CN116476660A - 一种防水防触电充电器及其充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防水防触电充电器及其充电系统。内壳的上下底面分别开设有若干个散热孔，每个散热孔内设有一封盖组件，封盖组件包括配重压盖、滑杆和弹簧，配重压盖滑动插接在滑杆上，并位于散热孔的正上方或正下方，滑杆一端连接在外壳的内表面，当封盖组件位于内壳上方时，配重压盖盖压在散热孔的正上方以封闭散热孔，当封盖组件位于内壳下方时，配重压盖滑落在散热孔的正下方以打开散热孔。内壳上的散热孔，方便内壳内的线路板进行散热，设置的封盖组件能够在散热孔朝上放置的时候盖压住散热孔，避免雨水打入内壳内部，提高充电器的防水防触电性能，还能在散热孔朝下放置的时候开启散热孔，方便内壳内部散热及进水后的泄水。

Description

一种防水防触电充电器及其充电系统

技术领域

本发明属于电动车充电器技术领域，尤其涉及一种防水防触电充电器及其充电系统。

背景技术

随着社会经济的快速发展，电动车充电器是专门为电动自行车的电瓶配置的一个充电设备，充电器的分类用有、无工频(50赫兹)变压器区分，可分为两大类。货运三轮充电器一般使用带工频变压器的充电机，体积大、重量大、费电，但是可靠，便宜；电动自行车和电摩则使用所谓开关电源式充电器。

一些电动车充电器为了防止烧坏线路板，保证充电器的散热性，一般需要在安装有线路板的壳体上开设一些散热孔或散热槽，这样虽然能够保证充电器一定的散热性，却破坏了充电器的防水性，充电器在下雨天进行室外充电时，若散热孔或散热槽朝上放置，充电器的内部不可避免的很容易被雨水打湿，容易引起触电风险，影响充电器的安全性。

发明内容

本发明提供一种防水防触电充电器及其充电系统，旨在解决雨天充电的充电器容易进水和触电的问题。

本发明是这样实现的，提供一种防水防触电充电器，包括外壳、内壳和线路板，所述外壳镂空设置，所述内壳置于所述外壳内，并通过支架与所述外壳固定连接，所述线路板安装在所述内壳的内部，所述内壳的上下底面分别开设有若干个散热孔，每个所述散热孔内设有一封盖组件，所述封盖组件包括配重压盖、滑杆和弹簧，所述配重压盖滑动插接在所述滑杆上，并位于所述散热孔的正上方或正下方，所述滑杆一端连接在所述外壳的内表面，另一端设有抵块，所述弹簧套接在所述滑杆上，并呈压缩状态夹于所述外壳的内表面与所述配重压盖之间，当所述封盖组件位于所述内壳上方时，所述配重压盖盖压在所述散热孔的正上方以封闭所述散热孔，当所述封盖组件位于所述内壳下方时，所述配重压盖滑落在所述散热孔的正下方以打开所述散热孔。

更进一步地，所述配重压盖的截面呈凸字型，所述散热孔的外部设有一圈防水台，与所述配重压盖的边缘相配合。

更进一步地，所述外壳上下底面镂空设置，其他部位密封设置。

本发明还提供一种防水防触电充电器的充电系统，所述线路板上设有漏电检测单元和充电单元，所述漏电检测单元包括：

电流互感器，用于将电路中的高电流信号通过电磁感应转化为低电流信号输出，以降低电路中的电流强度，提高电路安全性；

运算放大器，用于对电流互感器输入的电流信号进行放大处理，以提高电流检测的灵敏度和精度；

反馈电阻，用于实现所述运算放大器的放大作用；

可编程增益放大器，用于对经所述运算放大器放大后的电流信号进行进一步放大，以调整所述运算放大器的增益；

高速模数转换器，用于将经过放大的电流信号转换成数字信号，并传输给微控制器；

微控制器，接收到所述高速模数转换器传输的数字信号，对数据信号进行处理分析，以判断电路中的电流是否为漏电电流，并根据判断结果对继电器作出开关指令；

继电器，用于根据所述微控制器作出的开关指令，实现对充电器电源的开关控制，当所述微控制器判定电路中的电流为漏电电流时，则根据所述微控制器发出的断开指令对充电器电源进行断开；

