一种锂电池充电器保护系统及保护方法转让专利
申请号 : CN202110633098.4
文献号 : CN113206533B
文献日 : 2022-05-20
发明人 : 杨小卫
申请人 : 长兴大相电源技术有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种锂电池充电器保护系统,其特征是,包括保护盒(1)和插头(2),所述保护盒(1)上设有充电区(3),所述保护盒(1)内设有微处理器(4),所述充电区(3)与微处理器(4)电连接,所述保护盒(1)的侧面设有凹槽(5),所述插头(2)位于凹槽(5)内,所述凹槽(5)的底部设有收线腔(6),所述收线腔(6)内转动连接有自动收线器(7),所述自动收线器(7)上设有充电线(8),所述充电线(8)均匀缠绕于自动收线器(7)上,所述充电线(8)的一端与微处理器(4)电连接,所述充电线(8)的另一端贯穿收线腔(6)位于凹槽(5)内且与插头(2)电连接,所述收线腔(6)内设有与充电线(8)相匹配的限位结构(9),所述限位结构(9)位于自动收线器(7)和插头(2)之间,所述凹槽(5)的底部设有与充电线(8)相匹配的贯穿孔(10),所述凹槽(5)通过贯穿孔(10)与收线腔(6)相连通,所述限位结构(9)与贯穿孔(10)的侧壁连接,所述限位结构(9)包括两个以充电线(8)为中心呈左右对称分布的卡紧组件(11),所述贯穿孔(10)的侧壁上设有两个分别与两个卡紧组件(11)一一相匹配的安装槽(12),所述卡紧组件(11)包括弹簧一(13)、压板(14)、连接板(15)和若干块限位板(16),所述压板(14)的一侧通过弹簧一(13)与安装槽(12)的底部弹性连接,所述压板(14)与安装槽(12)滑动连接,所述限位板(16)位于压板(14)相对应的另一侧且位于安装槽(12)的开口端内,若干块限位板(16)沿充电线(8)的长度方向均匀分布,所述限位板(16)的一端设有矩形孔(17)且与压板(14)相接触,所述矩形孔(17)内设有转轴一(18),所述限位板(16)通过转轴一(18)与安装槽(12)的侧壁转动连接,所述连接板(15)与充电线(8)的长度方向相互平行,所述连接板(15)的侧面设有若干个与限位板(16)一一相匹配的转轴二(19),所述连接板(15)通过若干个转轴二(19)分别与若干个限位板(16)转动连接,所述转轴二(19)上套设有弹簧二(20),所述弹簧二(20)的一端与连接板(15)固定连接,所述弹簧二(20)的另一端与限位板(16)固定连接,所述连接板(15)位于限位板(16)的另一端,所述限位板(16)的另一端与充电线(8)相接触。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池充电器保护系统,其特征是,所述充电线(8)与插头(2)电连接的一端上设有保护套(21),所述保护套(21)由金属材料制成,所述保护套(21)套设于充电线(8)上,所述保护套(21)的内侧壁与充电线(8)固定连接,所述保护套(21)的外侧壁上设有若干颗均匀分布的凸点(22),所述凸点(22)与保护套(21)固定连接且形成一体,所述限位板(16)与凸点(22)相接触。
3.根据权利要求2所述的一种锂电池充电器保护系统,其特征是,所述保护套(21)的一端设有连接套(23),所述连接套(23)由橡胶制成,所述连接套(23)套设于充电线(8)上且与充电线(8)固定连接,所述连接套(23)的外径从一端到另一端逐渐增大,所述连接套(23)的一端外径与充电线(8)的直径相同,所述连接套(23)的另一端与保护套(21)的端部固定连接,所述连接套(23)另一端的外径与保护套(21)的外径相同,所述保护套(21)的另一端与插头(2)连接。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池充电器保护系统,其特征是,所述安装槽(12)的前后两侧均设有与压板(14)相匹配的滑槽(24),所述压板(14)的两端分别和安装槽(12)前后两侧的滑槽(24)相匹配与安装槽(12)左右滑动连接,所述滑槽(24)的两端均密封。