实时采集所述供电模块10、所述电压转换模块20、所述设备主板30的电参数；
51.显示模块50，连接于所述电压转换模块20及所述信号采集模块40，所述显示模块50利用所述电压转换模块20输出的电压供电，用于显示所述供电模块10、所述电压转换模块20、所述设备主板30的电参数。
52.本实用新型实施例的车载设备包括：供电模块，供电模块包括电池组件、第一充电组件、第二充电组件，所述第一充电组件利用太阳能对所述电池组件进行充电，所述第二充电组件利用所述车辆的发电机提供的电压为所述电池组件充电；电压转换模块，用于对所述供电模块提供的电压进行电压转换；设备主板，通过所述供电模块供电；信号采集模块，用于实时采集电参数；显示模块，利用所述电压转换模块输出的电压供电，用于显示电参数，本实用新型实施例的车载设备的供电方式比较丰富，支持太阳能充电方式及车辆发电机充电方式，通过可再生能源进行充电，降低了用车成本，减少了环境污染，并且通过采集各个模块、组件的电参数并输出到显示设备进行显示，可以实现电参数的实时监控，有助于及时发现车载设备的问题并进行解决，提高了使用的安全性。
53.本实用新型实施例的车载设备中的各个模块均可以通过硬件电路实现，例如供电模块10及其包括电池组件110、第一充电组件120、第二充电组件130，电压转换模块20等均可以通过硬件电路实现，设备主板30例如可以采用根据需要选择合适的印制线路板pcb以承载所述车载设备的各个模块、组件，显示模块50可以根据实际情况选择合适的显示面板，所述显示面板例如可以包括led显示面板、miniled显示面板、microled显示面板、oled显示面板、液晶显示面板等的任意一种或多种。本实用新型实施例对组成所述车载设备的各个模块及组成各个模块的各个组件的具体实现方式不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况及需要选择合适的技术实现，或采用成熟的模组电路使用。
54.下面对供电模块的可能实现方式进行示例性介绍。
55.请参阅图2，图2示出了根据本实用新型实施例的车载设备的框图。
56.在一种可能的实施方式中，所述第一充电组件120可以包括太阳能光伏组件、最大功率点追踪控制(maximum power point tracking，简称mppt)充电控制组件，其中，
57.所述太阳能光伏组件用于进行太阳能发电，输出发电电压；
58.所述mppt充电控制组件用于利用所述发电电压实现对所述电池组件110的充电。
59.本实用新型实施例通过所述太阳能光伏组件进行太阳能发电，输出发电电压，并通过所述mppt充电控制组件利用所述发电电压实现对所述电池组件110的充电，可以实现利用太阳能对电池组件充电，以减少排放，减少对石油等不可再生能源的依赖。
60.太阳能光伏组件可以包括多个太阳能光伏片，本实用新型实施例对太阳能光伏组件的具体实现方式不做限定，本领域技术人员可以采用相关技术实现。
61.本实用新型实施例对mppt充电组件的具体实现方式不做限定，示例性的，在一种可能的实施方式中，所述mppt充电组件可以包括：
62.mppt控制器，用于实时侦测所述太阳能光伏组件的发电电压，并追踪最高电压电流值，以最大功率对所述电池组件110充电。
63.本实用新型实施例对mppt控制器的具体实现方式不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况及需要选择相关技术实现，或者可以采用市面上已有的mppt控制器。
64.本实用新型实施例通过mppt控制器实时侦测所述太阳能光伏组件的发电电压，并追踪最高电压电流值，以最大功率对所述电池组件110充电，可以提高充电效率，示例性的，通过使用mppt控制器充电，太阳能光伏板给电池组件充电的效率可提升一倍以上，有效缩短充电时间，也能减小太阳能电池板体积。
65.本实用新型实施例对电池组件110的具体实现方式不做限定，示例性的，电池组件110可以包括锂离子电池、锂聚合物电池，如碳酸铁锂电池，或其他类型的可充电电池。
66.在一种可能的实施方式中，所述第二充电组件130可以包括：