其中，所述电流互感器的绕组与所述充电单元连接，所述充电单元与充电器的输出端连接，所述运算放大器的非反馈输入端连接所述电流互感器的一端并获取所述电流互感器的输出信号，所述反馈电阻的一端连接所述运算放大器的输出端，另一端连接所述运算放大器的非反馈输入端，以实现所述运算放大器的放大作用，所述可编程增益放大器的输入端连接所述运算放大器的输出端，以进一步调整放大器的增益，所述高速模数转换器的输入端连接所述可编程增益放大器的输出端并获取所述可编程增益放大器的输出信号，以实现模拟信号的数字转换，所述高速模数转换器的输出端连接所述微控制器的数字输入端，以通过所述微控制器进行数字信号处理和漏电检测，所述继电器的控制端连接所述微控制器以获取所述微控制器的数字输出信号，以通过所述微控制器控制所述继电器的开关，所述继电器的负载端连接到充电器的电源端，以实现对充电器电源的开关控制。

更进一步地，所述充电单元包括：

输入模块，用于将外部输入的交流电源转换成内部工作所需的直流电源供给充电器；

整流模块，用于将输入模块得到的交流电源转换为直流电源，以保证充电器内部的电路得到稳定、纯净的直流电；

滤波模块，用于对整流后的直流电进行滤波处理，使输出的直流电平稳；

充电控制模块，用于根据充电器的类型和电池的类型，对充电电流、电压进行控制；

输出模块，用于将充电控制电路控制的电流、电压输出给电池供电；

其中，输入模块的输出端与整流模块的输入端连接，整流模块的输出端与滤波模块的输入端连接，滤波模块的输出端与充电控制模块的输入端连接，充电控制模块的输出端与输出模块的输入端连接，输出模块的输出端与充电器的充电接口连接，对电池进行充电。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明的防水防触电充电器，不仅在安装有线路板的内壳的上下底面分别开设有若干个散热孔，方便内壳内的线路板进行散热，避免烧坏线路板，还在每个散热孔内设有一个封盖组件，设置的封盖组件不仅能够在散热孔朝上放置的时候盖压住散热孔，避免雨水打入内壳内部，提高充电器的防水性能，进而提高充电器的防触电性能，还能在散热孔朝下放置的时候开启散热孔，方便内壳内部散热，且散热孔不仅能够用于内壳内部散热，还能够在内壳发生进水的情况下，及时对内壳进行自动排水，且由于本发明的充电器无论两面如何上下放置，朝上放置的散热孔总是会被封盖组件盖压，而朝下放置的散热孔也总是会处于开启状态，因此本发明相对于仅在一面设置散热孔的充电器，其充电的便捷性更强，可以上下面任意放置；

其中，配重压盖的设置，当配重压盖位于散热孔上方时，配重压盖在自身重力和弹簧的挤压作用下，会自动弹压盖在散热孔上，而当配重压盖位于散热孔下方时，配重压盖在重力作用下顺滑杆下滑，脱离散热孔；

本发明还采用外壳内壳双层壳体的设置方式，外壳不仅能够对内壳及封盖组件起到支撑作用，还能够在充电放置的过程中，将内壳与放置面隔离开，这样不仅能够加大散热空间，提高内壳内部的散热效率，还相当于设置了一防水台，增加了防水高度，使得朝下的内壳的底部隐蔽性更强，进一步提高充电器的防水性能，进而进一步提高充电器的防触电性能。

本发明的防水防触电充电器的充电系统，通过漏电检测单元能够及时的检测出充电电路是否存在漏电现象并对充电电路及时作出安全保护措施，具体的，由于在漏电情况下，线路上可能出现高达数十甚至上百安培的电流，这么大的电流在检测电路中会造成很大的损害，甚至会对人身安全带来威胁，因此，先通过电流互感器将高电流转换为低电流，降低电路中的电流强度，提高电路的安全性；再通过运算放大器及可编程增益放大器可以对电流信号进行放大，从而提高了漏电流检测电路的灵敏度和精度，使得检测到的漏电流信号更加准确可靠，确保电路能够快速、准确地检测到漏电流信号；而可编程增益放大器还可以根据需要调整放大倍数，以适应不同的检测条件和应用场景，通过调整放大倍数，实现对漏电电流的更加精准和灵活的检测和控制，同时，可编程增益放大器还可以通过设置不同的滤波器和滤波参数，抑制干扰信号和噪声，提高漏电检测的精度和可靠性；继而通过高速模数转换器将经过放大和滤波的电流信号转换成数字信号，然后传输给微控制器进行处理分析；并由微控制器判断电路中的电流是否为漏电电流，若为漏电电流，则通过微控制器根据判断结果对继电器作出开关指令，以实现对充电器电源的开关控制，当微控制器判定电路中的电流为漏电电流时，则根据微控制器发出的断开指令对充电器电源进行断开，以对充电电路实现断电保护。

