CN210337822U - 具有双向供电功能的电源转换模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种具有双向供电功能的电源转换模块，涉及电子产品领域。所述电源转换模块用于与车辆电池及车载设备连接，包括：外部接口和控制器。外部接口用于与外部设备连接。控制器用于与所述外部接口、车辆电池及车载设备连接，用于根据外部信号转化为内部控制信号，配置成由所述车辆电池向所述外部设备供电，还配置成在所述车辆电池亏电情况下，由所述外部设备向所述车辆电池和/或所述车载设备供电。通过上述结构，使得本申请可以实现双向供电，从而解决在车辆亏电情况下，通过外部电源应急给车辆供电的问题。

Description

具有双向供电功能的电源转换模块

技术领域

本申请涉及电子产品领域，特别是涉及一种具有双向供电功能的电源转换模块。

背景技术

随着人们使用移动终端如手机、平板电脑、PAD等的增多。越来越多的车辆如汽车、摩托车、电动二轮车等、配备了能给这些移动终端充电的设备，比如车载USB充电器。这些车载USB充电器具有单向充电功能，即将车辆电池中的电能补充给智能终端。

但随着车辆电子化程度的提高，车辆配备了越来越多的电子设备，例如电子转向锁、电子尾箱等。这些设备都需要电能才能启动，因此当车辆亏电时候，就无法使用这些设备。这就会给用户带来困扰。

举个例子，以往汽车的尾箱内配备了机械锁具，在车内的时候，用户通过操作车内的机械拉线拉动尾箱内的机械锁具的解锁机构来打开尾箱。或者，在车外部的使用，用户通过随车配备的机械钥匙来打开尾箱锁具。随着汽车电子化程度的提高，机械锁具被电子锁替代。在车内电子开关取代了机械拉线。在车外的尾箱上，也由电子开关取代了机械锁具。当车辆亏电时候，即使按下电子开关，也无法打开尾箱，导致用户无法取出放置在尾箱内的物品。如果车辆的电池放置在车辆引擎舱，则用户可以通过机械钥匙打开车门，进入车辆，通过车内拉线打开引擎舱。之后可以通过更换电池或外接电源，才能打开尾箱。一般情况下，更换电池是需要等待一段时间，颇费周折的。还有一种情况，有些车辆的电池是放置在尾箱内的，而尾箱上又没有机械钥匙开启锁。此时车辆亏电后，想要打开尾箱那更是困难。

同样的事也会发生在摩托车等二轮交通工具上。当车辆电池位于坐垫箱内或被某一块外观件所覆盖遮挡，而此坐垫箱或外观件只有配备了电子锁，没有机械打开的方式。那么此车辆同样面临着车辆电池亏电后，无法打开坐垫或外观件的情况，从而导致不能更换电池。

再举个例子，有些装备了电子转向锁的二轮车。电子转向锁的主要功能是给车把上锁，使前轮与车身形成一个角度。当电子转向锁在上锁状态下，不能直线和按要求推动车辆转向，从而起到防盗的作用。但是，在车辆亏电的情况下，需要对车辆施救的时候，由于车辆亏电导致电子转向锁不能解锁，从而导致不能正常的推动车辆，因而对施救产生了消极影响。

另外，有些电子转向锁还集成了打开坐垫箱的功能，即只有当电子转向锁解锁的情况，才能通过操作该锁，进而拉动内部拉线，实现打开坐垫箱。而往往此类车辆的电池位于坐垫箱的下方或只有打开坐垫箱后才能取出电池。且坐垫箱没有配备可从外部用机械钥匙打开的传统机械锁。因此只能依靠先启动电子转向锁，才能打开坐垫箱。

因此，亟需研制出一种电源转换模块，能够解决车辆亏电时，电子设备无法使用的问题。

实用新型内容

本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。

本申请提供了一种具有双向供电功能的电源转换模块，用于与车辆电池及车载设备连接，包括：

外部接口，用于与外部设备连接；和

控制器，用于与所述外部接口、车辆电池及车载设备连接，用于根据外部信号转化为内部控制信号，配置成由所述车辆电池向所述外部设备供电，还配置成在所述车辆电池亏电情况下，由所述外部设备向所述车辆电池和/或所述车载设备供电。