67.升降压电路，用于对所述发电机提供的电压进行升压或降压。
68.示例性的，车辆的发电机运作时，可以产生电能，第二充电组件130的升降压电路可以将发电机产生的电压进行升压或降压处理，以输出稳定的电压(如5v)，以为其他设备(如显示面板)供电。
69.在一种可能的实施方式中，如图2所示，所述供电模块10包括可以电路保护组件140，所述电路保护组件140可以包括以下电路的至少一种：
70.恒流恒压控制电路1401，用于控制所述第一充电组件120和/或所述第二充电组件130以恒流方式或恒压方式对所述电池组件110充电；
71.短路保护电路1402，用于对所述第一充电组件120和/或所述第二充电组件130进行短路保护；
72.超温保护电路1403，用于在所述第一充电组件120和/或所述第二充电组件130的温度高于预设温度时断开所述第一充电组件120和/或所述第二充电组件130的电压输出；
73.防电流倒灌电路1404，用于对所述第一充电组件120和/或所述第二充电组件130进行电流倒灌保护，防止发生电流倒灌；
74.欠压保护电路1405，用于在所述第一充电组件120和/或所述第二充电组件130的输入电压低于预设欠压电压时，断开所述第一充电组件120和/或所述第二充电组件130的输出。
75.本实用新型实施例对电路保护组件140的具体实现方式不做限定，电路保护组件140还可以包括其他保护电路，本实用新型实施例不做限定，并且，本实用新型实施例对恒流恒压控制电路1401、短路保护电路1402、超温保护电路1403、防电流倒灌电路1404、欠压保护电路1405的具体实现方式不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况及需要设置，并可以采用相关技术中已成熟的电路直接进行使用。
76.示例性的，电路保护组件140可以单独设置在第一充电组件120、第二充电组件130之外，也可以分别设置在第一充电组件120、第二充电组件130之中，例如，可以将电路保护组件140的各个电路集成在第一充电组件120的mppt控制器。
77.下面对集成有电路保护组件140的第一充电组件120(如集成在mppt控制器)的功能进行示例性介绍。示例性的，mppt控制器输入电压例如设置为最高36v，输出电压设置为14.6v，一般mppt电压的设定范围为6-36v，本实用新型实施例可以将mppt电压设置在17.5v左右，输出恒流电流设为2.5a，功率与太阳能板匹配，使得mppt控制器可长时间工作；本实用新型实施例的mppt控制器可在-40～+85度之间正常工作，工作频率180khz，转换效率最
高达95％，并且由于集成有电路保护组件14，因此具有恒压、恒流功能，可防止电池过充，有效保护电池，且具有短路保护，超温保护(超温后自动关断输出)，输出防电流倒灌等保护，其中，防电流倒灌可以选用了损耗较小的肖特基二极管，如不考虑成本选用理想二极管，则损耗更小，对太阳能板的利用率更高。
78.下面对集成有电路保护组件140的第二充电组件130的功能进行示例性介绍。示例性的，第二充电组件130可以设计为宽电压输入，最高例如可以为30v、最低0v，由于电池组件的电压与发电机电压都在11-15v之间，因此第二充电组件130需要实现升压及降压功能，以确保输入电压在充电电压的上下波动时稳定工作。本实用新型实施例的第二充电组件130具有大功率、高效率的特点，第二充电组件130在自然散热时功率为35w左右，加强散热时功率可达60w左右，示例性，可以设置第二充电组件130限流2.5a左右，当电压充到14.6v左右时，最大功率在35w左右(示例性的，在电压充到14.6v时，电流已大幅下降，第二充电组件130逐渐变成涓流充电)，第二充电组件130可以采用外置大功率mos管、大封装大电流高耐压肖特基二极管，以加强散热，并增加敷铜，其中，覆铜就是将主板(如pcb)上闲置的空间作为基准面，然后用固体铜填充，这些铜区又称为灌铜，覆铜的意义在于，可以减小地线阻抗，提高抗干扰能力，并可以降低压降，提高电源效率，并可以与地线相连，减小环路面积。示例性的，第二充电组件130的工作频率可以根据需要设置，如180khz，由于集成了电路保护组件140，因此第二充电组件130具有短路保护、输出防反灌保护、恒流恒压、超温保护、输入欠压保护等功能。经测试，本实用新型实施例的第二充电组件130转换效率89％左右，具有较高的效率。