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池充电器保护系统,其特征是,所述保护盒(1)的侧面设有与凹槽(5)开口端相匹配的密封盖(25),所述密封盖(25)与保护盒(1)可拆卸连接且密封连接,所述凹槽(5)与密封盖(25)形成密封腔(26),所述插头(2)位于密封腔(26)内,所述密封盖(25)上设有提耳(27),所述提耳(27)与密封盖(25)固定连接,所述提耳(27)位于密封腔(26)外。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池充电器保护系统,其特征是,所述自动收线器(7)包括卷轴(28),所述卷轴(28)的端部与收线腔(6)的侧壁固定连接,所述卷轴(28)上套设有卷线筒(29),所述卷线筒(29)与卷轴(28)转动连接,所述卷线筒(29)内设有弹簧钢片(30),所述弹簧钢片(30)的形状为螺旋状,所述弹簧钢片(30)的一端与卷轴(28)固定连接,所述弹簧钢片(30)的另一端与卷线筒(29)的内侧壁固定连接,所述充电线(8)均匀缠绕于卷线筒(29)的外侧壁上。
7.根据权利要求1所述的一种锂电池充电器保护系统,其特征是,所述保护盒(1)上设有指示灯一(31)和指示灯二(32),所述微处理器(4)上设有主电路(33)、防反电路(34)、控制电路(35)、恒压控制环路(36)和恒流控制环路(37),所述充电区(3)通过防反电路(34)与主电路(33)电连接,所述充电线(8)、指示灯一(31)和指示灯二(32)均与主电路(33)电连接,所述主电路(33)通过控制电路(35)分别与恒压控制环路(36)和恒流控制环路(37)电连接,所述控制电路(35)内设有定时器。
8.一种锂电池充电器保护方法,其特征是,包括以下步骤:步骤一,使用者打开密封盖(25),再从凹槽(5)内拉出插头(2),最后将插头(2)与外部插座匹配,此时指示灯一(31)开始不停闪烁;
步骤二,充电区(3)内装入锂电池,此时指示灯一(31)停止闪烁,指示灯二(32)常亮;
步骤三,充电过程中,微处理器(4)实时采样锂电池电压、充电电流和环境温度,与此同时,定时器对充电过程进行全程监控,充电完毕后,自动停充,此时指示灯二(32)不亮,指示灯一(31)常亮;
步骤四,充电线(8)在自动收线器(7)的作用下收回到收线腔(6)内,直至插头(2)位于凹槽(5)内为止,最后塞好密封塞;
插头(2)被拉出凹槽(5)的具体步骤如下:步骤a,使用者手持插头(2)分别克服摩擦力及自动收线器(7)内弹簧钢片(30)的作用力,使得充电线(8)向凹槽(5)外不断被拉动;
步骤b,在摩擦力的带动下,保护套(21)、连接套(23)和充电线(8)依次带动限位板(16)与其相接触的一端向凹槽(5)所在的一侧转动,限位板(16)通过压板(14)克服弹簧一(13)的作用力和弹簧二(20)的作用力使得压板(14)上移后再下移;
步骤c,当充电线(8)被拉动到合适长度时,使用者将插头(2)与外部插座相匹配,此时充电线(8)与限位板(16)之间的摩擦力大于自动收线器(7)内弹簧钢片(30)的作用力,充电线(8)得到定位;
插头(2)被收纳到凹槽(5)内的具体步骤如下:步骤A,使用者克服充电线(8)与限位板(16)之间的摩擦力,先将靠近凹槽(5)底部的充电线(8)部分向收线腔(6)内慢慢推动;
步骤B,充电线(8)带动限位板(16)与其相接触的一端反向转动,限位板(16)通过压板(14)克服弹簧一(13)的作用力使得压板(14)上移后再下移,在此过程中,自动收线器(7)慢慢卷收充电线(8);
步骤C,使用者松开充电线(8),自动收线器(7)克服限位板(16)与充电线(8)之间的摩擦力,卷收充电线(8),直至插头(2)限位于凹槽(5)的底部为止。
说明书 :
一种锂电池充电器保护系统及保护方法
技术领域
背景技术
对锂子电池进行恒流恒压充电。