可选地，所述控制器包括：

电源模块，用于将电源电压转换为所述控制器的工作电压，为所述控制器供电；

车辆电池电压测量电路，用于获取所述车辆电池的电压信号；

外部设备识别电路，用于比较所述控制器的预设定参考电压及所述外部设备的电压，并据此判断所述外部设备的性质是属于用电型设备或电源型设备；

主控MCU，用于根据检测到的所述车辆电池电压测量电路及所述外部设备识别电路的信息，并据此转化为内部控制指令；

调压、限流模块，用于与所述主控MCU通讯连接，配置成根据所述主控MCU的控制指令将车辆电池的电压调压成外部设备所需的电压，为所述外部设备供电，还配置成根据所述主控MCU的控制指令将外部设备的电压调压成所述车载设备和/或所述车辆电池所需电压，为所述车载设备和/或所述车辆电池供电，还配置成限制流经外部接口和所述电源转换模块的电流值，避免过载引发的对所述电源转换模块的损害和可能造成的事故；

对外供电电路，用于与所述主控MCU连接并接受其控制，还用于与所述调压、限流模块连接，在所述主控MCU控制下实现与所述车辆电池的连接，使得所述车辆电池给所述调压、限流模块供电，进而实现所述车辆电池给所述外部设备供电；和

对内供电切换电路，用于与所述主控MCU连接并接受其控制，还用于与所述调压、限流模块连接，在所述主控MCU控制下实现与所述车载设备连接，使得所述外部设备给所述调压、限流模块供电，进而实现所述外部设备给所述车载设备供电。

可选地，所述的电源转换模块，还包括切换开关，用于切换所述电源转换模块的供电电路，以为所述车载设备或所述车辆电池供电，或者给所述车载设备和所述车辆电池同时供电，所述切换开关根据信号输入变化，

使所述控制器配置成由所述外部设备给所述车载设备供电；或

使所述控制器配置成由所述外部设备给所述车载电池供电，或者，所述控制器配置成由所述外部设备向所述车辆电池和所述车载设备同时供电。

可选地，在所述控制器配置成由所述外部设备向所述车辆电池和/或所述车载设备供电时，

在预设时间内，所述控制器仅配置成由所述外部设备仅向所述车载设备供电；

在达到所述预设时间后，所述控制器配置成由所述外部设备向所述车辆电池供电，或者，所述控制器配置成由所述外部设备向所述车辆电池和所述车载设备同时供电。

可选地，在所述控制器配置成由所述外部设备向所述车辆电池和/或所述车载设备供电时，

所述控制器配置成优先给所述车载设备供电，在所述车载设备得电启动后，向所述控制器发送反馈信号，所述控制器响应所述反馈信号，配置成由所述外部设备向所述车辆电池供电。

可选地，所述外部接口数量为多个，至少包括两个外部接口，其中一外部接口配置成仅能向所述车载设备供电，另一外部接口配置成仅能给所述车辆电池和/或所述车载设备供电。

可选地，所述外部接口周围布置有LED灯，所述LED灯与所述控制器相连并通过其控制，用于提示所述外部接口的工作状态。

可选地，所述外部接口周围布置有LED光圈，所述LED光圈与所述控制器相连并通过其控制，用于提示所述外部接口的工作状态。

可选地，所述的电源转换模块还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述控制器相连并通过其控制，用于提示所述外部接口的工作状态。

可选地，所述外部接口为USB接口、点烟器、DC转换接口或是电器连接用接插件。

本申请的具有双向供电功能的电源转换模块，通过外部接口与外部设备连接，通过控制器与所述外部接口、车辆电池及车载设备连接，控制器能够配置成由所述车辆电池向所述外部设备供电，还配置成在所述车辆电池亏电情况下，由所述外部设备向所述车辆电池和/或所述车载设备供电。可见，本申请能够实现双向供电的功能，即车辆电池/车载设备←→外部设备双向供电。当车辆电池亏电的时候，能利用外部设备的电能，作为应急电源，给车辆电池/车载设备供电，解决无法打开坐垫箱、电子转向锁等设备的问题。因此，本申请可以实现双向供电，从而解决在车辆亏电情况下，通过外部电源应急给车辆供电的问题。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本申请一个实施例的具有双向供电功能的电源转换模块的示意性结构图；

