电压切换输出装置及方法与流程

本发明涉及汽车紧急救援启动装置技术领域，具体而言，涉及一种电压切换输出装置及方法。

背景技术：

为了使静止的发动机进入工作状态，必须先用外力转动发动机曲轴，使活塞开始上下运动，气缸内吸入可燃混合气，然后依次进入后续的工作循环，所依靠的外力来启动静止的发动机就是发动机启动系统产生的。

目前几乎所有汽车的发动机启动系统均采用电力起动机来实现发动机的启动，而电力起动机的电力来源就是汽车的电瓶。基于一些情况，例如驾驶员停车后忘记关闭电源，而把汽车电瓶的电力消耗至无法发动电力起动机的低电量时，便需要紧急救援起动器，以通过紧急救援起动器重新起动汽车的电力起动机。然而汽车的电力起动机的工作电压可分为两种类型，例如：12v和24v。因此，使用紧急救援起动器时，需要首先去确定工作电压是12v还是24v，以便于紧急救援起动器配合输出匹配的电压值来实现重新起动汽车的电力起动机。但确定工作电压是12v还是24v时，无疑浪费了汽车的救援时间，降低了汽车的救援效率。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电压切换输出装置及方法，以改善上述缺陷。

本发明的实施例通过以下方式实现：

第一方面，本发明实施例提供一种电压切换输出装置，所述电压切换输出装置包括：至少两个电池、输出切换模块和主控模块。每个所述电池均和相邻的所述电池串联构成电池组，所述电池组的正极与所述输出切换模块耦合，所述输出切换模块用于耦合外部负载的正极，所述电池组的负极用于耦合所述外部负载的负极，所述主控模块与所述输出切换模块耦合，所述主控模块用于分别耦合所述外部负载的正极和负极。所述主控模块，用于判断所述外部负载的匹配电压为第一电压或第二电压，当为所述第一电压，控制所述输出切换模块的输出由所述电池组获取的所述第一电压至所述外部负载，当为所述第二电压，控制所述输出切换模块将由所述电池组获取的所述第一电压降压为所述第二电压，以使所述输出切换模块将所述第二电压输出至所述外部负载。

第二方面，本发明实施例提供一种电压切换输出方法，所述电压切换输出方法应用于所述的电压切换输出装置的主控模块。所述电压切换输出方法包括：获取外部负载的匹配电压；判断所述外部负载的匹配电压为第一电压或第二电压，当为所述第一电压，控制输出切换模块的输出由电池组获取的所述第一电压至所述外部负载，当为所述第二电压，控制所述输出切换模块将由所述电池组获取的所述第一电压降压为所述第二电压，以使所述输出切换模块将所述第二电压输出至所述外部负载。

本发明实施例的有益效果是：

主控模块通过自动判断外部负载的匹配电压是第一电压或第二电压。当判定匹配电压是第一电压时，主控模块便控制输出切换模块直接输出由电池组获取的第一电压至外部负载。而当判定匹配电压是第二电压时，主控模块便控制输出切换模块将由电池组获取的第一电压降压为第二电压，以使输出切换模块将第二电压输出至外部负载。通过主控模块自动判断和控制输出，电压切换输出装置可直接耦合到汽车的电力起动机来实现重启电力起动机，使得汽车的救援时间进一步缩短，增加了汽车的救援效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1示出了本发明实施例提供的一种电压切换输出系统的结构框图；

图2示出了本发明实施例提供的一种电压切换输出装置的第一结构框图；

图3示出了本发明实施例提供的一种电压切换输出装置的第二结构框图；

图4示出了本发明实施例提供的一种电压切换输出装置的第三结构框图；

图5出了本发明实施例提供的一种电压切换输出方法的流程图

图标：10-电压切换输出系统；11-外部负载；100-电压切换输出装置；110-电池组；111-第一电池；112-第二电池；120-电池管理模块；121-第一电池管理单元；122-第二电池管理单元；130-主控模块；140-输出切换模块；141-直流降压器；150-保护模块。

