启动电源的制作方法

本申请涉及车辆电源技术领域，特别涉及一种启动电源。

背景技术：

目前，市面上的机动车辆(例如汽车)的启动电源一般都是针对12V或 24V的机动车的启动而设计的，没有针对更高电压的发动机应用产品(例如某些型号的坦克装甲车)的启动电源。此外，现有的启动电源一般仅能输出特定电压值，从而只能启动特定规格的发动机，而不能启动不同规格的发动机，适用范围不够广泛。

技术实现要素：

本申请提供一种启动电源，能够适应于不同的启动电压需求而输出多种不同的启动电压，从而使所述启动电源能够广泛应用到不同的车辆中，并方便用户使用。

一种启动电源，包括：

供电组件，包括串联的N组电池模块；

开关组件，包括M个开关模块，每一所述开关模块与所述N组电池模块中的至少一组电池模块对应连接，所述开关模块用于将相应的电池模块接入至一电压输出电路中；以及

控制单元，与所述开关组件的M个开关模块分别电连接，用于根据所述启动电源所应用的车辆的启动装置所需要的预设启动电压来控制所述M个开关模块的开关状态，在所述M个开关模块的开关控制下，所述N组电池模块中的部分或全部电池模块接入至所述电压输出电路中，使所述电压输出电路输出所述预设启动电压，以启动所述车辆。

本申请的启动电源通过采用多个开关模块控制供电组件的各组电池模块与电压输出电路的连接状态，从而使所述启动电源能够适应于不同的电压需求而输出多种不同的启动电压，以启动所述启动电源所应用的车辆，从而使所述启动电源能够广泛应用到不同的车辆中，方便用户使用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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。

图1是本申请提供的一种启动电源的结构模块示意图，所述启动电源包括供电组件以及开关组件。

图2是本申请第一实施方式提供的供电组件与开关组件的连接结构示意图。

图3是本申请第二实施方式提供的供电组件与开关组件的连接结构示意图。

图4是本申请第三实施方式提供的供电组件与开关组件的连接结构示意图。

图5是图1所示的启动电源的另一种结构模块示意图。

图6是图1所示的启动电源的又一种结构模块示意图。

主要元件符号说明

启动电源 100

电压输出电路 10

第一输出端 11

第二输出端 12

供电组件 20

电池模块 21、B1～BN

第一电极端 211

第二电极端 212

串联子电路 23

开关组件 30、30’

开关模块 K1～KM

第一开关单元 K11～KM1

第二开关单元 K21～KM2

控制单元 40

电路基板 50

电池电压检测电路 51

电池充电电路 52

电池温度检测电路 53

电池均衡电路 54

集成电路板 55

输出接口 551

启动电压检测电路 56

启动装置 201

电瓶 202

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

图1是本申请提供的一种启动电源100的结构模块示意图。所述启动电源100能够适应于不同的启动电压需求而输出多种不同的启动电压，以启动所述启动电源100所应用的车辆，从而使所述启动电源100能够广泛应用到不同的车辆中，并方便用户使用。在本实施方式中，所述启动电源100可应用于机动车辆中，所述机动车辆可为电动汽车、坦克装甲车等。

如图1所示，所述启动电源100至少包括供电组件20、开关组件30以及控制单元40。在本实施方式中，所述供电组件20包括串联的N组电池模块21，每组电池模块21可包括一个或多个储能单元。其中，所述电池模块21 在包括多个储能单元时，所述电池模块21的多个储能单元串联或并联。

所述储能单元可采用时下主流的能源模块，例如，铅酸电池、镍氢电池、磷酸铁锂电池、钴酸锂电池、钛酸锂电池、超级电容动力电池、锂离子电容器、或其他能够储存或提供电能供给的能源模块。

所述开关组件30包括M个开关模块，每一所述开关模块与所述N组电池模块21中的至少一组电池模块对应连接，所述开关模块用于将相应的电池模块接入至一电压输出电路10中，即，通过控制所述开关模块的开关状态可控制相应的电池模块与所述电压输出电路10的电连接状态。