图2是图1所示外部接口的一个实施例的示意性主视图；

图3是图1所示外部接口的另一个实施例的示意性主视图；

图4是图1所示电源模块的示意性电路图；

图5是图1所示的主控MCU、车辆电池电压测量电路及外部设备识别电路示意性电路图；

图6是图1所示调压、限流模块的示意性电路图；

图7是图1所示对外供电电路的示意性电路图；

图8是图1所示对内供电切换电路的示意性电路图；

图9是根据本申请一个实施例的具有双向供电功能的电源转换模块的示意性流程图；

图10是根据本申请另一个实施例的具有双向供电功能的电源转换模块的示意性流程图；

图11是根据本申请另一个实施例的具有双向供电功能的电源转换模块的示意性流程图；

图12是根据本申请另一个实施例的具有双向供电功能的电源转换模块的示意性流程图。

图中各符号表示含义如下：

100 具有双向供电功能的电源转换模块，

101 外部接口，102 LED灯，103 LED光圈，104切换开关，

105 控制器，

Ⅰ 电源模块，

Ⅱ 主控MCU，

Ⅲ 车辆电池电压测量电路，

Ⅳ 外部设备识别电路，

Ⅴ 调压、限流模块，

Ⅵ 对外供电电路，

Ⅶ 对内供电切换电路，

106 车辆电池，

107 车载设备，

108 蜂鸣器。

具体实施方式

图1是根据本申请一个实施例的具有双向供电功能的电源转换模块的示意性结构图。图2是图1所示外部接口的一个实施例的示意性主视图。图3是图1所示外部接口的另一个实施例的示意性主视图。

如图1所示，还可参见图2-图3，本申请提供了一种具有双向供电功能的电源转换模块100，用于与车辆电池106及车载设备107连接，一般性可以包括：外部接口101和控制器105。外部接口101用于与外部设备连接。控制器105用于与所述外部接口101、车辆电池106及车载设备107连接，用于根据外部信号转化为内部控制信号，配置成由所述车辆电池106向所述外部设备供电，还配置成在所述车辆电池106亏电情况下，由所述外部设备向所述车辆电池106和/或所述车载设备107供电。

本申请的具有双向供电功能的电源转换模块100，通过外部接口101与外部设备连接，通过控制器105与所述外部接口101、车辆电池106及车载设备107连接，控制器105能够配置成由所述车辆电池106向所述外部设备供电，还配置成在所述车辆电池106亏电情况下，由所述外部设备向所述车辆电池106和/或所述车载设备107供电。可见，本申请能够实现双向供电的功能，即车辆电池106/车载设备107←→外部设备双向供电。当车辆电池106亏电的时候，能利用外部设备的电能，作为应急电源，给车辆电池106/车载设备107供电，解决无法打开坐垫箱、电子转向锁等设备的问题。因此，本申请可以实现双向供电，从而解决在车辆亏电情况下，通过外部电源应急给车辆供电的问题。

需要说明的是，车辆电池106/车载设备107←→外部设备双向供电，其中，并不包括车载设备107向外部设备供电。

更具体地，本申请还可以包括线束，并通过线束与车辆电池106和车载电器设备相连接。

更具体地，如图2所示，本实施例中，所述外部接口101周围布置有LED灯102，所述LED灯102与所述控制器105相连并通过其控制，用于提示所述外部接口101的工作状态。

更具体地，如图3所示，本实施例中，所述外部接口101周围布置有LED光圈103，所述LED光圈103与所述控制器105相连并通过其控制，用于提示所述外部接口101的工作状态。

更具体地，外部接口101可以布置在车辆的不同位置。优选车辆仪表台或其周围，又或车辆前部的储物盒内。也可以是其他任何便于操作的区域。

更具体地，外部接口101具有防水结构保护(比如图示橡胶套)，防止水的进入。

更具体地，如图1所示，本实施例中，所述的电源转换模块还包括蜂鸣器108，所述蜂鸣器108与所述控制器105相连并通过其控制，用于提示所述外部接口101的工作状态。优选地，蜂鸣器108可以集成在外部接口101的内部，还可以集成在控制器105内，也可以布置于车辆的其他地方。

更具体地，车载设备107可以是一个或是多个。比如电子转向锁、电子尾箱等。

需要说的是：本申请优选LED指示灯及蜂鸣器108作为工作状态提示。当然也可以是其他形式的提示，比如独立显示屏，车辆仪表上的字符或车辆灯光，喇叭等。

更具体地，本申请优选外部接口101为USB接口，但也可以是其他形式的接口，比如点烟器、DC转换接口或是电器连接用接插件等。

图4是图1所示电源模块的示意性电路图。图5是图1所示的主控MCU、车辆电池电压测量电路及外部设备识别电路示意性电路图。图6是图1所示调压、限流模块的示意性电路图。图7是图1所示对外供电电路的示意性电路图。图8是图1所示对内供电切换电路的示意性电路图。

如图1所示，所述控制器105包括：电源模块Ⅰ、车辆电池106电压测量电路Ⅲ、外部设备识别电路Ⅳ、主控MCUⅡ、调压限流模块Ⅴ、对外供电电路Ⅵ及对内供电切换电路Ⅶ。以上几个模块及电路可以是单独的模块，也可以是两个或更多模块集合在同一个芯片内。实际应用中可以根据具体的选型来确定。

