一种双电池低功耗控制器电路的制作方法

本实用新型涉及车载电源技术领域，尤其涉及一种双电池低功耗控制器电路。

背景技术：

现有技术中，汽车上通常安装有蓄电池(称主电池)、发电机，来对汽车的各个电器部件进行供电。发动机不发动时，由蓄电池对电器供电。发动后，发电机对电器供电，并对蓄电池进行充电。在实际使用时，常常会出现忘记关闭用电器或者增加用电器导致蓄电池电量过低后不能再次启动发动机或者部分电器无法正常工作。为了解决这个问题，需要增加一个附加蓄电池(称为付电池)，并设计有双电池控制电路方案，双电池控制电路控制付电池的充电与放电。

但是实际应用中，传统的双电池控制器的功耗较大，经常出现控制器将付电池中的电或主电池的电耗光的情况，无法确保汽车用电的正常供应。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种双电池低功耗控制器电路，采用低功耗单片机和低功耗继电器，最低限度的消耗电池的电量，从而保证主电池的电量确保汽车的启动。

本实用新型采取如下技术方案实现：

一种双电池低功耗控制器电路，包括第一采样单元，控制单元和开关选择单元，所述第一采样单元耦接主电池正极，用于采集主电池电压，所述控制单元用于基于主电池电压向开关选择单元的控制端发出控制信号，所述开关选择单元的输入和输出端分别耦接主电池和副电池，用于根据所述控制信号进行动作，以控制主电池与副电池进行并联连接或断开；其中，所述开关选择单元至少包括磁保持继电器。

进一步的，当第一采样单元采集的主电池电压大于预设阈值时，所述磁保持继电器控制主电池与副电池并联；当第一采样单元采集的主电池电压小于预设阈值时，所述磁保持继电器控制主电池与副电池断开。

汽车发电机和主电池之间并联，当发电机输出电压大于主电池电压，会给主电池充电，磁保持继电器触点闭合，副电池和主电池并联，副电池接受发电机对其充电。发电机输出电压下降到预设阈值时，继电器触点断开。主电池与副电池之间断开，外部用电电路只消耗副电池的电能，不消耗主电池电能。

进一步的，所述第一采样单元至少包括串联的电阻r12和r13，以及，用于第一采集单元采样电压的保护和滤波的稳压管d7和电容c6。

更进一步的，还包括耦接副电池正极的第二采集单元，所述第二采集单元至少包括串联的电阻r8和r9，以及，用于第二采集单元采样电压的保护和滤波的稳压管d10和电容c1。

第一采样单元和第二采样单元使用分压电阻采集主电池和副电池的电压，控制单元的单片机基于采集的主电池的电压，控制磁保持继电器使主电池和副电池断开或者并联。稳压管d7、d10、c6和c1作为保护电路用于采样电压防反和滤波。

进一步的，控制单元为单片机ic1，其信号输入引脚耦接所述采样单元的输出端,信号输出引脚耦接开关选择单元。

单片机采用低功耗，高性能单片机，输入引脚分别输入主电池采样电压、副电池采样电压，输出控制信号至磁保持继电器。

进一步的，包括单片机供电单元，所述单片机供电单元包括二极管d1，d2和电源芯片u2，二极管d1的阳极耦接副电池正极，二极管d2的阳极耦接主电池正极，二极管d1和d2的阴极耦接电源芯片u2的电源输入端，电源芯片u2的电源输出端用于提供单片机工作电源。

主电池或者副电池的电压作为稳压电源芯片的输入电源，输入+12v电源，通过稳压电源芯片输出+5v，用于给单片机供电，

进一步的，开关选择单元还包括第一放大驱动模块和第二放大驱动模块，第一放大驱动模块和第二放大驱动模块的输入端分别耦接单片机的信号输出引脚，输出端分别耦接磁保持继电器的控制引脚；所述第一放大驱动模块至少包括三极管q2、电阻r2、r4，电阻r4的一端耦接单片机的第一信号输出引脚，另一端和电阻r2的一端耦接三极管q2的基极，电阻r2的另一端和三极管q2的发射极耦接地，三极管q2的集电极耦接磁保持继电器的第一控制引脚；所述第二放大驱动模块至少包括三极管q3、电阻r1、r14,电阻r14的一端耦接单片机的第二信号输出引脚，另一端和电阻r1的一端耦接三极管q3的基极，电阻r1的另一端和三极管q3的发射极耦接地，三极管q3的集电极耦接磁保持继电器的第二控制引脚。