所述控制单元40与所述开关组件30的M个开关模块分别电连接，所述控制单元40用于根据所述启动电源100所应用的车辆的启动装置所需要的预设启动电压来控制所述M个开关模块的开关状态，在所述M个开关模块的开关控制下，所述N组电池模块中的部分或全部电池模块21接入至所述电压输出电路10中，使所述电压输出电路10输出所述预设启动电压，以启动所述车辆。在本实施方式中，所述开关状态包括导通状态和断开状态。

在本实施方式中，所述启动电源100还包括电池电压检测电路51，所述电池电压检测电路51与各组电池模块21电连接，用于实时地检测各组电池模块21的剩余电压。在本实施方式中，所述控制单元40还与所述电池电压检测电路51电连接，所述控制单元40具体用于根据检测到的各组电池模块 21的剩余电压以及所述预设启动电压来控制所述M个开关模块的开关状态，使所述电压输出电路10输出所述预设启动电压。

图2是本申请第一实施方式提供的供电组件20与开关组件30的连接结构示意图。在所述第一实施方式中，所述电压输出电路10包括第一输出端11 和第二输出端12。所述供电组件20包括N组电池模块B1～BN，所述N组电池模块B1～BN按次序串联，每一所述电池模块B1～BN均包括第一电极端211 和第二电极端212，所述供电组件20中的第1组电池模块B1的第一电极端 211与所述第一输出端11电连接。其中，如图2所示，所述第一输出端11可为负极输出端，所述第二输出端12可为正极输出端，相应地，所述第一电极端211可为负极端，所述第二电极端212可为正极端。可以理解的是，所述第一输出端11也可为正极输出端，所述第二输出端12可为负极输出端，相应地，所述第一电极端211可为正极端，所述第二电极端212可为负极端。

所述开关组件30包括M个开关模块K1～KM，在所述第一实施方式中，所述开关模块的数量M与所述电池模块21的数量N相等，即M＝N。所述M 个开关模块K1～KM按次序与所述N组电池模块B1～BN一一对应连接，每一所述开关模块K1～KM电连接于相应的电池模块21的第二电极端212以及所述第二输出端12之间。

在所述第一实施方式中，所述开关组件30中的第1个开关模块K1在处于导通状态时，所述供电组件20中的第1组电池模块B1接入至所述电压输出电路10中。所述开关组件30中的第m个开关模块Km在处于导通状态时，所述供电组件20中的第1至m组电池模块B1～Bm同时接入至所述电压输出电路10中，其中，m、M、N均为整数，且1<m<＝M＝N。

在所述第一实施方式中，所述控制单元40可根据实际启动电压需求以及各组电池模块21的剩余电压导通其中一个开关模块，以使所述电压输出电路 10输出相应的启动电压，其中，所述电压输出电路10输出的电压等于接入至所述电压输出电路10中的电池模块的剩余电压之和。

在所述第一实施方式中，所述启动电源100的N组电池模块串联，且N 组电池模块之间直接进行物理连接，通过采用M个开关模块从N组电池模块之间的不同串联位置选取电压，可实现多种不同的启动电压输出。

在所述第一实施方式中，所述供电组件20在所述开关组件30的开关控制下在所述电压输出电路10中输出的电压值至少可包括48V、24V和12V，以便所述启动电源100能够应用到目前市面上的48V、24V或12V机动车中。

例如，假设各组电池模块B1～BN的平均电压均为12V，当导通开关模块K1时，只有所述电池模块B1被接入至所述电压输出电路10中，所述电压输出电路10可输出12V的电压。当导通开关模块K2时，所述电池模块B1～B2 被接入至所述电压输出电路10中，所述电压输出电路10可输出24V的电压。当导通开关模块K3时，所述电池模块B1～B3被接入至所述电压输出电路10 中，所述电压输出电路10可输出48V的电压。