用语定义：

车辆：乘用车，卡车，摩托车，电动车等交通工具。

外部设备：与充电接口连接的外部电器产品，比如手机，平板电脑，充电宝等。(以下简称“外设”)

车辆电池电压：V-B，Voltage-Battery

外设电压：V-E，Voltage-External Device

外设对外供电电压：V-E-O，Voltage-External Device-Output

外设反向充电电压：V-E-C，Voltage-External Device-Charge

本申请最低工作电压：V-U-Min，Voltage-USB Charge-Minimum Working Voltage

车辆电池可供启动电机启动的电压：V-B-S，Voltage-Battery Minimum-StartingVoltage

车辆电池对外输出截止电压：V-B-O-C，Voltage-Battery-Output-Cut-OffVoltage

车辆电池的充电电压：V-B-C，Voltage-Battery Charging Voltage

车载设备最低工作电压：V-I-Min，Voltage-Internal Device-Minimum WorkingVoltage

正向供电：指由车辆电池向外设供电。比如车辆给手机充电。

反向供电：指由外设向车载设备或车辆电池供电。比如充电宝向车辆供电。

以上各参数，可根据不同车辆的具体状况，而作调整。

如图4所示，本实施例中，电源模块Ⅰ用于将电源电压转换为所述控制器105的工作电压，为所述控制器105供电。更具体地，电源模块Ⅰ将能为本申请供电的电源即车辆电池106或USB接口输入电源转换成主控MCUⅡ需要的工作电压，为主控MCUⅡ供电。图4所示电源模块Ⅰ电路与图5所示MCU的1号引脚VCC相连。同时与图5所示的外部设备识别电路Ⅳ的相连。

如图5所示，本实施例中，主控MCUⅡ用于根据检测到的所述车辆电池电压测量电路Ⅲ及所述外部设备识别电路Ⅳ的信息，并据此转化为内部控制指令。具体地，主控MCUⅡ与车辆电池电压测量电路Ⅲ、外部设备识别电路Ⅳ、调压、限流模块Ⅴ、对外供电电路Ⅵ及对内供电切换电路Ⅶ连接。主控MCUⅡ检测车辆电池电压测量电路Ⅲ及外部设备识别电路Ⅳ的信息，与调压、限流模块Ⅴ建立通讯连接，在经过内部逻辑运算后，控制调压、限流模块Ⅴ、对外供电电路Ⅵ、对内供电切换电路Ⅶ的工作。此外，主控MCUⅡ还控制外部接口101的LED灯102/LED光圈103(第5号RC5接口，第6号RC4接口)及蜂鸣器108(图5中未标明，但可以通过第4号RA3接口控制)的工作。

如图5所示，本实施例中，车辆电池电压测量电路Ⅲ用于获取所述车辆电池106的电压信号。具体地，主控MCUⅡ通过7号RC3引脚，获得车辆电池106的电压模拟信号。在经过MCU内部运算后，MCU获得车辆电池106的数字信号V-B，作为对MCU的一个输入量，参与MCU的运算控制。

如图5所示，本实施例中，外部设备识别电路Ⅳ用于比较所述控制器105的预设定参考电压及所述外部设备的电压V-E-O，并据此判断所述外部设备的性质是属于用电型设备或电源型设备。更具体地，图4中电源模块Ⅰ的输出电压与图5中的外部设备识别电路Ⅳ相连接，图5中，在主控MCUⅡ的8号RC2引脚处有一个确定的电压(即预设定参考电压)，此电压作为第一电压预设在主控MCUⅡ内部。当有外部设备插入到USB接口的时候，也就是说在图5中外部设备识别电路Ⅳ的VUSB节点处连接了一个设备，此时主控MCUⅡ的8号引脚处的电压就会发生变化，即第二电压。主控MCUⅡ通过比较第一电压与第二电压，经过内部运算后，就能判断外部设备的性质，是用电型还是电源型。

如图6所示，本实施例中，调压、限流模块Ⅴ由调压芯片和外围电路构成。与主控MCUⅡ通过SCL/SDA/INT/EN连接，按IIC协议通讯。

调压、限流模块Ⅴ配置成根据所述主控MCUⅡ的控制指令将车辆电池106的电压调压成外部设备所需的电压，为所述外部设备供电。具体地，调压、限流模块Ⅴ中的VBAT点，与图7中的对外供电电路Ⅵ相连，当图5中的主控MCUⅡ通过控制其9号RC1引脚，使得VBAT与车辆电池106相连的时候(图7中的12V节点就是车辆电池106)，调压、限流模块Ⅴ即将车辆电池106的电压调压成外设所需的电压VUSB，既可给外设供电。