附图说明

图1是本发明提供的防水防触电充电器的结构示意图；

图2是本发明的封盖组件的第一工作状态示意图；

图3是本发明的封盖组件的第二工作状态示意图；

图4是本发明的防水防触电充电器的充电系统的系统框图。

附图标记：1、外壳，2、内壳，21、散热孔，22、防水台，3、封盖组件，31、配重压盖，32、滑杆，33、弹簧，34、抵块，4、支架。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

参考图1至图3，实施例一提供一种防水防触电充电器，包括外壳1、内壳2和线路板，外壳1镂空设置，内壳2置于外壳1内，并通过支架4与外壳1固定连接，线路板安装在内壳2的内部。

内壳2的上下底面分别开设有若干个散热孔21，每个散热孔21内设有一封盖组件3，封盖组件3包括配重压盖31、滑杆32和弹簧33，配重压盖31滑动插接在滑杆32上，并位于散热孔21的正上方或正下方，滑杆32一端连接在外壳1的内表面，另一端设有抵块34，弹簧33套接在滑杆32上，并呈压缩状态夹于外壳1的内表面与配重压盖31之间，当封盖组件3位于内壳2上方时，配重压盖31盖压在散热孔21的正上方以封闭散热孔21，当封盖组件3位于内壳2下方时，配重压盖31滑落在散热孔21的正下方以打开散热孔21。

本发明的防水防触电充电器，不仅在安装有线路板的内壳2的上下底面分别开设有若干个散热孔21，方便内壳2内的线路板进行散热，避免烧坏线路板，还在每个散热孔21内设有一个封盖组件3，设置的封盖组件3不仅能够在散热孔朝上放置的时候盖压住散热孔21，避免雨水打入内壳2内部，提高充电器的防水性能，进而提高充电器的防触电性能，还能在散热孔朝下放置的时候开启散热孔21，方便内壳2内部散热，且散热孔21不仅能够用于内壳2内部散热，还能够在内壳2发生进水的情况下，及时对内壳2进行自动排水，且由于本发明的充电器无论两面如何上下放置，朝上放置的散热孔21总是会被封盖组件3盖压，而朝下放置的散热孔21也总是会处于开启状态，因此本发明相对于仅在一面设置散热孔21的充电器，其充电的便捷性更强，可以上下面任意放置；

其中，配重压盖31的设置，当配重压盖31位于散热孔21上方时，配重压盖31在自身重力和弹簧33的挤压作用下，会自动弹压盖在散热孔21上，而当配重压盖31位于散热孔21下方时，配重压盖31在重力作用下顺滑杆32下滑，脱离散热孔21；

本发明还采用外壳内壳双层壳体的设置方式，外壳1不仅能够对内壳2及封盖组件3起到支撑作用，还能够在充电放置的过程中，将内壳2与放置面隔离开，这样不仅能够加大散热空间，提高内壳2内部的散热效率，还相当于设置了一防水台，增加了防水高度，使得朝下的内壳2的底部隐蔽性更强，进一步提高充电器的防水性能，进而进一步提高充电器的防触电性能。

实施例二

参考图1至图3，本实施例二的配重压盖的截面呈凸字型，散热孔21的外部设有一圈防水台22，与配重压盖31的边缘相配合，需要说明的是，防水台22的设置，有效避免置于上方的散热孔21发生渗水现象。

实施例三

本实施例三的外壳1上下底面镂空设置，其他部位密封设置，需要说明的是，这样设计的外壳1既能保证充电器底部良好的散热性，又能增强充电器充电水平放置时内壳2底部的隐蔽性，从而提高充电器的防水性能及防触电性能。

实施例四

参考图4，本实施例四提供一种防水防触电充电器的充电系统，所述线路板上设有漏电检测单元和充电单元，漏电检测单元包括：

电流互感器，用于将电路中的高电流信号通过电磁感应转化为低电流信号输出，以降低电路中的电流强度，提高电路安全性。

具体的，由于在漏电情况下，线路上可能出现高达数十甚至上百安培的电流，这么大的电流在检测电路中会造成很大的损害，甚至会对人身安全带来威胁，因此，先通过电流互感器将高电流转换为低电流，降低电路中的电流强度，提高电路的安全性。