又例如，当所述启动电源100在充满电之后被使用过一次或多次，导致所述电池模块B1～BN中的至少一个电池模块的剩余电压下降。假设电池模块 B1的剩余电压下降到2V，而电池模块B2的剩余电压下降到10V，其他电池模块的剩余电压不变，均为12V，当导通开关模块K5时，所述电池模块B1～B5 被接入至所述电压输出电路10中，所述电压输出电路10可输出48V的电压。

可以理解的是，所述供电组件20在所述开关组件30的开关控制下在所述电压输出电路10中还可输出其他的电压值，具体可根据实际使用需求来进行设定及控制，以便所述启动电源100能够应用到其他启动电压的机动车中，或者为其他用电设备供电。

在所述第一实施方式中，所述控制单元40在同一时刻至多导通所述M个开关模块K1～KM中的其中一个开关模块，也就是说，在所述启动电源100 工作过程中，至多只有其中一个开关模块被导通，而不会存在两个或两个以上的开关模块同时被导通的情况，以避免多个开关模块同时导通而导致部分电池模块短路，从而可以在确保电路安全的基础上，进一步确保所述电压输出电路10能够输出相应的电压。

图3是本申请第二实施方式提供的供电组件20与开关组件30’的连接结构示意图。在所述第二实施方式中，所述供电组件20包括N组电池模块 B1～BN，所述开关组件30’的每一所述开关模块均包括第一开关单元以及第二开关单元，其中，M个第一开关单元K11～KM1与所述N组电池模块B1～BN 串联，每一所述第一开关单元与相应的电池模块组成一串联子电路23，所述串联子电路23与相应的开关模块的第二开关单元并联。例如图3所示，开关模块K2与电池模块B2对应连接，所述开关模块K2包括第一开关单元K21 以及第二开关单元K22，所述第一开关单元K21与所述电池模块B2组成所述串联子电路23，所述串联子电路23与所述第二开关单元K22并联。可以理解的是，在所述串联子电路23包括两个或两个以上的电池模块时，该两个第一开关单元或两个以上的电池模块可看作是一个电池模块整体。

在所述第二实施方式中，所述第一开关单元K11～KM1在处于导通状态时，与所述第一开关单元对应的电池模组接入至所述电压输出电路10中。所述第二开关单元K12～KM2在处于导通状态时，与所述第二开关单元对应的串联子电路23短路，使相应的电池模组与所述电压输出电路10断开电连接。

在所述第二实施方式中，在所述启动电源100工作过程中，每一所述开关模块包括的其中一个开关单元处于导通状态，另一个开关单元处于断开状态，即，各个所述开关模块均有一个开关单元处于导通状态，且每一所述开关模块包括的第一开关单元与第二开关单元不同时处于导通状态，以避免同一开关模块的两个开关单元同时导通而导致电池模块短路，并避免同一开关模块的两个开关单元同时断开而导致所述电压输出电路10开路，从而可以在确保电路安全的基础上，进一步确保所述电压输出电路10能够输出相应的电压。

可以理解的是，在一种实施方式中，如图3所示，所述开关模块的数量 M与所述电池模块21的数量N相等，即M＝N，所述M个开关模块与所述N 组电池模块B1～BN一一对应连接。所述控制单元40可根据实际启动电压需求以及各组电池模块21的剩余电压来自由选择合适的电池模块，例如，选择剩余电压之和大致等于所述实际启动电压的电池模块，并通过导通与选择的电池模块对应的第一开关单元和与其他电池模块对应的第二开关单元，以及断开与选择的电池模块对应的第二开关单元和与其他电池模块对应的第一开关单元，从而可将选择的电池模块接入至所述电压输出电路10，使所述电压输出电路10输出相应的启动电压。

例如，当所述控制单元40同时选择电池模块B1、B3时，所述控制单元 40可同时导通第一开关单元K11、K31和第二开关单元K22、K42～KM2，并同时断开第二开关单元K12、K32和第一开关单元K21、K41～KM1，使电池模块B1、B3同时接入至所述电压输出电路10中，并使电池模块B2、B4～BM 同时与所述电压输出电路10断开连接，所述电压输出电路10输出的电压等于所述电池模块B1、B3的剩余电压之和。