而磨损、变形、甚至破裂,影响充电器的使用寿命且影响正常使用,不利于安全。
发明内容
述插头位于凹槽内,所述凹槽的底部设有收线腔,所述收线腔内转动连接有自动收线器,所
述自动收线器上设有充电线,所述充电线均匀缠绕于自动收线器上,所述充电线的一端与
微处理器电连接,所述充电线的另一端贯穿收线腔位于凹槽内且与插头电连接,所述收线
腔内设有与充电线相匹配的限位结构,所述限位结构位于自动收线器和插头之间,所述凹
槽的底部设有与充电线相匹配的贯穿孔,所述凹槽通过贯穿孔与收线腔相连通,所述限位
结构与贯穿孔的侧壁连接。
所述收线腔内转动连接有自动收线器,所述自动收线器上设有充电线,所述充电线均匀缠
绕于自动收线器上,所述充电线的一端与微处理器电连接,所述充电线的另一端贯穿收线
腔位于凹槽内且与插头电连接,所述收线腔内设有与充电线相匹配的限位结构,所述限位
结构位于自动收线器和插头之间,所述凹槽的底部设有与充电线相匹配的贯穿孔,所述凹
槽通过贯穿孔与收线腔相连通,所述限位结构与贯穿孔的侧壁连接。当充电器需要工作时,
使用者克服自动收线器的作用力,从凹槽内拉出插头,直至充电线的长度合适为止,限位机
构对充电线进行限位,防止充电线在自动收线器的作用下回收,便于充电器的使用;充电器
使用完毕后,使用者先对充电线的限位进行处理,使得充电线在自动收线器的作用下自动
整理于收线腔内,充电线带动插头移动直至插头收纳于凹槽内为止,防止插头外漏而受磨
损、变形、甚至破裂,延长了充电器的使用寿命,达到了利于安全的目的。
括弹簧一、压板、连接板和若干块限位板,所述压板的一侧通过弹簧一与安装槽的底部弹性
连接,所述压板与安装槽滑动连接,所述限位板位于压板相对应的另一侧且位于安装槽的
开口端内,若干块限位板沿充电线的长度方向均匀分布,所述限位板的一端设有矩形孔且
与压板相接触,所述矩形孔内设有转轴一,所述限位板通过转轴一与安装槽的侧壁转动连
接,所述连接板与充电线的长度方向相互平行,所述连接板的侧面设有若干个与限位板一
一相匹配的转轴二,所述连接板通过若干个转轴二分别与若干个限位板转动连接,所述转
轴二上套设有弹簧二,所述弹簧二的一端与连接板固定连接,所述弹簧二的另一端与限位
板固定连接,所述连接板位于限位板的另一端,所述限位板的另一端与充电线相接触。通常
情况下,充电线的直径小于插头的宽度,故贯穿孔与充电线相匹配,贯穿孔的直径也小于插
头的宽度,充电器在不使用状态下,插头能够在自动收线器的作用下与凹槽的底部紧密接
触,一方面利于插头不易被甩出,提高了插头的位置稳定性,另一方面,利于插头始终限位
于凹槽内,便于使用者操作;充电线在抽拉或者回缩过程中,限位板向一侧转动的同时,弹
簧二产生相应的扭转,使得限位板始终与充电线的表面相接触,与此同时,压板在弹簧一的
作用下始终作用于限位板上,一方面有利于提高限位板与充电线表面的夹持力,另一方面,
有利于防止弹簧二克服充电线与限位板之间的摩擦力而复位,从而有利于充电线的限位;
矩形孔便于限位板转动的同时始终作用于压板上,带动压板滑动以克服弹簧一的作用力;
连接板便于若干块限位板同步转动,同时使得限位板能够限制在一定角度范围内转动。
的外侧壁上设有若干颗均匀分布的凸点,所述凸点与保护套固定连接且形成一体,所述限
位板与凸点相接触。充电器在长时间不使用的状态下,自动收线器始终拉紧充电线,限位板
若始终作用在充电线上,长此以往很容易导致充电线上橡胶圈的磨损而使得内部芯线外漏
甚至磨损,故本发明中采用充电线表面通过由金属制得的保护套进行保护,使得限位板始
终作用于保护套上,有利于防止充电线表面的磨损,进而有利于保护内部芯线,利于安全且
有利于延长充电器的使用寿命;凸点有利于增加限位板与保护套之间的摩擦力,使得使用
者从凹槽内拉出插头时,保护套外移带动限位板朝凹槽的方向转动,便于充电线的抽取和
使用时的限位。
接套的一端外径与充电线的直径相同,所述连接套的另一端与保护套的端部固定连接,所
述连接套另一端的外径与保护套的外径相同,所述保护套的另一端与插头连接。连接套采
用橡胶制成便于连接套的折弯,连接套的外径设计使得充电线的抽取或回缩顺畅。
