专利名称：一种零功耗待机防拆防剪汽车电子设备电源管理模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种防拆防剪汽车电子设备电源管理模块，特别是一种零功耗待机防拆防剪汽车电子设备电源管理模块；属于汽车电子部件技术领域。
背景技术：
众所周知，在汽车上有一部分电子设备在车辆熄火(ACC关闭)后仍然需要运行以执行特定的功能，如用于车辆管理的GPS/GPRS设备，用于遥控的中控系统，用于防盗的监控检测系统等。这些设备的供电电源都直接和汽车的蓄电池直接相连，在车辆熄火后仍然消耗汽车蓄电池的存储电能，部分设备由于功能的需要消耗的功率特别大，如用于车辆管理的GPS/GPRS设备。由于该设备需要定时启动GPS定位和GPRS无线发射的数据传输，同时在非定位和数据传输的待机时要检测设备的人为非法拆除和剪线等功能，一般使用高性能的嵌入式CPU维持整个待机功能和运行功能，即使在待机状态下(GPS和GPRS关闭、CPU 间歇休眠)也要消耗较大的功率，一般在20mA以上。在车辆长时间存放、维修维护、入库销售等情况下将大量消耗汽车蓄电池的存储电能，可能造成车辆因电池亏电而无法启动，给车辆的使用(特别大型车辆如重卡、工程机械等)带来一定的麻烦。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明的目的是提出了一种零功耗待机防拆防剪汽车电子设备电源管理模块。本发明的技术解决方案是这样实现的一种零功耗待机防拆防剪汽车电子设备电源管理模块，包括一次性高能电池，极低功耗运行的嵌入式单片机(MCU)，低功耗LD0，主电源DC/DC，后备电源LD0，磁保持继电器，主控高性能CPU，可充电后备电池，通信光耦，包含电阻回环线的连接电缆，设备内部的干簧管，嵌有磁钢的设备安装支架；所述一次性高能电池、低功耗LD0、磁保持继电器、通信光耦、设备内部的干簧管均与极低功耗运行的嵌入式单片机(MCU)直接相连；所述电阻回路线通过电缆接插件与极低功耗运行的嵌入式单片机 (MCU)相连；所述主电源DC/DC，后备电源LDO分别与磁保持继电器相连；所述磁保持继电器还连接可充电后备电池、低功耗LDO ；所述通信光耦还连着所述主控高性能CPU ；所述嵌有磁钢的设备安装支架与设备内部的干簧管成对设置。优选的，所述模块在待机运行时对外供电的零功耗依赖。优选的，所述模块采用双刀双掷磁保持继电器进行主电源的投切。优选的，所述模块待机时采用电阻回环线进行剪线和非法移除线缆的检测。优选的，所述模块使用磁钢和干簧管配合进行设备的拆机检测。本发明的零功耗待机防拆防剪汽车电子设备电源管理模块相对于现有技术具有的有益效果1、汽车电子设备在待机运行是不消耗蓄电池的存储电能，即零功耗依赖；2、 运行时根据需要主动切除主电源，进入零功耗依赖的待机运行；3、在零功耗依赖的待机运行时，实现设备的剪线或非法移除连接电缆的检测并启动主设备报警；4、在零功耗依赖的待机运行时，实现设备的非法拆机的检测并启动主设备报警；5、在零功耗依赖的待机运行时，实现设备定时启动运行数据采集及传输。
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明附图1为本发明的零功耗待机防拆防剪汽车电子设备电源管理模块的电路图；附图2为附图1的工作模式框图；附图3为干簧管工作状态示意图；附图4为干簧管不工作状态示意图。