在第三实施方式中，如图4所示，所述开关模块的数量M可以小于所述电池模块21的数量N，如此，所述N组电池模块B1～BN中的部分电池模块可以保持始终连接至所述电压输出电路10的状态，并在所述启动电源100工作时始终输出电压。所述控制单元40可根据实际启动电压需求、以及各组电池模块21的剩余电压来自由选择合适的电池模块。

例如，在图4中，电池模块B1始终连接至所述电压输出电路10中，电池模块B2与第一开关单元K11和第二开关单元K12对应连接，当所述控制单元40选择电池模块B2时，所述控制单元40可同时导通第一开关单元K11 和第二开关单元K22～KM2，并同时断开第二开关单元K12和第一开关单元 K21～KM1，使电池模块B2接入至所述电压输出电路10中，并使电池模块 B3～BM同时与所述电压输出电路10断开连接，所述电压输出电路10输出的电压等于所述电池模块B1、B2的剩余电压之和。

在所述第二、三实施方式中，所述启动电源100的N组电池模块串联，且N组电池模块之间通过第一开关单元进行物理连接，并通过第二开关单元与相应的电池模块并联，从而可根据电压输出需求选取相应的电压模块或电源模块的组合来输出电压。

在所述第二、三实施方式中，所述供电组件20在所述开关组件30的开关控制下在所述电压输出电路10中输出的电压值至少包括48V、24V和12V，以便所述启动电源100能够应用到目前市面上的48V、24V或12V机动车中。可以理解的是，所述供电组件20在所述开关组件30的开关控制下在所述电压输出电路10中还可输出其他的电压值，具体可根据实际使用需求来进行设定及控制，以便所述启动电源100能够应用到其他启动电压的机动车中，或者为其他电器或用电设备供电。

本申请实施例对所述开关模块K1～KM的具体结构不做限定，只要所述开关模块通过其开关状态能够控制相应的电池模块与所述电压输出电路10的电连接状态即可。例如，所述开关模块K1～KM可采用电子开关，例如三极管或者MOS管等，具体可参见相关技术，本申请对此不做详细介绍。

请参阅图5，所述启动电源100还包括与所述控制单元40电连接的电池充电电路52。在一种实施方式中，所述控制单元40还用于根据所述电池电压检测电路51实时检测到的各组电池模块21的剩余电压确定各组电池模块21 的充电优先级，并控制所述电池充电电路52按照确定的所述充电优先级给各组电池模块21充电，其中，剩余电压较低的电池模块的充电优先级高于剩余电压较高的电池模块的充电优先级。

可以理解的是，在所述一种实施方式中，针对图2所示的供电组件20与开关组件30的连接结构，由于第n(1<n<＝N)个开关模块Kn导通时，第1～n 组电池模块B1～Bn均被接入至所述电压输出电路10中，并同时进行放电，使得在所述启动电源100的工作过程中第n-1组电池模块Bn-1的使用频率会高于或等于第n组电池模块Bn的使用频率，且第n-1组电池模块Bn-1的放电量会大于或等于第n组电池模块Bn的放电量，因此，在实际充电过程中所述电池充电电路52会优先给第n-1组电池模块Bn-1充电。

所述控制单元40在确定所述充电优先级时，会先比较各组电池模块 B1～Bn的剩余电压，再根据比较结果确定所述充电优先级。例如，假设电池模块B1～BN在满电量的情况下具有相同的电池电压，在对各组电池模块 B1～BN充电前，所述控制单元40先比较电池模块B1、B2的剩余电压，若两者的剩余电压不一致，则控制所述电池充电电路52先对电池模块B1进行充电，直至电池模块B1的剩余电压与电池模块B2的剩余电压一致。若电池模块B1的剩余电压与电池模块B2的剩余电压一致，所述控制单元40继续将电池模块B1、B2的平均剩余电压或最低电压与电池模块B3的剩余电压作比较，若电池模块B1、B2的平均剩余电压或最低电压小于电池模块B3的剩余电压，则控制所述电池充电电路52对电池模块B1、B2同时进行充电，直至电池模块B1、B2的剩余电压与电池模块B3的剩余电压一致，以此类推。

