CN116488308B - 一种短路保护型充电器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种短路保护型充电器，涉及充电器技术领域，包括：充电器本体，充电器本体包括外壳和设置在外壳内的PCB板，PCB板上设置有多个充电器元器件，外壳的两端分别设置有电源接口和充电接口，电源接口和充电接口分别通过电源线缆和充电线缆与PCB板连接；短路保护单元，设置在外壳内靠近电源接口的一侧，短路保护单元包括切断机构和触发模块，触发模块能够在充电器使用过程中发生短路导致电源线缆的温度达到设定温度值时，触发切断机构将电源线缆切断；解决现有充电器使用过程中一旦发生短路难以及时地避免火灾等进一步恶化情况的发生的问题。

Description

一种短路保护型充电器

技术领域

本发明属于充电器技术领域，更具体地，涉及一种短路保护型充电器。

背景技术

随着充电设备应用的日益广泛，充电器成为日常生活中随处可见的装置，但是充电器的安全性能一直是充电器使用中的重点技术指标。目前，时常出现因充电器使用过程中发生短路而引发火灾的情况，并且在充电器使用过程中发生短路后，引起火灾的情况往往比较迅速，使用者难以及时发现，并且一旦发生燃烧，情况失控的概率很大，现有技术中难以在短路发生初期，就及时切断电源避免火灾发生。如何在充电器使用过程中发生短路后及时地避免火灾等进一步恶化情况的发生，成为亟待解决的重点问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种短路保护型充电器，解决现有充电器使用过程中一旦发生短路难以及时地避免火灾等进一步恶化情况的发生的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种短路保护型充电器，包括：

充电器本体，所述充电器本体包括外壳和设置在所述外壳内的PCB板，所述PCB板上设置有多个充电器元器件，所述外壳的两端分别设置有电源接口和充电接口，所述电源接口和所述充电接口分别通过电源线缆和充电线缆与所述PCB板连接；

短路保护单元，设置在所述外壳内靠近所述电源接口的一侧，所述短路保护单元包括切断机构和触发模块，所述触发模块能够在所述充电器使用过程中发生短路导致所述电源线缆的温度达到设定温度值时，触发所述切断机构将所述电源线缆切断。

可选地，所述切断机构包括：

刀座，所述刀座固定在所述外壳的内壁上，并处于所述电源线缆的一侧，所述刀座靠近所述电源线缆的一侧设置有刀槽；

切刀，所述切刀设置在所述电源线缆的另一侧，所述切刀的侧面设置有第一卡接槽；

第一弹性部件，设置在所述切刀远离所述电源线缆的一端，并处于预压缩状态；

第一卡接部，设置在所述切刀的一侧，所述第一卡接部的一端用于与所述第一卡接槽卡接，所述第一卡接部的另一端连接有第二弹性部件，所述第一卡接部卡入所述第一卡接槽时，所述第二弹性部件处于预拉伸状态。

可选地，所述刀槽的一侧槽壁的顶端设置有尖端远离所述刀座的第一楔形块，所述切刀靠近所述电源线缆的端部设置有尖端靠近所述第一楔形块的第二楔形块，所述第二楔形块与所述第一楔形块相配合，用于剪断所述电源线缆；所述刀座靠近所述电源线缆的一侧设置有定位板，所述定位板上设置有至少两个定位槽，每个所述定位槽能够容纳并夹持所述电源线缆的一相电缆。

可选地，所述触发模块包括：

导向筒，所述导向筒包括封闭端和开放端，所述封闭端固定在所述外壳的内壁上，所述导向筒的侧壁上相对设置有一对通孔，所述电源线缆贯穿所述一对通孔，所述导向筒内设置有遇热膨胀填料，所述遇热膨胀填料包裹住处于所述导向筒内的所述电源线缆；

活塞，所述活塞活动设置在所述导向筒内，当所述遇热膨胀填料膨胀时能够推动所述活塞向所述导向筒的所述开放端移动；

连接杆，所述连接杆为U形杆，所述连接杆的一端与所述活塞连接，所述连接杆的另一端用于与所述第一卡接部的所述另一端卡接。

可选地，所述导向筒的内壁上设置有柔性凸起部，所述柔性凸起部与所述活塞原理所述遇热膨胀填料的一侧卡接，且所述遇热膨胀填料膨胀时能够推动所述活塞向突破所述柔性凸起部并向所述导向筒的所述开放端移动。

可选地，所述刀座和所述切刀的材料均为陶瓷。

可选地，所述充电器还包括充电保护结构，所述充电保护结构设置在所述外壳内靠近所述充电接口的一侧，所述充电保护结构包括电流检测部件、开关和控制单元，所述电流检测部件用于实时检测所述充电线缆中的电流值，所述开关设置在所述充电线缆上，所述控制单元用于接收所述电流值并计算所述电流值的增加速度，当所述电流值大于设定电流值或所述电流值的增加速度大于设定速度时，所述控制单元控制所述开关断开所述充电线缆。