样设计一方面利于压板的限位,另一方面使得压板始终沿直线滑动,提高压板的位置稳定
性,防止在充电线抽拉或回缩过程中,压板产生位置偏移而导致弹簧一变形。
述密封盖上设有提耳,所述提耳与密封盖固定连接,所述提耳位于密封腔外。提耳便于使用
者开启密封盖,密封盖有利于防水、防尘、且防止杂物进入到凹槽内,甚至进入贯穿孔内而
影响充电线的抽拉或回缩,起到保护插头和限位结构的作用。
弹簧钢片的形状为螺旋状,所述弹簧钢片的一端与卷轴固定连接,所述弹簧钢片的另一端
与卷线筒的内侧壁固定连接,所述充电线均匀缠绕于卷线筒的外侧壁上。使用者通过插头
抽拉充电线时,克服弹簧钢片的作用力和限位板与保护套之间的摩擦力,使得充电线被抽
拉到合适的长度,此时,限位板作用于充电线上,限位板与充电线之间的摩擦力大于自动收
线器内弹簧钢片的回复力,利于充电线使用时的限位。
连接,所述充电线、指示灯一和指示灯二均与主电路电连接,所述主电路通过控制电路分别
与恒压控制环路和恒流控制环路电连接,所述控制电路内设有定时器。指示灯一和指示灯
二通常利用不同的颜色进行区分,指示灯一可以设置为绿灯,指示灯二可以设置为红灯;微
处理器能够实时采样锂电池电压、充电电流和环境温度(1s内扫描500次锂电池电压、充电
电流和环境温度);主电路用于充电器总电路的控制,若充电区内未放置锂电池时,主电路
控制指示灯一闪烁,当充电区内的锂电池接反时,防反电路通过主电路控制指示灯一闪烁,
同时充电器进入保护状态,防止锂电池极性接反而损坏;当充电区内的锂电池连接正确时,
主电路控制指示灯二常亮,同时锂电池内的电能不会倒灌进充电器;当充电完成时,主电路
控制指示灯一常亮,便于使用者识别锂电池的充电状态;充电模式分为四个阶段,第一阶段
为涓流充电:用来对彻底放电的锂电池电池进行预充电(恢复性充电),充电电流约0.3A‑‑
0.5A;第二阶段为恒流充电,控制电路通过恒流控制环路使得锂电池电压上升到涓流充电
阈值以上时,转入恒流充电阶段,恒流值为3A;第三阶段为恒压充电,控制电路通过恒压控
制环路使得锂电池电压上升到恒压阈值时候,恒流充电阶段结束,转入恒压充电阶段;第四
阶段充电完成,充电器自动断开和锂电池的连接,转入休眠模式;定时器对每一个充电阶段
进行有效监控,自动完成四阶段充电,自动停充,自动转入休眠。能够实现对锂电池充电过
程的全方位监测和保护,无需人工干预;此外当环境温度高于充电器的保护设定值之后,主
电路控制充电器停止工作,待温度降低至设定值之后,自动恢复工作;充电器采用全面的监
控和保护功能,确保在无需人为干预和守护的情况下,锂电池能够得到安全、高效的充电,
并且杜绝锂电池过冲现象,极大的提升了锂电池的安全性能。
性接反时,指示灯一同样会不停闪烁;
一常亮,以提示充电完成,充电器采用全面的监控和保护功能,确保在无需人为干预和守护
的情况下,锂电池能够得到安全、高效的充电,并且杜绝锂电池过冲现象,极大的提升了锂
电池的安全性能;
寿命,达到了利于安全的目的。
得压板上移后再下移;
充电器的正常使用;
向转动,限位板16改变转动方向的过程中压板产生的位移量最大,故需要克服的阻力最大,
此时需要通过人工操作来实现,便于自动收线器克服摩擦力来实现充电线的自动卷收;
延长了充电器的使用寿命,利于安全。
充电线表面的夹持力,且有利于充电线的限位;有利于防止充电线表面的磨损,进而有利于
保护内部芯线;充电线的抽取或回缩顺畅;防止弹簧一变形;密封盖起到保护插头和限位结
构的作用;充电器采用全面的监控和保护功能,确保在无需人为干预和守护的情况下,锂电
池能够得到安全、高效的充电,并且杜绝锂电池过冲现象,极大的提升了锂电池的安全性
能。
附图说明
连接板,16.限位板,17.矩形孔,18.转轴一,19.转轴二,20.弹簧二,21.保护套,22.凸点,
23.连接套,24.滑槽,25.密封盖,26.密封腔,27.提耳,28.卷轴,29.卷线筒,30.弹簧钢片,
31.指示灯一,32.指示灯二,33.主电路,34.防反电路,35.控制电路,36.恒压控制环路,37.
