户外设备定位装置的制作方法

1.本发明涉及户外设备定位领域，具体涉及一种户外设备定位装置。


背景技术：

2.锂亚电池可以长时间微电流工作，工作电压平稳，安全性好，能量比高的特点，因此被广泛应用于智能表计、无线通讯、军事装备，特别是不可充电的物联网应用产品，如户外智能车位检测器、资产定位类产品。鉴于电池本身化学特性，在低温环境下，电池的容量和放电能力都会变弱。而物联网产品一般具备无线通信单元，在进行通信单元开启或无线数据发送时，通常需要电池能提供大的脉冲电流。低温环境电池脉冲放电能力会明显变弱，可能无法满足无线通信的电流需求，导致定位装置在低温下的工作可靠性降低。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种户外设备定位装置，极大地提高了定位装置在低温下的工作能力。
4.本发明采取如下技术方案实现上述目的，户外设备定位装置，包括：
5.户外设备定位装置，包括电池包与定位控制电路，所述电池包与定位控制电路连接，所述定位控制电路包括dc-dc降压转换器、控制单元、传感器单元、gps单元以及无线通信单元，所述dc-dc降压转换器与电池包连接，所述控制单元分别与dc-dc降压转换器、传感器单元、gps单元以及无线通信单元连接；
6.所述传感器单元包括加速度传感器与温度传感器，控制单元实时监测加速度传感器的中断输出并基于中断信号唤醒控制单元，控制单元控制gps单元完成户外设备的定位，并通过无线通信单元将定位信息发送至外部终端；
7.同时，控制单元通过温度传感器采集环境温度信息，并将采集的温度信息与预设的低温下限值进行比较判断定位装置是否处于低温工作状态，若判定定位装置处于低温工作状态，则控制单元降低gps单元以及无线通信单元的工作频率，这样能够保障有足够的时间为电池包中的复合电容电池或超级电容器充电以满足下一次定位信息发送所需的脉冲电流，这样可最大限度保障产品低温工作的可靠性。
8.进一步的是，所述电池包由多节锂亚电池芯与复合电容电池或超级电容器并联组成。
9.电池芯为er14250或er18505锂亚电池，复合电容电池为hpc1520或hpc1550，超级电容器为法拉等级双电层电容器。由于复合电池或超级电容在低温环境的放电能力强，通过多级锂亚电池并联加复合电池或超级电容，后级电路有瞬间大的脉冲电流需求时会优先从复合电池或超级电容进行瞬间放电，可极大提高电池包在低温环境下放电能力。
10.进一步的是，所述控制单元通过第一控制电路与无线通信单元连接，所述第一控制电路包括第一n沟道mos管、第一p沟道mos管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容以及第二电容，控制单元输出第一控制信号到第一n沟道mos管的栅极，第一n沟道mos管的源
极接0v，第一n沟道mos管的漏极通过第三电阻与第一p沟道mos管的栅极连接，第一n沟道mos管的漏极通过第三电阻、第一电阻与第一p沟道mos管的源极连接，第一n沟道mos管的漏极通过第三电阻、第二电阻、第二电容与第一p沟道mos管的漏极连接，第一电容连接在第一p沟道mos管的源极与漏极之间，第一p沟道mos管的源极还与电池包的输出正极连接，第一p沟道mos管的漏极与无线通信单元连接，第一p沟道mos管开启过程首先对第一电容、第二电容、第二电阻构成的rc电路进行充电，实现第一p沟道mos管的缓启动。
11.进一步的是，所述控制单元通过第二控制电路与gps单元连接，所述第二控制电路包括第二p沟道mos管、第三电容、第四电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻，控制单元输出的第二控制信号通过第五电阻到第二p沟道mos管的栅极，第三电容连接在第二p沟道mos管的源极与漏极之间，第四电容与第四电阻连接在第二p沟道mos管的漏极与栅极之间，第六电阻连接在第二p沟道mos管的源极与栅极之间，第二p沟道mos管的源极还与dc-dc降压转换器的输出连接，第二p沟道mos管的漏极与gps单元连接，第二p沟道mos管开启过程中首先对第三电容、第四电容、第四电阻构成的rc电路进行充电，则实现第二p沟道mos管的缓启动。
12.本发明的有益效果为：
13.在低温下降低gps单元以及无线通信单元的工作频率，保障有足够的时间为电池包中的复合电容电池或超级电容器充电以满足下一次定位信息发送所需的脉冲电流，这样可最大限度保障产品低温工作的可靠性；
14.电池包采用由多节锂亚电池芯与复合电容电池或超级电容器并联组成，由于复合电池或超级电容在低温环境的放电能力强，通过多级锂亚电池并联加复合电池或超级电容，后级电路有瞬间大的脉冲电流需求时会优先从复合电池或超级电容进行瞬间放电，可极大提高电池包在低温环境下放电能力；
15.控制单元控制gps单元以及无线通信单元工作时，均采用缓启动过程，能够提高gps单元以及无线通信单元工作的可靠性。
附图说明
16.图1是本发明实施例提供的电池包结构示意图；
17.图2是本发明实施例提供的定位控制电路结构示意图；
18.图3是本发明实施例提供的第一控制电路结构示意图；
19.图4是本发明实施例提供的第二控制电路结构示意图；
20.附图中，mos控制电路2为第一控制电路，mos控制电路3为第二控制电路，r1为第一电阻，r2为第二电阻，r3为第三电阻，r4为第四电阻，r5为第五电阻，r6为第六电阻，c1为第一电容，c2为第二电容，c3为第三电容，c4为第四电容，nmos1为第一n沟道mos管，pmos1为第一p沟道mos管，pmos2为第二p沟道mos管，信号2为第一控制信号，信号3为第二控制信号，vbatt+为电池包的输出正极，vbatt-为电池包的输出负极，