具体实施方式

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本发明的第一实施例提供了一种电压切换输出系统10，该电压切换输出系统10包括：电压切换输出装置100和外部负载11。

电压切换输出装置100用于通过耦合外部负载11，来判断该外部负载11的适配电压为第一电压还是第二电压。其中，第一电压可以为24v，第二电压可以为12v，应当理解到，本实施例中的第一电压为24v和第二电压为12v为本发明的一种实施方式，并不作为对本发明的限定。当电压切换输出装置100判定外部负载11适配第一电压时，则输出适配的第一电压至该外部负载11，当电压切换输出装置100判定外部负载11适配第二电压时，则输出适配的第二电压至该外部负载11。

外部负载11可以为汽车的电力起动机。本实施例中，外部负载11根据实际型号的不同，所适配电压可以为第一电压或第二电压。当汽车的电瓶的电压过低，无法启动外部负载11时，外部负载11的正极和负极通过与电压切换输出装置100耦合，以获取适配自身的第一电压或第二电压，进而实现重新启动。

请参阅图2，本发明的第二实施例提供了一种电压切换输出装置100，该电压切换输出装置100包括：电池组110、电池管理模块120、主控模块130、输出切换模块140和保护模块150。

电池组110用于存储电能，并将存储的电能以第一电压输出至输出切换模块140。

电池管理模块120用于稳定电池组110的输出电压。

主控模块130用于判断外部负载11的匹配电压为第一电压或第二电压，当为第一电压，控制输出切换模块140的输出由电池组110获取的第一电压，当为第二电压，控制输出切换模块140将由电池组110获取的第一电压降压为第二电压。

输出切换模块140用于根据主控模块130的控制，将获取的第一电压通过保护模块150直接输出至外部负载11，或根据主控模块130的控制，将获取的第一电压降压为第二电压，并也将第一电压通过保护模块150输出至外部负载11。

保护模块150用于对电压切换输出装置100进行过压、欠压、短路和过温保护。

请参阅图3，电池组110的正极与输出切换模块140耦合，而电池组110的负极用于耦合外部负载11的负极。本实施例中，电池组110由至少两个电池构成，每个所述电池均和相邻的电池串联构成电池组110。

作为一种实施方式，为便于本发明的实施，电池的数量可以为两个，两个电池组110分别为第一电池111和第二电池112。第一电池111和第二电池112均为型号相同的锂电池，且第一电池111和第二电池112均输出12v的电压。第一电池111的负极与第二电池112的正极耦合，以实现第一电池111和第二电池112的串联构成电池组110。可以理解到，第一电池111的正极即为电池组110的正极，第二电池112的负极即为电池组110的负极。由于第一电池111和第二电池112串联，则第二电池112将12v的电压输出至第一电池111，并和第一电池111的输出的12v电压形成叠加，故第一电池111的正极将24v的第一电压输出至输出切换模块140。

请参阅图4，电池管理模块120通过与电池组110中每个电池的正极和负极均耦合，以实现稳定每个电池的输出电压。具体的，电池管理模块120包括至少两个电池管理单元，电池管理单元的数量和电池数量匹配，每个电池管理单元均分别与对应的电池的正极和负极耦合，以实现每个电池管理单元均能够稳定对应的电池的输出电压。可以理解到，电池数量为两个，即电池管理单元的数量也为两个，两个电池管理单元分别为第一电池管理单元121和第二电池管理单元122。第一电池管理单元121分别与第一电池111的正极和负极耦合，而第二电池管理单元122分别与第二电池112的正极和负极耦合。

第一电池管理单元121可以为集成电路芯片，第一电池管理单元121通过与第一电池111的耦合，第一电池管理单元121能够采集第一电池111的正极和负极之间的电压差。第一电池管理单元121解析该电压差的值则能够判断电压差是否为稳定的12v。当为12v时，第一电池管理单元121则不介入对第一电池111的调节。当不为12v时，第一电池管理单元121则也通过与第一电池111的耦合来调节第一电池111的输出电压，以使第一电池111和第二电池112串联后，电池组110能够稳定的输出24v的第一电压。