两个放大驱动模块用于将控制单元输出的信号放大并转化为脉冲信号驱动磁保持继电器动作。

进一步的，还包括手动选择单元，手动选择单元耦接单片机的输入引脚，至少包括开关k1,用于控制主电池与副电池并联连接或断开。

开关k1用于输入单片机手动控制信号，控制单片机并输出相应的控制信号控制磁保持继电器闭合，使主电池和副电池之间并联或断开。

进一步的，还包括用于指示主电池电源状态的第一测试指示单元、用于指示副电池电源状态第二测试指示单元和电流检测指示单元，所述第一测试指示单元至少包括串联的发光二极管d11和电阻r10，第二测试指示单元至少包括串联的发光二极管d4和电阻r15。所述电流检测指示单元至少包括电流检测模块r20和显示接口j10，所述电流检测模块的r20的输入分别耦接主电池和副电池的负极，输出耦接显示接口j10，所述显示接口j10用于耦接用于显示主电池和/或副电池参数的外部显示装置。

发光指示灯指示当前主副电池的电源状态，在没电或者电源线连接不好时，及闪烁提示相应状态。电流检测模块r20用于检测主电池和副电池的电流，并将检测参数通过通过显示接口j10发送至外部显示装置，并使其直观的显示出来。

进一步的，还包括用于提示电源状态的报警单元，所述报警单元至少包括耦接蜂鸣器b1及用于驱动蜂鸣器b1的三极管q5。

若控制单元检测主电池或者副电池电量不足，蜂鸣器会发出警告提示。

本实用新型具有如下技术优点或有益效果：

1、采用低功耗的磁保持继电器，可以使双电池控制器功耗极低，极小的消耗电池电量。

2、在汽车发动后，通过双电池控制器使主电池和副电池并联，给主副电池充电，汽车熄火后，通过双电池控制器使主电池和副电池断开，使外部用电电路仅通过副电池供电，不消耗主电池电能，保证汽车的正常启动。

3、在主电池电量不足时，通过副电池向主电池供电保证汽车的正常启动。

4、可通过手动开关控制汽车主电池和副电池并联和断开。

5、可对主副电池的电量及输出电源状态进行监控和报警，及时发现异常。

附图说明

图1为本实用新型双电池低功耗控制器电路的模块组成和连接关系示意图；

图2为本实用新型双电池低功耗控制器电路的采样单元实施例的电路原理图；

图3为本实用新型双电池低功耗控制器电路的控制单元实施例的电路原理图；

图4为本实用新型双电池低功耗控制器电路的手动选择单元实施例的电路原理图；

图5为本实用新型双电池低功耗控制器电路的第一测试指示单元和第二测试指示单元实施例的电路原理图；

图6为本实用新型双电池低功耗控制器电路的电流检测指示单元实施例的电路原理图；

图7为本实用新型双电池低功耗控制器电路的报警单元实施例的电路原理图；

图8为本实用新型双电池低功耗控制器电路的单片机供电单元实施例的电路原理图；

图9为本实用新型双电池低功耗控制器电路的开关选择单元实施例的电路原理图。

具体实施方式

为了便于本领域人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明，下述仅是示例性的，不限定本实用新型的保护范围。

如图1所示，为本实用新型一种双电池低功耗控制器电路的组成和连接关系示意图，在一个实施例中，包括耦接的第一采样单元，控制单元和开关选择单元，第一采样单元耦接主电池正极，用于采集主电池电压，控制单元用于基于主电池电压向开关选择单元的控制端发出控制信号，开关选择单元的输入端耦接主电池正极，输出端耦接副电池正极，用于根据所述控制信号进行动作，以控制主电池与副电池的正极进行并联连接或断开；其中，开关选择单元至少包括磁保持继电器。

还包括手动选择单元、第二采样单元、单片机供电单元和电流检测指示单元。手动选择单元可以通过闭合和断开开关从而控制主电池与副电池并联或者断开。第二采样单元耦接副电池正极，用于采集副电池电压。单片机供电单元为控制单元提供稳定的工作电压。还包括指示单元和报警单元，其中电流检测指示可检测主电池和副电池的电流值，并通过显示接口耦接外部显示设备，显示主电池和/或副电池参数。报警单元还可以在电池电压电量低或者主电池和副电池与接线端接触不好时蜂鸣器报警。由于磁保持继电器的开关状态是有脉冲信号触发完成，通常触点处于保持状态时，线圈不需要继续通电，仅靠永久磁铁的磁力就能维持继电器的状态不变，所以其功耗低，对于电池的电量消耗极低，解决了双电池低控制器普遍存在耗电量大的问题。