可选地，所述电流检测部件为电流互感器，所述电流互感器套设在所述充电线缆的外侧。

可选地，所述电源接口包括第一插接式电连接器，所述第一插接式电连接器穿设在所述外壳上的第一孔内，且插接端外露，所述充电接口包括所述外壳上的第二孔，所述充电线缆活动贯穿所述第二孔，且所述充电线缆上设置有第二插接式电连接器。

可选地，所述充电器还包括线缆收卷结构，所述线缆收卷结构包括收卷辊和与所述收卷辊连接的传动机构，所述收卷辊用于缠绕所述充电线缆，所述收卷辊的内部沿轴线设置有一端开放的第一穿线孔，所述收卷辊的侧面沿径向设置有与所述第一穿线孔连通的第二穿线孔，所述充电线缆贯穿所述第一穿线孔和所述第二穿线孔，所述传动机构包括：

第一轴，所述第一轴与所述收卷辊远离所述第一穿线孔的开放端的一端连接，所述第一轴上设置有第一齿轮和惯性飞轮；

多个齿圈，设置在部分所述充电线缆的外周；

第二齿轮，与所述多个齿圈相啮合，所述第二齿轮同轴设置有第三齿轮；

第四齿轮，转动设置在所述第三齿轮与所述第一齿轮之间。

本发明提供一种短路保护型充电器，其有益效果在于：该充电器的充电器本体能够通过电源接口和充电接口分别与电源和充电设备连接，为充电设备充电，短路保护单元设置在外壳内靠近电源接口的一侧，充电器使用过程中，一旦发生短路，电源线缆的温度升高，即可通过触发模块即刻触发切断机构对电源线缆进行切断，断开电源，从根源上及时避免短路情况的进一步恶化，进而避免火灾等恶化情况的发生，提高充电器的安全性能。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的短路保护型充电器的整体结构示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的短路保护型充电器的短路保护单元的示意图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的短路保护型充电器的充电保护结构的示意图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的短路保护型充电器的线缆收卷结构的示意图。

附图标记说明：

1、外壳；2、PCB板；3、充电器元器件；4、电源线缆；5、充电线缆；6、切断机构；7、触发模块；8、刀座；9、刀槽；10、切刀；11、第一弹性部件；12、第一卡接部；13、第二弹性部件；14、第一楔形块；15、第二楔形块；16、定位板；17、导向筒；18、遇热膨胀填料；19、活塞；20、连接杆；21、柔性凸起部；22、充电保护结构；23、电流检测部件；24、开关；25、第一插接式电连接器；26、第二孔；27、第二插接式电连接器；28、线缆收卷结构；29、收卷辊；30、第一轴；31、第一齿轮；32、惯性飞轮；33、第二齿轮；34、第三齿轮；35、控制单元；36、第四齿轮。

实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

如图1至图4所示，本发明提供一种短路保护型充电器，包括：

充电器本体，充电器本体包括外壳1和设置在外壳1内的PCB板2，PCB板2上设置有多个充电器元器件3，外壳1的两端分别设置有电源接口和充电接口，电源接口和充电接口分别通过电源线缆4和充电线缆5与PCB板2连接；

短路保护单元，设置在外壳1内靠近电源接口的一侧，短路保护单元包括切断机构6和触发模块7，触发模块7能够在充电器使用过程中发生短路导致电源线缆4的温度达到设定温度值时，触发切断机构6将电源线缆4切断。

具体的，为解决现有充电器使用过程中一旦发生短路难以及时地避免火灾等进一步恶化情况的发生的问题；本发明提供的充电器的充电器本体能够通过电源接口和充电接口分别与电源和充电设备连接，为充电设备充电，短路保护单元设置在外壳1内靠近电源接口的一侧，充电器使用过程中，一旦发生短路，电源线缆4的温度升高，即可通过触发模块7即可触发切断机构6对电源线缆4进行切断，断开电源，从根源上及时避免短路情况的进一步恶化，进而避免火灾等恶化情况的发生，提高充电器的安全性能。

进一步的，充电器本体的核心部件为其外壳1内部设置的带有多个充电器元器件3的PCB板2，充电器本体通过电源线缆4和电源接口能够与电源连接取电，通过充电接口和充电线缆5能够连接在需要充电的充电设备上，进而为充电设备充电，可以设置不同的充电参数，如：12V-1.5A、16.8V-2、21V-0.5A、42V-2A、63V-2.5A、84V-4A、126V-1A等，其充电参数可以根据实际需求对PCB板2及其上焊接的多个充电器元器件3进行设置，在此不做限定，也不再赘述。

可选地，切断机构6包括：

刀座8，刀座8固定在外壳1的内壁上，并处于电源线缆4的一侧，刀座8靠近电源线缆4的一侧设置有刀槽9；

切刀10，切刀10设置在电源线缆4的另一侧，切刀10的侧面设置有第一卡接槽；

第一弹性部件11，设置在切刀10远离电源线缆4的一端，并处于预压缩状态；

第一卡接部12，设置在切刀10的一侧，第一卡接部12的一端用于与第一卡接槽卡接，第一卡接部12的另一端连接有第二弹性部件13，第一卡接部12卡入第一卡接槽时，第二弹性部件13处于预拉伸状态。