调压、限流模块Ⅴ还配置成根据所述主控MCUⅡ的控制指令将外部设备的电压调压成所述车载设备107和/或所述车辆电池106所需电压，为所述车载设备107和/或所述车辆电池106供电。具体地，图6中的VBAT点同时与图8中的对内供电切换电路Ⅶ相连。一般情况下，如图1所示，车辆电池106与车载设备107相连，车载设备107由车辆电池106供电。而当车辆电池106亏电，不能给车载设备107供电时，图5中的主控MCUⅡ通过控制其12号RA1引脚，控制VBAT与车载设备107连接，由VBAT给车载设备107供电，即通过连接在USB接口处的外设通过调压、限流模块Ⅴ的调压，把电能供给车载设备107。

调压、限流模块Ⅴ还配置成限制流经外部接口101和所述电源转换模块的电流值，避免过载引发的对所述电源转换模块的损害和可能造成的事故。具体地，调压、限流模块Ⅴ的具体调压工作状况，由主控MCUⅡ决定。此调压、限流模块Ⅴ的芯片同时集成了限流保护功能，限制流经USB接口和本申请的电流值，避免过载引发的对本申请的损害和可能造成的事故。例如当外部设备在给车辆充电的时候，用户启动车辆，启动电机的大电流会烧坏本产品，还可能由于发热引发车辆自燃事故。

如图7所示，本实施例中，对外供电电路Ⅵ用于与所述主控MCUⅡ连接并接受其控制，还用于与所述调压、限流模块Ⅴ连接，在所述主控MCUⅡ控制下实现与所述车辆电池106的连接，使得所述车辆电池106给所述调压、限流模块Ⅴ供电，进而实现所述车辆电池106给所述外部设备供电。具体地，图7中对外供电电路Ⅵ的OUT1与图5中主控MCUⅡ的9号RC1引脚相连，接受来自MCU的控制。图7中VBAT与图6中的VBAT连接，当图5中主控MCUⅡ控制图7中对外供电电路Ⅵ的继电器吸合的时候，实现VBAT与车辆电池106的连接。车辆电池106给调压、限流模块Ⅴ供电。

如图8所示，本实施例中，对内供电切换电路Ⅶ用于与所述主控MCUⅡ连接并接受其控制，还用于与所述调压、限流模块Ⅴ连接，在所述主控MCUⅡ控制下实现与所述车载设备107连接，使得所述外部设备给所述调压、限流模块Ⅴ供电，进而实现所述外部设备给所述车载设备107供电。具体地，图8的对内供电切换电路Ⅶ的OUT2与图5中的主控MCUⅡ的12号RA1引脚相连，接受来自主控MCUⅡ的控制。图8的对内供电切换电路Ⅶ中的VBAT与图6中的VBAT连接。一般情况下车辆电池106给车载设备107供电。当图5中的主控MCUⅡ控制图8对内供电切换电路Ⅶ的继电器吸合的时候，实现VBAT与车载设备107的连接，即由VBAT给车载设备107供电。而VBAT的电源来自USB接口处的外设通过调压、限流模块Ⅴ转换而来。

发明人在实现本申请的过程中发现：

车辆未使用时，本申请处于休眠状态。此时的车辆电池106电压与本申请的最低工作电压相比较，有以下两种情况：

A)V-B>＝V-U-Min。车辆电池106电压大于本申请的最低工作电压。表示车辆电池106可以给本申请供电，能使本申请工作。

B)V-B<V-U-Min。此时车辆电池106电能不足以使本申请工作。需要由外设给本申请的供电，才能使本申请工作。而外设的供电能力也分为以下2种情况。

B.1 V-E>＝V-U-Min。说明外设是电源型设备且外设的可供电电压大于本申请的最低工作电压。

B.2 V-E<V-U-Min。说明外设是用电型设备或外设是电源型设备但外设的供电能力小于本申请的最低工作电压。

所以当USB接口连接了外设后，如果是以上的A情况或B.1情况，本申请被激活。若本申请未被激活，说明发生了B.2情况，即车辆电池106严重亏电且与USB连接的外设也无法提供充足的电能。

图9是根据本申请一个实施例的具有双向供电功能的电源转换模块的示意性流程图。图10是根据本申请另一个实施例的具有双向供电功能的电源转换模块的示意性流程图。图11是根据本申请另一个实施例的具有双向供电功能的电源转换模块的示意性流程图。图12是根据本申请另一个实施例的具有双向供电功能的电源转换模块的示意性流程图。