可以理解的是，针对图2所示的供电组件20与开关组件30’的连接结构，由于在所述启动电源100的使用过程中可以自由选择将各组电池模块B1～BN 接入至所述电压输出电路10中，各组电池模块B1～BN的使用频率不确定，因此可直接优先对剩余电压较低的电池模块进行充电。

可选地，在另一种实施方式中，所述控制单元40还可用于控制所述电池充电电路52分别给各组电池模块B1～BN充电，直至各组电池模块B1～BN充满电。

本申请实施例对所述电池充电电路52的具体电路结构不做限定，只要所述电池充电电路52能够分别给各组电池模块21充电即可。例如所述电池充电电路52可包括多个充电子电路，每一充电子电路分别给一组或多组电池模块21充电，由于此部分不是本申请的重点，在本申请中不进行详细介绍。

请再次参阅图5，在一种实施方式中，所述启动电源100还可包括电池温度检测电路53以及电池均衡电路54，其中，所述电池温度检测电路53用于检测各组电池模块21的温度。所述电池均衡电路54电连接于各组电池模块 21，所述控制单元40与所述电池温度检测电路53以及电池均衡电路54分别电连接，所述控制单元40还用于根据各组电池模块21的温度，通过所述电池均衡电路54均衡控制各组电池模块21的工作状态，如此，某些电池模块 21在其温度过高时，即可通过所述电池均衡电路54的均衡控制而暂时关闭，以免影响所述供电组件20的使用性能。

例如，所述控制单元40可根据各组电池模块21的温度和剩余电压值等中的一种或多种参数，确定电池不平衡以及非安全或错误的运行环境，例如过压、欠压、过热等，并通过所述电池均衡电路54均衡控制所述供电组件20 的各组电池模块21的工作状态，例如开启某些温度较低和/或电压较高的充电电池，关闭某些温度较高和/或电压较低的充电电池，以对所述供电组件20 进行可控的保护性管理，保证所述供电组件20的安全可靠使用。

可以理解的是，所述电池温度检测电路53可与各组电池模块21设置在同一电路基板上，以便于更准确地检测相应的电池模块的温度。本申请实施例对所述电池温度检测电路53的具体电路结构不做限定，只要所述电池温度检测电路53能够分别检测各组电池模块21的温度即可。例如，所述电池温度检测电路53可包括多个温度检测子电路，每一充电子电路分别用于检测一组或多组电池模块21的温度。可以理解的是，所述充电子电路的数量也可与所述电池模块21的数量对应，以便有针对性地对相应的电池模块进行相应的温度检测。由于此部分不是本申请的重点，在本申请中不进行详细介绍。

本申请实施例对所述电池均衡电路54的具体电路结构不做限定，只要所述电池均衡电路54能够分别控制各组电池模块21的工作状态即可。例如，所述电池均衡电路54可包括多个均衡子电路，每一均衡子电路分别用于控制一组或多组电池模块21的工作状态，由于此部分不是本申请的重点，在本申请中不进行详细介绍。

可以理解的是，为了使所述启动电源100的结构紧凑，以减小所述启动电源100的体积，所述电池电压检测电路51、电池温度检测电路53、电池均衡电路54可集成于同一块电路基板50上。

在一种实施方式中，所述启动电源100还可包括至少一个输出接口551，所述启动电源100用于通过所述输出接口551为其他用电设备供电，例如为手机等电子设备充电、或者为照明设备、通信设备等供电，从而能够为用户提供便利，提升用户使用体验。其中，当启动电源100包括多个输出接口551 时，多个输出接口551可设置在集成电路板55上，以便减小所述多个输出接口551所需要占用的空间。