第二电池管理单元122也可以为集成电路芯片，第二电池管理单元122通过与第二电池112的耦合，第二电池管理单元122能够采集第二电池112的正极和负极之间的电压差。第二电池管理单元122解析该电压差的值则能够判断电压差是否为稳定的12v。当为12v时，第二电池管理单元122则不介入对第二电池112的调节。当不为12v时，第二电池管理单元122则也通过与第二电池112的耦合来调节第二电池112的输出电压，以使第二电池112和第一电池111串联后，电池组110能够稳定的输出24v的第一电压。

主控模块130可以为集成电路芯片，其具有信号处理能力。其中，主控模块130可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

主控模块130的del+端口可以通过保护模块150耦合到外部负载11的正极，而主控模块130的del-端口可以通过保护模块150耦合到外部负载11负极，故在电压切换输出装置100耦合外部负载11时，主控模块130通过del+端口和del-端口能够与外部负载11进行通信，以判断该外部负载11的匹配电压是第一电压，还是第二电压。

主控模块130的驱动端口可以与输出切换模块140耦合，其中，主控模块130的cl1端口可以与输出切换模块140的第一控制端耦合，主控模块130的cl2端口可以与输出切换模块140的第二控制端耦合。当主控模块130判定外部负载11的匹配电压为第一电压时，主控模块130根据预设控制程序生成控制信号至输出切换模块140的第一控制端，以使输出切换模块140将由电池组110获取到的第一电压直接输出至保护模块150，以通过保护模块150将第一电压输出至外部负载11。当主控模块130判定外部负载11的匹配电压为第二电压时，主控模块130则也根据预设控制程序生成控制信号分别至输出切换模块140的第一控制端和第二控制端，以控制输出切换模块140将由电池组110获取到的第一电压降为第二电压，并将第二电压通过保护模块150输出至外部负载11。其中，主控模块130生成的控制信号为高电平信号。

本实施例中，主控模块130通过保护模块150分别耦合到外部负载11的正极和负极后，主控模块130还能够监测外部负载11是否获取到了第一电压或第二电压。具体的，主控模块130判断在预设时长内，监测通过保护模块150与外部负载11的正极的耦合处是否获取到第一电压或第二电压。其中，预设时长可以为3分钟。若在预设时长内获取到第一电压，则主控模块130判定目前的外部负载11还处于耦合状态，进而继续输出控制信号至输出切换模块140的第一控制端，以控制输出切换模块140继续将第一电压输出，以使电池组110继续给外部负载11供电。若在预设时长内获取到第二电压，则主控模块130也判定目前的外部负载11还处于耦合状态，进而继续输出控制信号分别至输出切换模块140的第一控制端和第二控制端，以控制输出切换模块140继续将降压后的第二电压输出，以使电池组110继续给外部负载11供电。若在预设时长内未获取到第一电压，则主控模块130判定目前的外部负载11已经断开，进而停止输出控制信号至输出切换模块140的第一控制端，以使输出切换模块140中断输出第一电压，进而电池组110则停止给外部负载11供电。若在预设时长内未获取到第二电压，则主控模块130判定目前的外部负载11也已经断开，进而停止将控制信号分别输出至输出切换模块140的第一控制端和第二控制端，以使输出切换模块140中断对第一电压的降压，以及中断对第二电压的输出，进而电池组110便停止给外部负载11供电。

如图4所示，输出切换模块140分别与电池组110的正极、保护模块150和主控模块130耦合。本实施例中，输出切换模块140可以为直流降压器141，即直流降压器141的输入端与电池组110的正极耦合，直流降压器141的输出端与保护模块150耦合，直流降压器141的第一控制端与主控模块130的cl1端口耦合，直流降压器141的第二控制端与主控模块130的cl2端口耦合。