运算放大器，用于对电流互感器输入的电流信号进行放大处理，以提高电流检测的灵敏度和精度。

反馈电阻，用于实现所述运算放大器的放大作用。

可编程增益放大器，用于对经所述运算放大器放大后的电流信号进行进一步放大，以调整所述运算放大器的增益。

具体的，可编程增益放大器可以根据需要调整放大倍数，以适应不同的检测条件和应用场景，通过调整放大倍数，实现对漏电电流的更加精准和灵活的检测和控制，同时，可编程增益放大器还可以通过设置不同的滤波器和滤波参数，抑制干扰信号和噪声，提高漏电检测的精度和可靠性。

高速模数转换器，用于将经过放大的电流信号转换成数字信号，并传输给微控制器。

具体的，高速模数转换器需要具备高精度、高速率和高分辨率的特点，以确保对漏电电流进行准确的检测和分析，此外，高速模数转换器还可以实现对漏电电流的实时监测和精确计量。

微控制器，接收到高速模数转换器传输的数字信号，对数据信号进行处理分析，以判断电路中的电流是否为漏电电流，并根据判断结果对继电器作出开关指令。

具体的，微控制器是控制整个电路的中央处理单元，也是是漏电检测单元的重要组成部分，它能够接收来自各个传感器的数据，并根据这些数据实现相应的漏电检测功能。具体来说，微控制器可以实现以下功能：

微控制器可以对电流互感器采集到的电流信号进行放大和滤波，使其变得更加稳定和可靠；也能够根据采集到的数据判断是否存在漏电现象，如果检测到漏电，可以向继电器发送信号，切断充电电路，以保证人身安全。

微控制器还可以根据充电电池的状态和用户需求，控制充电器输出电流的大小和充电时间。例如，在电池电量低的情况下，微控制器可以调整输出电流的大小，以快速充电电池；还可以与用户界面进行通信，并将检测结果和充电状态等信息显示出来，方便用户了解电池的充电情况和漏电检测的结果。

继电器，用于根据微控制器作出的开关指令，实现对充电器电源的开关控制，当微控制器判定电路中的电流为漏电电流时，则根据微控制器发出的断开指令对充电器电源进行断开。

其中，电流互感器的绕组与所述充电单元连接，充电单元与充电器的输出端连接，运算放大器的非反馈输入端连接电流互感器的一端并获取电流互感器的输出信号，反馈电阻的一端连接运算放大器的输出端，另一端连接运算放大器的非反馈输入端，以实现运算放大器的放大作用，可编程增益放大器的输入端连接运算放大器的输出端，以进一步调整放大器的增益，高速模数转换器的输入端连接可编程增益放大器的输出端并获取所述可编程增益放大器的输出信号，以实现模拟信号的数字转换，高速模数转换器的输出端连接微控制器的数字输入端，以通过微控制器进行数字信号处理和漏电检测，继电器的控制端连接微控制器以获取微控制器的数字输出信号，以通过微控制器控制继电器的开关，继电器的负载端连接到充电器的电源端，以实现对充电器电源的开关控制。

充电单元包括：

输入模块，用于将外部输入的交流电源转换成内部工作所需的直流电源供给充电器；

整流模块，用于将输入模块得到的交流电源转换为直流电源，以保证充电器内部的电路得到稳定、纯净的直流电；

滤波模块，用于对整流后的直流电进行滤波处理，使输出的直流电平稳；

充电控制模块，用于根据充电器的类型和电池的类型，对充电电流、电压进行控制；

输出模块，用于将充电控制电路控制的电流、电压输出给电池供电；

其中，输入模块的输出端与整流模块的输入端连接，整流模块的输出端与滤波模块的输入端连接，滤波模块的输出端与充电控制模块的输入端连接，充电控制模块的输出端与输出模块的输入端连接，输出模块的输出端与充电器的充电接口连接，对电池进行充电。