具体实施方式
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是
本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
22.在本发明的一种实施例中，本发明电池包结构如图1所示，其中的电池部分为锂亚电池包，电池包由多节锂亚电池芯与复合电容电池或超级电容器并联组成，电池电芯可以是er14250、er18505等锂亚电池，复合电容电池可以是hpc1520、hpc1550等，超级电容器可以是法拉等级双电层电容器，具体如何选择型号需根据后级负载脉冲电流需求进行选择。由于复合电池或超级电容在低温环境的放电能力强，通过多级锂亚电池并联加复合电池或超级电容，后级电路有瞬间大的脉冲电流需求时会优先从复合电池或超级电容进行瞬间放电，可极大提高电池包在低温环境下放电能力。复合电池或超级电容放电结束后，电池会对复合电池或超级电容进行缓慢充电以满足下一次脉冲放电需求，并达到延长产品工作寿命的目的。该电池包内部在电池正极串联保险丝，防止电池正负极短路引起不安全事件。
23.在本发明的一种实施例中，本发明的定位控制电路如图2所示，采用了低静态电流的dc-dc降压转换器将电池电压降低为更低的电源1为主控mcu供电，降低电源1电压可显著降低mcu部分功耗，并且主控mcu支持低功耗特性，大部分时间mcu处于低功耗模式运行。主控mcu输出信号2控制mos控制电路2，mos控制电路2控制电源2的通断，电源2与电池电压vbatt+电压一致，电源2为无线通信单元供电。主控mcu输出信号3控制电源3的通断，电源3与电源1电压一致，电源3为gps部分供电。mcu通过i2c总线连接有传感器单元，传感器包括温湿度传感器和加速度传感器。温湿度传感器和加速度传感器选用低功耗的器件，mcu实时监测加速度传感器的中断输出(监测状态下为低功耗模式)并基于中断信号唤醒低功耗状态的mcu，并开启gps单元的电源3完成资产位置信息定位，完成定位后关闭电源3并开启无线通信单元电源2完成资产位置坐标信息的无线发送(整个过程由控制单元mcu完成)。无线通信单元可以基于gprs、nb-iot、cat-m1等无线通信技术。mcu实时通过温湿度传感器采集环境温湿度信息，并根据温度信息与预设的低温工作下限值进行比较判定定位装置是否处于低温工作状态，当判定定位装置处于低温工作状态，mcu会降低开启gps单元进行定位和开启无线通信单元的频率，保障有足够的时间为电池包中的复合电容电池或超级电容器充电以满足下一次定位信息发送所需的脉冲电流，这样可最大限度保障产品低温工作的可靠性。
24.在本发明的一种实施例中，本发明第一控制电路(即mos控制电路2)，如图3所示，第一控制电路包括第一n沟道mos管nmos1、第一p沟道mos管pmos1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第一电容c1以及第二电容c2，控制单元输出第一控制信号(即信号2)到第一n沟道mos管nmos1的栅极g，第一n沟道mos管nmos1的源极s接0v，0v与vbatt-电平一致，第一n沟道mos管nmos1的漏极d通过第三电阻r3与第一p沟道mos管pmos1的栅极g连接，第一n沟道mos管nmos1的漏极d通过第三电阻r3、第一电阻r1与第一p沟道mos管pmos1的源极s连接，第一n沟道mos管nmos1的漏极d通过第三电阻r3、第二电阻r2、第二电容c2与第一p沟道mos管pmos1的漏极d连接，第一电容c1连接在第一p沟道mos管pmos1的源极s与漏极d之间，第一p沟道mos管pmos1的源极s还与电池包的输出正极vbatt+连接，第一p沟道mos管pmos1的漏极d与无线通信单元连接。
25.在本实施例中，信号2的电平与vbatt+电平不一致，信号2的电平与电源1电平一致，nmos1管实现信号2电平的翻转来控制pmos1管的通断。当信号2为高电平时，nmos1的漏
极d输出低电平，pmos1管开启，第一p沟道mos管pmos1开启过程首先对第一电容c1、第二电容c2、第二电阻r2构成的rc电路进行充电，实现第一p沟道mos管pmos1的缓启动。
26.在本发明的一种实施例中，本发明第二控制电路(即mos控制电路3)，如图4所示，第二控制电路包括第二p沟道mos管pmos2、第三电容c3、第四电容c4、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6，控制单元输出的第二控制信号(即信号3)通过第五电阻r5到第二p沟道mos管pmos2的栅极g，第三电容c3连接在第二p沟道mos管pmos2的源极s与漏极d之间，第四电容c4与第四电阻r4连接在第二p沟道mos管pmos2的漏极d与栅极g之间，第六电阻r6连接在第二p沟道mos管pmos2的源极s与栅极g之间，第二p沟道mos管pmos2的源极s还与dc-dc降压转换器的输出连接，第二p沟道mos管pmos2的漏极d与gps单元连接.
27.在本实施例中，信号3的电平与电源1电平一致，当信号3为低电平时，pmos2管开启，第二p沟道mos管pmos2开启过程中首先对第三电容c3、第四电容c4、第四电阻r4构成的rc电路进行充电，则实现第二p沟道mos管pmos2的缓启动。
28.综上所述，本发明通过复合电池、缓启动电路结构以及相应的软件控制极大地提高了低温下定位装置的工作可靠性。