本申请被激活，进入工作状态后。首先判断本申请是否有过载等非正常情况。当通过安全检测后，本申请检测电池和外设的电压，按图9所示流程图工作。当出现V-B<V-B-O-C时，为了保护车辆起动机能安全顺利启动，需要停止对外供电。而车辆电池(106)的电压V-B，会受到电池内部不稳定因素或其他车载设备的影响而使得其电压V-B有所波动，为了避免这个因素对本申请正常工作的影响，在本申请的程序中预设有时间T1。当出现V-B<V-B-O-C的情况时候，本申请开始计时T，只有当T>T1时候，才停止本申请的对外供电。

本申请的首要目的是作为临时应急电源转换器，给车载设备107供电，保证在紧急情况下车载设备107的正常工作。其次才是作为可以给车辆电池106充电的设备。

有一种情况，当车辆电池106严重亏电时，比如V-B<V-U-Min。此时如果本申请将外设的电源经过调压后向车辆供电(外设反向供电电压V-E-O>车载设备的最小工作电压V-I-Min)，如果该供电线路同时连接车辆电池106和车载设备107。由于车辆电池106严重亏电，电池会将电压V-E-O拉低到车辆电池电压V-B，此时的V-B若小于车载外设的最低工作电压V-I-Min，就会导致即使外设向车辆反向供电了，车载设备107还是不能立刻工作。需等待车辆电池106充电一段时间后，V-B慢慢上升，直至V-B>＝V-I-Min后，车载设备107才能工作。而一般情况下，由于外设是移动电源，比如充电宝，所以它的可供电容量不大，给车辆电池106的充电功率比较有限，这会导致经过长时间的对车辆电池106充电后，V-B才有可能大于车载设备的最小工作电压V-I-Min，车载设备107才能正常工作。较长的等待时间影响了本申请作为紧急情况下应急产品的使用效果。

因此当外设反向供电给车辆的时候，有必要对给车载设备107或给车辆电池106供电的控制逻辑进行预设。对于此问题，本申请有以下四种优选的解决方案。

方案一，更具体地，本实施例中，参见图2-图3，还可参见图10，所述的电源转换模块还包括切换开关104，用于切换所述电源转换模块的供电电路，以为所述车载设备107或所述车辆电池106供电，或者给所述车载设备107和所述车辆电池106同时供电。所述切换开关104根据信号输入变化，使所述控制器105配置成由所述外部设备给所述车载设备107供电。或所述切换开关104根据信号输入变化，使所述控制器105配置成由所述外部设备给所述车载电池供电，或者，所述控制器105配置成由所述外部设备向所述车辆电池106和所述车载设备107同时供电。更具体地，所述切换开关104可以是带自锁的切换开关，也可以是不带自锁的切换开关。例如，所述切换开关104为带自锁的切换开关，所述切换开关104具有弹起状态和按下状态。在所述切换开关104处于弹起状态时，所述控制器105配置成由所述外部设备给所述车载设备107供电。在所述切换开关104处于按下状态时(按下时自锁并保持按下状态)，所述控制器105配置成由所述外部设备给所述车载电池供电，或者，所述控制器105配置成由所述外部设备向所述车辆电池106和所述车载设备107同时供电。

更具体地，如图2-图3所示，优选地，在USB接口面板上有设置有切换开关104。通过切换开关104来切换供电路径，给车载设备107或是车辆电池106供电，或是给两者同时供电。当然，切换开关104还可以设置在其他方便操作的地方，例如车辆控制面板。默认情况是外设给车载设备107供电，当操作切换开关104后，切换到给车辆电池106供电。在电路连接上，切换开关104信号可以连接到图5中的主控MCUⅡ的第13号RA0引脚。当图5中的主控MCUⅡ检测到有开关信号时，通过控制第12号RA1引脚，使得图8中对内供电切换电路Ⅶ的继电器工作，使VBAT与车载设备107连接并供电。此时图5中主控MCUⅡ的第9号引脚RC1没有输出，图7中对外供电电路Ⅵ的继电器不工作，确保VBAT与车辆电池106断开。

当断开此切换开关104后，图5中的主控MCUⅡ检测不到开关信号，随即控制的第9号引脚RC1输出，使得图7对外供电电路Ⅵ中的继电器工作，使VBAT与车辆电池106联通，即VBAT给车辆电池106供电。