本发明的防水防触电充电器的充电系统，通过漏电检测单元能够及时的检测出充电电路是否存在漏电现象并对充电电路及时作出安全保护措施，具体的，先通过电流互感器将高电流转换为低电流，降低电路中的电流强度，提高电路的安全性；再通过运算放大器及可编程增益放大器可以对电流信号进行放大，从而提高漏电流检测电路的灵敏度和精度，使得检测到的漏电流信号更加准确可靠，确保电路能够快速、准确地检测到漏电流信号；继而通过高速模数转换器将经过放大和滤波的电流信号转换成数字信号，然后传输给微控制器进行处理分析；并由微控制器判断电路中的电流是否为漏电电流，若为漏电电流，则通过微控制器根据判断结果对继电器作出开关指令，以实现对充电器电源的开关控制，当微控制器判定电路中的电流为漏电电流时，则根据微控制器发出的断开指令对充电器电源进行断开，以对充电电路实现断电保护。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种防水防触电充电器，其特征在于，包括外壳、内壳和线路板，所述外壳镂空设置，所述内壳置于所述外壳内，并通过支架与所述外壳固定连接，所述线路板安装在所述内壳的内部，所述内壳的上下底面分别开设有若干个散热孔，每个所述散热孔内设有一封盖组件，所述封盖组件包括配重压盖、滑杆和弹簧，所述配重压盖滑动插接在所述滑杆上，并位于所述散热孔的正上方或正下方，所述滑杆一端连接在所述外壳的内表面，另一端设有抵块，所述弹簧套接在所述滑杆上，并呈压缩状态夹于所述外壳的内表面与所述配重压盖之间，当所述封盖组件位于所述内壳上方时，所述配重压盖盖压在所述散热孔的正上方以封闭所述散热孔，当所述封盖组件位于所述内壳下方时，所述配重压盖滑落在所述散热孔的正下方以打开所述散热孔。

2.根据权利要求1所述的防水防触电充电器，其特征在于，所述配重压盖的截面呈凸字型，所述散热孔的外部设有一圈防水台，与所述配重压盖的边缘相配合。

3.根据权利要求1所述的防水防触电充电器，其特征在于，所述外壳上下底面镂空设置，其他部位密封设置。

4.一种防水防触电充电器的充电系统，其特征在于，所述线路板上设有漏电检测单元和充电单元，所述漏电检测单元包括：

电流互感器，用于将电路中的高电流信号通过电磁感应转化为低电流信号输出，以降低电路中的电流强度，提高电路安全性；

运算放大器，用于对电流互感器输入的电流信号进行放大处理，以提高电流检测的灵敏度和精度；

反馈电阻，用于实现所述运算放大器的放大作用；

可编程增益放大器，用于对经所述运算放大器放大后的电流信号进行进一步放大，以调整所述运算放大器的增益；

高速模数转换器，用于将经过放大的电流信号转换成数字信号，并传输给微控制器，以通过所述微控制器判断电路中的电流是否为漏电电流；

微控制器，接收到所述高速模数转换器传输的数字信号，对数据信号进行处理分析，以判断电路中的电流是否为漏电电流，并根据判断结果对继电器作出开关指令；

继电器，用于根据所述微控制器作出的开关指令，实现对充电器电源的开关控制，当所述微控制器判定电路中的电流为漏电电流时，则根据所述微控制器发出的断开指令对充电器电源进行断开；

其中，所述电流互感器的绕组与所述充电单元连接，所述充电单元与充电器的输出端连接，所述运算放大器的非反馈输入端连接所述电流互感器的一端并获取所述电流互感器的输出信号，所述反馈电阻的一端连接所述运算放大器的输出端，另一端连接所述运算放大器的非反馈输入端，以实现所述运算放大器的放大作用，所述可编程增益放大器的输入端连接所述运算放大器的输出端，以进一步调整放大器的增益，所述高速模数转换器的输入端连接所述可编程增益放大器的输出端并获取所述可编程增益放大器的输出信号，以实现模拟信号的数字转换，所述高速模数转换器的输出端连接所述微控制器的数字输入端，以通过所述微控制器进行数字信号处理和漏电检测，所述继电器的控制端连接所述微控制器以获取所述微控制器的数字输出信号，以通过所述微控制器控制所述继电器的开关，所述继电器的负载端连接到充电器的电源端，以实现对充电器电源的开关控制。

5.根据权利要求4所述的防水防触电充电器的充电系统，其特征在于，所述充电单元包括：

输入模块，用于将外部输入的交流电源转换成内部工作所需的直流电源供给充电器；

整流模块，用于将输入模块得到的交流电源转换为直流电源，以保证充电器内部的电路得到稳定、纯净的直流电；

滤波模块，用于对整流后的直流电进行滤波处理，使输出的直流电平稳；

充电控制模块，用于根据充电器的类型和电池的类型，对充电电流、电压进行控制；

输出模块，用于将充电控制电路控制的电流、电压输出给电池供电；

其中，输入模块的输出端与整流模块的输入端连接，整流模块的输出端与滤波模块的输入端连接，滤波模块的输出端与充电控制模块的输入端连接，充电控制模块的输出端与输出模块的输入端连接，输出模块的输出端与充电器的充电接口连接，对电池进行充电。