下面结合图2-图9所示的具体实施例对本实用新型一种双电池低功耗控制器电路进行进一步详细说明。

如图2所示，为本实用新型一种双电池低功耗控制器电路的第一采样单元和第二采样单元，电阻r12的一端作为第一采样单元输入端输入主电池电压power_in，电阻r12的另一端、电阻r13的一端、稳压管d7的阴极和电容c6的一端作为第一采样单元输出端输出主电池采样电压ad_main至控制单元。电阻r8的一端作为第二采样单元输入端输入副电池电压fbat_in，电阻r8的另一端、电阻r9的一端、稳压管d10的阴极和电容c1的一端作为第二采样单元的输出端输出副电池采样电压ad_fu至控制单元。主电池采样电压ad_main和副电池采样电压ad_fu分别是主电池电压和副电池电压通过电阻分压得到。

具体的，r8和r12的阻值为68kω，稳压管d7和d10的型号为5v0，电容c1和c6的容值为100nf。

如图3所示，为本实用新型一种双电池低功耗控制器电路的控制单元，在本发明的一个实施例中，单片机ic1的3脚输入ad_fu,5脚输入ad_main,16脚和14脚输出电平信号至开关选择单元。

单片机ic1的10脚还耦接图4所示的手动选择单元，手动选择单元包括开关k1和电阻r5，k1的一个引脚耦接地，另一个引脚和电阻r5的一端耦接单片机ic1的引脚10，电阻r5的另一端耦接电源vcc。6脚和7脚耦接开关选择单元的第一测试指示单元和第二测试指示单元，如图5所示，电阻r10和r15的一端耦接地，电阻r10和r15的另一端分别耦接发光二极管d11和d4的阴极，发光二极管的阳极分别连接单片机ic1的引脚6和引脚7，分别对应主电池的指示灯信号和副电池的指示灯信号。12脚耦接指示单元，如图6所示。13脚耦接报警单元，如图7所示，报警单元包括蜂鸣器b1，电阻r6，三极管q5，电阻r6的一端耦接单片机ic1的引脚12，另一端耦接三极管q5的基极，三极管q5的集电极耦接蜂鸣器b1的2脚，发射极耦接地，蜂鸣器b1的1脚耦接+12v电源。

具体的，单片机型号为ht66f0031，是低功耗高性能的flashmcu。

如图8所示，为本实用新型一种双电池低功耗控制器电路的单片机供电单元，电源芯片u2的输入耦接电容c2的正极，电容c4的一端和电阻r11的一端，输出耦接电容c5的一端和电容c3的正极，电阻r11的另一端耦接二极管d1的阴极和d2的阴极，二极管d1的阳极耦副电池电压fbat_in，二极管d2的阳极耦接主电池电压power_in，即电源芯片u2的电源输入在主电池或者副电池任一个有电的情况下，都能工作输出+5v稳压电源用于单片机供电。

具体的，电源芯片u2的型号为me6209。

如图9所示，为本实用新型一种双电池低功耗控制器电路的开关选择单元，开关选择单元的第一放大驱动模块和第二放大驱动模块用于分别控制磁保持继电器j7的控制引脚。第一放大驱动模块电阻r4的一端耦接单片机的引脚14，另一端和电阻r2的一端耦接三极管q2的基极，电阻r2的另一端和三极管q2的发射极耦接地，三极管q2的集电极耦接磁保持继电器j7的引脚3。第二放大驱动模块的电阻r14的一端耦接单片机的引脚16，另一端和电阻r1的一端耦接三极管q3的基极，电阻r1的另一端和三极管q3的发射极耦接地，三极管q3的集电极耦接磁保持继电器j7的引脚1，磁保持继电器j7的引脚2耦接+12v，引脚4和引脚5分别耦接主电池电压power_in和副电池电压fbat_in。

具体的，磁保持继电器j7的型号为hfe22-a-12。

在本发明的一个实施例中，单片机ic1检测主电池。汽车发电机和主电池并联，外部用电设备接在副电池上。采样单元通过分压电阻，采集主电池输入电压power_in，输出主电池采样电压ad_main至控制单元。当汽车发动后，汽车发电机发电后输出电压升高14.5v，大于蓄电池电压12v，发电机对主电池充电，采样单元采集的主电池输出电压大于13.2v时，控制单元发出低电平信号，经过第一放大驱动模块为一个脉冲信号，输出给磁保持继电器线圈的第一控制引脚，磁保持继电器触点闭合，主电池与副电池并联，副电池也接受发电机对其充电。汽车熄火后，发电机不再发电，采样单元采集的主电池电压小于12.8v，则控制单元发送低电平信号，经第二放大驱动模块转换为脉冲信号，控制磁保持继电器线圈的第二控制引脚，继电器触点断开，主电池与副电池之间断开，外部用电设备仅消耗副电池的电能。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。