所述输出接口551至少包括USB接口，例如5V3A的USB接口、5V2A 的USB接口、QC3.0的USB接口等，其中，所述USB接口的具体规格可根据实际使用情况进行设置，在此不进行具体限定。

在所述一种实施方式中，所述控制单元40还可根据检测到的各组电池模块21的剩余电压以及所述其他用电设备所需要的工作电压来控制所述M个开关模块的开关状态，使所述电压输出电路10输出所述工作电压。

在一种实施方式中，如图6所示，所述车辆还可包括与启动装置201电连接的电瓶202，所述启动电源100还包括启动电压检测电路56，所述启动电压检测电路56与所述电瓶202电连接，用于检测所述电瓶202的电压。所述控制单元40与所述启动电压检测电路56电连接，所述控制单元40用于接收所述启动电压检测电路56检测到的所述电瓶202的电压，并根据所述电瓶 202的电压确定所述车辆的启动装置201所需要的预设启动电压。可以理解的是，所述电瓶202的电压可能会由于电量不足等原因而导致小于所述启动装置201所需要的预设启动电压，在所述一种实施方式中，所述控制单元40可根据检测到的所述电瓶202的电压所在的电压范围确定所述启动装置201所需要的预设启动电压。

可选地，在另一种实施方式中，所述启动电源100还包括与所述控制单元40电连接的通信接口(图未示)，所述通信接口用于接收外部设备(图未示)发送的启动电压信号，并将所述启动电压信号发送给所述控制单元40，所述控制单元40根据所述启动电压信号可以确定所述车辆的启动装置所需要的预设启动电压。

可选地，在又一种实施方式中，所述启动电源100还包括输入装置(图未示)，所述输入装置用于接收输入操作并产生相应的启动电压信号，所述控制单元40与所述输入装置电连接，用于根据所述输入装置产生的启动电压信号确定所述车辆的启动装置所需要的预设启动电压。

其中，所述输入装置可为数字拨号器，所述数字拨号器可用于根据用户的拨号操作产生相应的启动电压信号。或者，所述输入装置为多个挡位开关，每一挡位开关对应一启动电压值，所述挡位开关用于在接收到用户的闭合操作时产生相应的启动电压信号。

如此，用户即可根据实际使用需要将所述启动电源100应用到不同的车辆中，并通过所述输入装置快速地设定所述启动电源100的输出电压，以便所述启动电源100能够为不同的启动装置供电。

可以理解的是，所述控制单元40获取所述启动电源100所应用的车辆的启动装置所需要的预设启动电压的方式可有多种，本申请不一一举例进行说明。

在本实施方式中，所述控制单元40可为单片机、微控制单元(Micro Control Unit，MCU)等。所述控制单元40可包括多个信号采集端口、通信端口、多个控制端口等，其中，所述控制单元40可通过其多个信号采集端口分别与所述启动电压检测电路56或输入装置、电池电压检测电路51、电池温度检测电路53等电连接，以获取所述启动电源100所应用的车辆的启动装置所需要的预设启动电压，或者所述启动电源100的多种电气信息，例如所述供电组件20的各组电池模块21的剩余电压和温度等。所述控制单元40还可通过其通信端口与所述通信接口电连接，以获取所述启动电压信号。所述控制单元40还可通过其多个控制端口分别与所述开关组件30的各个开关模块、电池均衡电路54、电池充电电路52等电连接，以根据不同的控制需求来对相应的电子器件或电路结构进行相应的控制。

本申请的启动电源100通过采用多个开关模块控制所述供电组件20的各组电池模块21与所述电压输出电路10的连接状态，从而使所述启动电源100 能够适应于不同的电压需求而输出多种不同的启动电压，以启动所述启动电源100所应用的车辆，从而使所述启动电源100能够广泛应用到不同的车辆中，方便用户使用。

以上具体实施方式对本申请进行了详细的说明，但这些并非构成对本申请的限制。本申请的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本申请所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。