79.在一种可能的实施方式中，如图2所示，所述供电模块10可以包括充电指示组件150，所述充电指示组件150可以包括：
80.至少一个充电指示灯，用于指示所述第一充电组件120和/或所述第二充电组件130的至少一种充电状态，所述充电状态包括正在充电状态、未充电状态、充满电状态的至少一种。
81.示例性的，充电指示灯可以包括多种颜色，假设蓝色灯表示正在充电状态，绿色灯表示充满电状态，所述第一充电组件120和/或所述第二充电组件130在对电池组件110进行充电时，电池组件110在充电过程中电流是逐渐减小的，所述第一充电组件120和/或所述第二充电组件130逐步由恒流充电转为恒压充电，假如充电电流设置的是2.5a，那么当充电电流小于0.25a的时候，蓝色灯熄灭，绿色灯亮起，此时表示电池充电完毕，所述第一充电组件120和/或所述第二充电组件130处于充电完成状态。
82.示例性的，充电指示组件150也可以分别集成在所述第一充电组件120和所述第二充电组件130中，
83.本实用新型实施例对信号采集模块40的具体实现方式不做限定，信号采集模块40可以包括电流采集电路、电压采集电路、温度采集电路、模数转换电路adc、滤波放大电路等，以实现电流、电压、温度等模拟信号的采集，并转换为数字信号，并将数字信号进行滤波放大，提高采集的电参数的准确性、稳定性。本实用新型实施例对电流采集电路、电压采集电路、温度采集电路、模数转换电路adc、滤波放大电路等的具体实现方式不做限定，本领域技术人员可以采用相关技术中的电路实现。
84.示例性的，信号采集模块40可以采集所述第一充电组件120、所述第二充电组件
130的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流，可以采集电池组件110的充电电压、充电电流、温度等参数，还可以采集电压转换模块20的输入电压、输出电压，设备主板30的输入电压等，当显示模块50接收到以上电参数的情况下，可以对这些电参数进行实时显示，以使得用户可以及时查看，并对车载设备的状态进行分析。
85.在一种可能的实施方式中，如图2所示，所述车载设备还可以包括：
86.卫星定位模块60，用于提供位置信息、卫星时间信号；
87.时间校准模块70，用于利用所述卫星时间信号对所述车载设备的系统时间进行校准；
88.图像采集模块80，用于采集所述车辆的环境图像或视频；
89.音频模块90，用于采集或播放声音；
90.移动通信模块91，用于发送或接收数据。
91.本实用新型实施例对卫星定位模块60、时间校准模块70、图像采集模块80、音频模块90、移动通信模块91的具体实现方式不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况及需要选择合适的技术实现，并且车载设备还可以包括其他模块，例如蓝牙模块等；还可以包括端口扩展模块，如进行usb端口或其他类型的端口的扩展。
92.示例性的，卫星定位模块60例如可以包括全球定位系统gps模块或北斗卫星导航系统bds模块等，时间校准模块70可以包括时间校准电路，图像采集模块80可以包括摄像头，音频模块90可以包括麦克风、喇叭、功放电路等。
93.示例性的，时间校准电路可以在获取到卫星定位模块60的卫星时间信号的情况下，对车载设备的系统时钟进行自动校准，当然，时间校准电路也可以被配置为在车载设备启动初期进行时间校准，并可以根据实际情况及需要设置自动校准的周期(如5分钟、10分钟自动进行时间校准)，当然，本实用新型实施例对时间校准电路的具体实现方式补不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况及需要采用合适的技术实现。