恒流控制环路。
具体实施方式
护盒1的侧面设有凹槽5,插头2位于凹槽5内,凹槽5的底部设有收线腔6,收线腔6内转动连
接有自动收线器7,自动收线器7上设有充电线8,充电线8均匀缠绕于自动收线器7上,充电
线8的一端与微处理器4电连接,充电线8的另一端贯穿收线腔6位于凹槽5内且与插头2电连
接,收线腔6内设有与充电线8相匹配的限位结构9,限位结构9位于自动收线器7和插头2之
间,凹槽5的底部设有与充电线8相匹配的贯穿孔10,凹槽5通过贯穿孔10与收线腔6相连通,
限位结构9与贯穿孔10的侧壁连接。
紧组件11包括弹簧一13、压板14、连接板15和若干块限位板16,压板14的一侧通过弹簧一13
与安装槽12的底部弹性连接,压板14与安装槽12滑动连接,限位板16位于压板14相对应的
另一侧且位于安装槽12的开口端内,若干块限位板16沿充电线8的长度方向均匀分布,限位
板16的一端设有矩形孔17且与压板14相接触,矩形孔17内设有转轴一18,限位板16通过转
轴一18与安装槽12的侧壁转动连接,连接板15与充电线8的长度方向相互平行,连接板15的
侧面设有若干个与限位板16一一相匹配的转轴二19,连接板15通过若干个转轴二19分别与
若干个限位板16转动连接,转轴二19上套设有弹簧二20,弹簧二20的一端与连接板15固定
连接,弹簧二20的另一端与限位板16固定连接,连接板15位于限位板16的另一端,限位板16
的另一端与充电线8相接触。
壁上设有若干颗均匀分布的凸点22,凸点22与保护套21固定连接且形成一体,限位板16与
凸点22相接触。保护套21的一端设有连接套23,连接套23由橡胶制成,连接套23套设于充电
线8上且与充电线8固定连接,连接套23的外径从一端到另一端逐渐增大,连接套23的一端
外径与充电线8的直径相同,连接套23的另一端与保护套21的端部固定连接,连接套23另一
端的外径与保护套21的外径相同,保护套21的另一端与插头2连接。
槽24的两端均密封。
内,密封盖25上设有提耳27,提耳27与密封盖25固定连接,提耳27位于密封腔26外。
钢片30的形状为螺旋状,弹簧钢片30的一端与卷轴28固定连接,弹簧钢片30的另一端与卷
线筒29的内侧壁固定连接,充电线8均匀缠绕于卷线筒29的外侧壁上。
流控制环路37,充电区3通过防反电路34与主电路33电连接,充电线8、指示灯一31和指示灯
二32均与主电路33电连接,主电路33通过控制电路35分别与恒压控制环路36和恒流控制环
路37电连接,控制电路35内设有定时器。
锂电池极性接反时,指示灯一31同样会不停闪烁;
灯一31常亮,以提示充电完成;
簧二20的作用力使得压板14上移后再下移;
定位;
时限位板16反向转动,限位板16改变转动方向的过程中压板14产生的位移量最大,故需要
克服的阻力最大,此时需要通过人工操作来实现,便于自动收线器7克服摩擦力来实现充电
线8的自动卷收;
线8;
电路的控制,若充电区3内未放置锂电池时,主电路33控制指示灯一31闪烁,当充电区3内的
锂电池接反时,防反电路34通过主电路33控制指示灯一31闪烁,同时充电器进入保护状态,
防止锂电池极性接反而损坏;当充电区3内的锂电池连接正确时,主电路33控制指示灯二32
常亮,同时锂电池内的电能不会倒灌进充电器;当充电完成时,主电路33控制指示灯一31常
亮,便于使用者识别锂电池的充电状态。
35通过恒流控制环路37使得锂电池电压上升到涓流充电阈值以上时,转入恒流充电阶段,
恒流值为3A;第三阶段为恒压充电,控制电路35通过恒压控制环路36使得锂电池电压上升
到恒压阈值时候,恒流充电阶段结束,转入恒压充电阶段;第四阶段充电完成,充电器自动
断开和锂电池的连接,转入休眠模式。
停止工作,待温度降低至设定值之后,自动恢复工作;输出电压高于设定值,充电器停止工
作,避免损伤锂电池,具有输出过压保护功能;输出电流超过设定值,充电器进入保护状态,
短路故障消除之后,自动恢复工作,故具有短路保护功能。