具体实施例方式为了使本领域的一般技术人员能够清楚理解本发明的技术方案，现结合附图对本发明作进一步详尽地说明如附图1、2、3、4所示为本发明的一种零功耗待机防拆防剪汽车电子设备电源管理模块，包括一次性高能电池，极低功耗运行的嵌入式单片机(MCU)，低功耗LD0，主电源 DC/DC,后备电源LD0，磁保持继电器，主控高性能CPU，可充电后备电池，通信光耦，包含电阻回环线的连接电缆，设备内部的干簧管，嵌有磁钢的设备安装支架；所述一次性高能电池、低功耗LD0、磁保持继电器、通信光耦、设备内部的干簧管均与极低功耗运行的嵌入式单片机(MCU)直接相连；所述电阻回路线通过电缆接插件与极低功耗运行的嵌入式单片机 (MCU)相连；所述主电源DC/DC，后备电源LDO分别与磁保持继电器相连；所述磁保持继电器还连接可充电后备电池、低功耗LDO ；所述通信光耦还连着所述主控高性能CPU ；所述嵌有磁钢的设备安装支架与设备内部的干簧管成对设置；所述模块在待机运行时对外供电的零功耗依赖；所述模块采用双刀双掷磁保持继电器进行主电源的投切；所述模块待机时采用电阻回环线进行剪线和非法移除线缆的检测；所述模块使用磁钢和干簧管配合进行设备的拆机检测。其工作模式(见附图2)，工作模式说明1、运行模式汽车全车通电，发动机发动(行驶)状态2、ACC关闭-休眠汽车熄火，设备处于零功耗依赖待机状态3、ACC关闭-运行汽车熄火，设备处于数据采集和无线传输工作状态。4、掉电-休眠模式外部电源失去，设备处于待机状态5、掉电-运行模式外部电源失去，设备处于数据采集和无线传输工作状态。6、掉电-报警外部电源失去，设备处于数据采集和无线传输工作状态。工作原理1、零功耗待机及工作模式转换设备通过双刀双掷的磁保持继电器进行设备主工作电源和后备电源的投入和切除。本发明所采用磁保持继电器是一种特殊用途的继电器，其具备两个工作线圈，分别控制左掷和右掷的触点转换，在线圈通电的瞬间完成触点转换，线圈失电后仍然保持触点转换的状态。所以电源投切的继电器动作仅需瞬间的线圈通电能量，不需要长时间的线圈通电。 利用高能电池即可驱动。
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设备处于运行模式时，是一种连续的工作状态，磁保持继电器处于接通模式，电源管理模块有低功耗LDO供电，高能电池处于零功耗输出的待命状态。主电源DC/DC处于工作状态，后备电池处于浮充待命状态。设备主控CPU正常运行，进行数据采集、处理和传输。当汽车熄火，ACC关闭时，主电源由于是接在汽车蓄电池上，仍然继续供电。主控 CPU在检测到汽车熄火ACC关闭时，进行数据保存等相关掉电准备工作完成后，根据系统设定通过光耦通信通知低功耗CPU系统准备掉电待机运行和待机的时长。低功耗CPU接到待机通知后，记录待机时长，同时通过磁保持继电器切除主电源，进入零功耗依赖待机，并开始待机计时。待机计时完成后，低功耗CPU通过磁保持继电器投入主电源，启动设备进入运行。主控CPU在熄火ACC关闭状态下完成数据采集、处理和传输后通知低功耗CPU进入待机，重复上述过程。在外电源失去时，设备的主电源有后备电池提供。主控CPU在检测到系统失电时， 自动投入后备电池，进行数据保存等相关掉电准备工作完成后，根据系统设定通过光耦通信通知低功耗CPU系统准备掉电待机运行和待机的时长。低功耗CPU接到待机通知后，记录待机时长，同时通过磁保持继电器切除后备电池，进入待机，并开始待机计时。待机计时完成后，低功耗CPU通过磁保持继电器投入后备电池，启动设备进入运行。主控CPU在设备失电状态下完成数据采集、处理和传输后通知低功耗CPU进入待机，重复上述过程，直至后备电池耗尽工作能量。在设备处于零功耗依赖待机时，低功耗CPU按照低频次间歇工作，通过电阻回环线进行电缆的剪线检测和非法移除检测(检测方法以下描述)，通过干簧管进行非法拆机检测。在检测到上述行为时，低功耗CPU立即通过磁保持继电器投入主电源或后备电池，启动设备进入报警模式，同时通过通信光耦通知主控CPU进入报警模式和报警的类别。主控 CPU在设备下完成报警和其他数据采集、处理和传输后通知低功耗CPU进入待机，重复上述过程，直至后备电池耗尽工作能量。