94.示例性的，移动通信模块91，可以包括如gsm通信模块，用于进行短信收发、gprs数据通信、2g(2generation)、3g、4g、5g通信，还可适用于卫星通信，还可适用于后续演进的各种通信，例如6g、7g等。
95.本实用新型实施例还可以在车载设备上设置控制模块，控制模块可以包括处理组件，在一个示例中，处理组件包括但不限于单独的处理器，或者分立元器件，或者处理器与分立元器件的组合。所述处理器可以包括电子设备中具有执行指令功能的控制器，所述处理器可以按任何适当的方式实现，例如，被一个或多个应用专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理设备(dspd)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现。在所述处理器内部，可以通过逻辑门、开关、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等硬件电路执行所述可执行指令。
96.示例性的，基于前述提到的车载设备的各个模块、组件，控制模块还可以实现其他的功能，例如自动位置记录、设备工作自检、车辆费用管理、用车流程管理、数据报表管理等。
97.示例性的，控制模块可以判断车辆是否启动，如果已启动根据设置每5分钟或10分钟(或其他周期)记录一次车牌号、经纬度和记录时间等数据到数据库，同时记录当时的图
像或活动视频，以实现自动位置记录。
98.示例性的，设备工作自检例如可以包括：控制模块可以在车载设备启动时开启图像采集模块和卫星定位模块，运行后如自检到卫星定位模块输出信号消失则自动重启设备直至工作正常；在系统启动后的第二秒钟(或其他时间)启动信号采集模块和无线通信模块，当运行过程中检测到信号采集模块工作不正常时则自动重启信号采集模块，直至工作正常为止，如果重复目标次数(如20次)仍然不能恢复正常，则重启车载系统。示例性的，当系统检测到汽车启动后，在显示面板上显示“车辆启动”，并用音频模块90进行语音提示，还可以在加完油后在车载设备触摸屏上显示加油信息，同时系统会自动记录当时的地理位置信息；控制模块还可以进行速度检测，当检测到车辆速度超过警戒速度时，比如60公里/小时，通过音频模块90发出声响提醒驾驶人员，注意行车安全；当检测到电池组件电压接近电池放电保护电压时(假设截止放电电压11v的设置为11.15v)，则自动关闭车载系统，以免电池保护直接断电，造成系统崩溃；系统还可以自动记录每次启动和自动关机时间信息，以备后查。
99.示例性的，控制模块还可以进行车辆费用管理，通过将支出信息数字化，可以使得车辆运维成本，一目了然，并可以告别传统纸质记录，有效避免出现漏登记、不登记及放任不管等情况，实时监控运营成本变化，方便及时调整费用预算。
100.示例性的，控制模块还可以进行用车流程管理，实现用车登记线上化、用车记录信息化、自动化、智能化。可以规范用车电子流程，外出公务事项申请与实际用车出行信息一一对应，车载机会自动一一记录，定期审计，让公车私用无所遁形。
101.示例性的，控制模块还可以进行数据报表管理，控制模块可以生成多维度数据分析报表，助力资产管理决策。通过控制模块，可以随时随地查看部门、人员、司机、车辆相关数据，车辆使用/闲置、耗油量等数据，帮助管理人员合理计划。系统运行后可以及时掌握油耗变化趋势、获取综合统计报表、每次出行里程，获取实时定位、历史轨迹查询、每辆车日行车里程、月行车里程及年行车里程都一目了然，每辆车的平均油耗也可直接获得，车辆加油信息及加油站地址(有定位信息和油站现场图像自动记录)都能直接查看，加油信息包含现场在车载机设备上的记录和油卡记录导出作对比，车载机设备上记录的里程数可以与车辆上的里程表进行核对对比，提高管理准确性。
102.当然，以上对控制模块实现的功能的描述是示例性的，不应视为是对本实用新型实施例的限定，在其他的实施方式中，本领域技术人员可以实现利用前述的车载设备实现其他功能。
103.以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。