直流降压器141在初始状态为禁能状态，即直流降压器141的输入端虽然能够获取到第一电压，但直流降压器141不对第一电压进行降压处理，且直流降压器141的内部回路断开，进而直流降压器141在初始状态不输出第一电压或第二电压。本实施例中，直流降压器141的根据第一控制端是否获取到控制信号来判断是否输出电压，而直流降压器141的根据第二控制端是否获取到控制信号来判断是否将电压升压输出。当直流降压器141的第一控制端获取到主控模块130输出的控制信号时，直流降压器141根据第一控制端获取到的该控制信号，将自身的状态由初始状态改变为直接输出状态。故直流降压器141在获取到电池组110输入的第一电压后，直流降压器141能够将该第一电压直接输出至保护模块150，以通过该保护模块150将第一电压输出至外部负载11。当直流降压器141的第一控制端和第二控制端均获取到主控模块130输出的控制信号时，直流降压器141根据第一控制端和第二控制端均获取到的该控制信号，将自身的状态由初始状态改变为降压输出状态。故直流降压器141在获取到电池组110输入的第一电压后，直流降压器141能够通过内部的降压电路将该第一电压降压至第二电压，并通过与保护模块150的耦合将降压后的第二电压输出至外部负载11。此外，此外，当直流降压器141的第一控制端未获取到控制信号后，直流降压器141由直接输出状态或降压输出状态均恢复到初始状态。

保护模块150为集成电路芯片，并耦合在电压切换输出装置100的回路中。具体的，保护模块150的一端分别与输出切换模块140、主控模块130和电池组110的负极耦合，保护模块150的另一端则分别与外部负载11的正极和外部负载11的负极耦合。当保护模块150监测到过压、欠压、短路或过温时，保护模块150则切断耦合到外部负载11的回路，以实现对电压切换输出装置100中各模块的保护。

请参阅图5本发明实施例提供了一种电压切换输出方法，电压切换输出方法应用于电压切换输出装置中的主控模块。具体的，电压切换输出方法包括：步骤s100、步骤s200、步骤s300和步骤s400。

步骤s100：获取外部负载的匹配电压。

步骤s200：判断所述外部负载的匹配电压为第一电压或第二电压，当为所述第一电压，控制输出切换模块的输出由电池组获取的所述第一电压至所述外部负载，当为所述第二电压，控制所述输出切换模块将由所述电池组获取的所述第一电压降压为所述第二电压，以使所述输出切换模块将所述第二电压输出至所述外部负载。

步骤s300：判断在预设时长内，与所述外部负载的正极的耦合处是否获取到所述第一电压或所述第二电压。

步骤s400：若获取到所述第一电压，控制所述输出切换模块保持输出所述第一电压，若未获取到所述第一电压，控制所述输出切换模块终止输出所述第一电压，若获取到所述第二电压，控制所述输出切换模块保持输出所述第二电压，若未获取到所述第二电压，控制所述输出切换模块终止输出所述第二电压。

可以理解到，本实施例所述的电压切换输出方法可参阅上述的装置。为便于描述的简洁，在此不做过多累述。

综上所述，本发明实施例提供了一种电压切换输出装置及方法。其中，装置包括：至少两个电池、输出切换模块和主控模块。每个电池均和相邻的电池串联构成电池组，电池组的正极与输出切换模块耦合，输出切换模块用于耦合外部负载的正极，电池组的负极用于耦合外部负载的负极，主控模块与输出切换模块耦合，主控模块用于分别耦合外部负载的正极和负极。

主控模块通过自动判断外部负载的匹配电压是第一电压或第二电压。当判定匹配电压是第一电压时，主控模块便控制输出切换模块直接输出由电池组获取的第一电压至外部负载。而当判定匹配电压是第二电压时，主控模块便控制输出切换模块将由电池组获取的第一电压降压为第二电压，以使输出切换模块将第二电压输出至外部负载。通过主控模块自动判断和控制输出，电压切换输出装置可直接耦合到汽车的电力起动机来实现重启电力起动机，使得汽车的救援时间进一步缩短，增加了汽车的救援效率。

对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。