2、剪线或非法移除连接电缆的检测剪线或非法移除连接电缆的检测时通过电阻回环线进行检测的，电阻回环线是电缆内部两根线通过若干个电阻连接与内部检测电路组成具有一定电阻的检测环路，当检测环路的电阻值为确定值时，系统处于正常运行模式，一旦环路开路(剪线或移除电缆)或短路(人为外部短路回环线)，均认为系统出现异常。3、非法拆机的检测非法拆机的检测是利用干簧管在靠近磁场时闭合的特性和磁场可穿透设备外壳的特性来进行检测的。如下图所示，安装支架焊接或铆接的方式牢固固定在车架或车身上，安装支架为钣金结构方式，靠近设备安装接触面冲下沉的磁钢安装位置(非冲透)，把磁钢牢固安装在凹坑内(强力胶粘接)，设备安装在支架上并盖住磁钢，使得磁钢的位置对准设备内部的干簧管，选择合适的距离使得设备安装在支架上后磁钢可以使设备内部的干簧管吸合，形成检测通路如图1所示。当设备被拆除时，则设备离开安装支架，干簧管离开磁钢到达失效距离，干簧管断开，形成检测断路如图2所示。内部低功耗CPU可以检测到这种通断变化，实现拆机检测和报警的功能。
本发明的零功耗待机防拆防剪汽车电子设备电源管理模块相对于现有技术具有的有益效果1、汽车电子设备在待机运行是不消耗蓄电池的存储电能，即零功耗依赖；2、 运行时根据需要主动切除主电源，进入零功耗依赖的待机运行；3、在零功耗依赖的待机运行时，实现设备的剪线或非法移除连接电缆的检测并启动主设备报警；4、在零功耗依赖的待机运行时，实现设备的非法拆机的检测并启动主设备报警；5、在零功耗依赖的待机运行时，实现设备定时启动运行数据采集及传输。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种零功耗待机防拆防剪汽车电子设备电源管理模块，包括一次性高能电池，极低功耗运行的嵌入式单片机(MCU)，低功耗LD0，主电源DC/DC，后备电源LD0，磁保持继电器， 主控高性能CPU，可充电后备电池，通信光耦，包含电阻回环线的连接电缆，设备内部的干簧管，嵌有磁钢的设备安装支架；所述一次性高能电池、低功耗LD0、磁保持继电器、通信光耦、设备内部的干簧管均与极低功耗运行的嵌入式单片机(MCU)直接相连；所述电阻回路线通过电缆接插件与极低功耗运行的嵌入式单片机(MCU)相连；所述主电源DC/DC，后备电源LDO分别与磁保持继电器相连；所述磁保持继电器还连接可充电后备电池、低功耗LDO ； 所述通信光耦还连着所述主控高性能CPU ；所述嵌有磁钢的设备安装支架与设备内部的干簧管成对设置。
2.根据权利要求1所述的零功耗待机防拆防剪汽车电子设备电源管理模块，其特征在于，所述模块在待机运行时对外部供电的零功耗依赖。
3.根据权利要求1所述的零功耗待机防拆防剪汽车电子设备电源管理模块，其特征在于，所述模块采用双刀双掷磁保持继电器进行主电源的投切。
4.根据权利要求1所述的零功耗待机防拆防剪汽车电子设备电源管理模块，其特征在于，所述模块待机时采用电阻回环线进行剪线和非法移除线缆的检测。
5.根据权利要求1所述的零功耗待机防拆防剪汽车电子设备电源管理模块，其特征在于，所述模块使用磁钢和干簧管配合进行设备的拆机检测。
全文摘要
本发明公开了一种零功耗待机防拆防剪汽车电子设备电源管理模块，包括一次性高能电池，极低功耗运行的嵌入式单片机(MCU)，低功耗LDO，主电源DC/DC，后备电源LDO，磁保持继电器，主控高性能CPU，可充电后备电池，通信光耦，包含电阻回环线的连接电缆，设备内部的干簧管，嵌有磁钢的设备安装支架；应用本发明，可以使车辆上在熄火状态下需要运行的汽车电子设备(如GPS/GPRS定位传输管理装置)在汽车熄火时的待机状态不再消耗汽车蓄电池的存储电能，待机状态具备定时启动设备运行功能，同时具备在待机状态下检测人为非法移除电缆、剪线、拆除设备等功能。
文档编号H02J9/06GK102211553SQ20101013823
公开日2011年10月12日 申请日期2010年4月2日 优先权日2010年4月2日
发明者徐春茂, 朱明 , 林万才 申请人:苏州千里马电子科技有限公司