方案二，如图11所示，通过时间控制。本实施例中，在所述控制器105配置成由所述外部设备向所述车辆电池106和/或所述车载设备107供电时。在预设时间T1内，所述控制器105仅配置成由所述外部设备仅向所述车载设备107供电。在达到所述预设时间T1后，所述控制器105配置成由所述外部设备向所述车辆电池106供电，或者，所述控制器105配置成由所述外部设备向所述车辆电池106和所述车载设备107同时供电。具体地，当本申请反向供电的时候，在最初的时间T1内，本申请仅反向供电给车载设备107。图5中的主控MCUⅡ通过控制第12号RA1引脚，使得图8对内供电切换电路Ⅶ中的继电器工作，使VBAT与车载设备107连接并供电。此时图5中的主控MCUⅡ的第9号引脚RC1没有输出，图7中对外供电电路Ⅵ的继电器不工作，确保VBAT与车辆电池106断开，以保证车载设备107的紧急使用。之后，本申请切换到给电池供电或者给车载设备107和电池同时供电。图5中的主控MCUⅡ控制的第9号引脚RC1输出，使得图7对外供电电路Ⅵ中的继电器工作，使VBAT与车辆电池106联通，即VBAT给车辆电池106供电。

方案三，通过车载设备107的反馈信号控制。如图12所示，在所述控制器105配置成由所述外部设备向所述车辆电池106和/或所述车载设备107供电时。所述控制器105配置成优先给所述车载设备107供电，在所述车载设备107得电启动后，向所述控制器105发送反馈信号，所述控制器105响应所述反馈信号，配置成由所述外部设备向所述车辆电池106供电。

本申请首先给车载设备107供电，车载设备107启动后，当满足事先预设的条件时，比如尾箱已经打开，或电子转向锁已经打开，或用户按动车载设备107上的一个特定开关等。车载设备107向本申请发送反馈信号，本申请接收信号后控制反向供电的路径。例如车载设备107有一路与图5中的主控MCUⅡ的第13号RA0引脚连接。当图5中的主控MCUⅡ检测不到信号输入时，通过控制第12号RA1引脚，使得图8中对内供电切换电路Ⅶ的继电器工作，使VBAT与车载设备107连接并供电。此时图5中主控MCUⅡ的第9号引脚RC1没有输出，图7中对外供电电路Ⅵ的继电器不工作，确保VBAT与车辆电池106断开。当图5中的主控MCUⅡ检测到车载设备107的输入信号后，随即控制的第9号引脚RC1输出，使得图7对外供电电路Ⅵ中的继电器工作，使VBAT与车辆电池106联通，即VBAT给车辆电池106供电。

方案四，通过不同外部接口101控制。参见图1，本实施例中，所述外部接口101数量为多个，至少包括两个外部接口101，其中一外部接口101配置成仅能向所述车载设备107供电，另一外部接口101配置成仅能给所述车辆电池106和/或所述车载设备107供电。本实施例中，外部接口101均为USB接口。

例如电源型外设插入USB 1时，本申请工作，外设可以反向供电，但由于USB1口没有与车辆电池106连接，但与车载设备107有连接，所以当电源型外设插入USB 1时，只能给车载设备107供电。同理，电源型外设插入USB 2时，本申请工作，外设可以反向供电，但由于USB2口只与车辆电池106连接，所以当电源型外设插入USB 1时，只能给车辆电池106供电。

更具体地，USB接口可以是多个，其中一USB接口可以具有单向供电(车辆→外设，外设→车辆)或双向供电(车辆←→外设)功能。

USB接口对外输出的电压可以是5V，9V，12V或其他形式的电压。

需要说明的是：图7中的对外供电电路Ⅵ、图8中的对内供电切换电路Ⅶ，为了便于理解，采用了继电器，当然在其他实施例中，也可以使MOS管。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种具有双向供电功能的电源转换模块(100)，用于与车辆电池(106)及车载设备(107)连接，其特征在于，包括：

外部接口(101)，用于与外部设备连接；和

控制器(105)，用于与所述外部接口(101)、车辆电池(106)及车载设备(107)连接，用于根据外部信号转化为内部控制信号，配置成由所述车辆电池(106)向所述外部设备供电，还配置成在所述车辆电池(106)亏电情况下，由所述外部设备向所述车辆电池(106)和/或所述车载设备(107)供电。

2.根据权利要求1所述的电源转换模块(100)，其特征在于，所述控制器(105)包括：

电源模块(Ⅰ)，用于将电源电压转换为所述控制器(105)的工作电压，为所述控制器(105)供电；

车辆电池电压测量电路(Ⅲ)，用于获取所述车辆电池(106)的电压信号；

外部设备识别电路(Ⅳ)，用于比较所述控制器(105)的预设定参考电压及所述外部设备的电压，并据此判断所述外部设备的性质是属于用电型设备或电源型设备；

主控MCU(Ⅱ)，用于根据检测到的所述车辆电池电压测量电路(Ⅲ)及所述外部设备识别电路(Ⅳ)的信息，并据此转化为内部控制指令；

调压、限流模块(Ⅴ)，用于与所述主控MCU(Ⅱ)通讯连接，配置成根据所述主控MCU(Ⅱ)的控制指令将车辆电池(106)的电压调压成外部设备所需的电压，为所述外部设备供电，还配置成根据所述主控MCU(Ⅱ)的控制指令将外部设备的电压调压成所述车载设备(107)和/或所述车辆电池(106)所需电压，为所述车载设备(107)和/或所述车辆电池(106)供电，还配置成限制流经外部接口(101)和所述电源转换模块(100)的电流值，避免过载引发的对所述电源转换模块(100)的损害和可能造成的事故；

对外供电电路(Ⅵ)，用于与所述主控MCU(Ⅱ)连接并接受其控制，还用于与所述调压、限流模块(Ⅴ)连接，在所述主控MCU(Ⅱ)控制下实现与所述车辆电池(106)的连接，使得所述车辆电池(106)给所述调压、限流模块(Ⅴ)供电，进而实现所述车辆电池(106)给所述外部设备供电；和

对内供电切换电路(Ⅶ)，用于与所述主控MCU(Ⅱ)连接并接受其控制，还用于与所述调压、限流模块(Ⅴ)连接，在所述主控MCU(Ⅱ)控制下实现与所述车载设备(107)连接，使得所述外部设备给所述调压、限流模块(Ⅴ)供电，进而实现所述外部设备给所述车载设备(107)供电。

3.根据权利要求1所述的电源转换模块(100)，其特征在于，还包括切换开关(104)，用于切换所述电源转换模块(100)的供电电路，以为所述车载设备(107)或所述车辆电池(106)供电，或者给所述车载设备(107)和所述车辆电池(106)同时供电，所述切换开关(104)根据信号输入变化，

使所述控制器(105)配置成由所述外部设备给所述车载设备(107)供电；或

使所述控制器(105)配置成由所述外部设备给所述车载电池供电，或者，所述控制器(105)配置成由所述外部设备向所述车辆电池(106)和所述车载设备(107)同时供电。

4.根据权利要求1所述的电源转换模块(100)，其特征在于，在所述控制器(105)配置成由所述外部设备向所述车辆电池(106)和/或所述车载设备(107)供电时，

在预设时间内，所述控制器(105)仅配置成由所述外部设备仅向所述车载设备(107)供电；

在达到所述预设时间后，所述控制器(105)配置成由所述外部设备向所述车辆电池(106)供电，或者，所述控制器(105)配置成由所述外部设备向所述车辆电池(106)和所述车载设备(107)同时供电。

5.根据权利要求1所述的电源转换模块(100)，其特征在于，在所述控制器(105)配置成由所述外部设备向所述车辆电池(106)和/或所述车载设备(107)供电时，

所述控制器(105)配置成优先给所述车载设备(107)供电，在所述车载设备(107)得电启动后，向所述控制器(105)发送反馈信号，所述控制器(105)响应所述反馈信号，配置成由所述外部设备向所述车辆电池(106)供电。

6.根据权利要求1所述的电源转换模块(100)，其特征在于，所述外部接口(101)数量为多个，至少包括两个外部接口(101)，其中一外部接口(101)配置成仅能向所述车载设备(107)供电，另一外部接口(101)配置成仅能给所述车辆电池(106)和/或所述车载设备(107)供电。

7.根据权利要求1所述的电源转换模块(100)，其特征在于，所述外部接口(101)周围布置有LED灯(102)，所述LED灯(102)与所述控制器(105)相连并通过其控制，用于提示所述外部接口(101)的工作状态。

8.根据权利要求1所述的电源转换模块(100)，其特征在于，所述外部接口(101)周围布置有LED光圈(103)，所述LED光圈(103)与所述控制器(105)相连并通过其控制，用于提示所述外部接口(101)的工作状态。

9.根据权利要求1所述的电源转换模块(100)，其特征在于，还包括蜂鸣器(108)，所述蜂鸣器(108)与所述控制器(105)相连并通过其控制，用于提示所述外部接口(101)的工作状态。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的电源转换模块(100)，其特征在于，所述外部接口(101)为USB接口、点烟器、DC转换接口或是电器连接用接插件。

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