具体的，第一卡接部12卡入第一卡接槽时，第二弹性部件13处于预拉伸状态，且此时第一弹性部件11处于预压缩状态，并且第一卡接部12此时由触发模块7限制，使得切刀10与电源线缆4之间有设定举例的间隙，当充电器使用过程中发生短路导致电源线缆4的温度达到设定温度值时，触发模块7触发切断机构6，通过解除对第一卡接部12的限制，使得第一卡接部12在第二弹性部件13的拉动作用下从第一卡接槽中脱离，进而解除了对切刀10的限制，切刀10在第一弹性部件11的弹力作用下迅速向靠近电源线缆4和刀槽9的方向移动，利用切刀10与刀槽9的配合，将电源线缆4迅速切断。

可选地，刀槽9的一侧槽壁的顶端设置有尖端远离刀座8的第一楔形块14，切刀10靠近电源线缆4的端部设置有尖端靠近第一楔形块14的第二楔形块15，第二楔形块15与第一楔形块14相配合，用于剪断电源线缆4；刀座8靠近电源线缆4的一侧设置有定位板16，定位板16上设置有至少两个定位槽，每个定位槽能够容纳并夹持电源线缆4的一相电缆。

具体的，第一楔形块14与第二楔形块15的尖端相互配合，利用二者之间的剪切，将电源线缆4剪断，提高切断机构6切断电源线缆4的可靠性，以两相电为例，电源线缆4有两相电缆，那么两个定位槽分别容纳并夹持一相电缆，使得两相电缆在此处分离开，避免在电源线缆4被切断机构6切断后两相电缆距离太近，切断的断口处产生毛刺等导电体，导致再次发生短路。

可选地，触发模块7包括：

导向筒17，导向筒17包括封闭端和开放端，封闭端固定在外壳1的内壁上，导向筒17的侧壁上相对设置有一对通孔，电源线缆4贯穿一对通孔，导向筒17内设置有遇热膨胀填料18，遇热膨胀填料18包裹住处于导向筒17内的电源线缆4；

活塞19，活塞19活动设置在导向筒17内，当遇热膨胀填料18膨胀时能够推动活塞19向导向筒17的开放端移动；

连接杆20，连接杆20为U形杆，连接杆20的一端与活塞19连接，连接杆20的另一端用于与第一卡接部12的另一端卡接。

具体的，触发模块7通过遇热膨胀填料18包裹住导向筒17内的电源线缆4，以此来感知电源线缆4的温度，若充电器在使用过程中发生短路，电源线缆4的温度升高，温度的升高使得遇热膨胀填料18膨胀，进而推动活塞19向外移动，带动连接杆20向外移动，使得连接杆20的另一端脱离第一卡接部12的另一端，解除对第一卡接部12的卡接，进而触发切断机构6运行，迅速切断电源电缆；遇热膨胀填料18可以根据实际的需要和其温度敏感特性及膨胀系数进行选择，目前遇热膨胀填料18的材料有很多种，具体选择方式在此不再赘述；本发明采用遇热膨胀填料18作为感知电源线缆4温度的部件，完全利用机械、物理的结构对短路情况进行判断、触发和切断处理，相比于采用电控来监控、判断和处理短路情况，可靠性具有极大的提高。

可选地，导向筒17的内壁上设置有柔性凸起部21，柔性凸起部21与活塞19原理遇热膨胀填料18的一侧卡接，且遇热膨胀填料18膨胀时能够推动活塞19向突破柔性凸起部21并向导向筒17的开放端移动。

具体的，柔性凸起部21的设置对活塞19进行一定程度上的限位，保持活塞19在没有短路情况发生时位置的稳定，避免因振动等情况发生误操作而切断电源线缆4，造成损失；同时，柔性凸起部21在遇热膨胀填料18膨胀后无法有力阻止活塞19向外移动，也兼备了短路发生时反应的灵敏度。

在本实施例中，柔性凸起部21可以采用弹片或橡胶圈等。

可选地，刀座8和切刀10的材料均为陶瓷。

具体的，采用陶瓷材料的刀座8和切刀10，使得切刀10在于刀座8配合对电源线缆4进行切断时，不会因切刀10或刀座8的导电导致电源线缆4的再次短路，提高安全性能。

可选地，充电器还包括充电保护结构22，充电保护结构22设置在外壳1内靠近充电接口的一侧，充电保护结构22包括电流检测部件23、开关24和控制单元35，电流检测部件23用于实时检测充电线缆5中的电流值，开关24设置在充电线缆5上，控制单元35用于接收电流值并计算电流值的增加速度，当电流值大于设定电流值或电流值的增加速度大于设定速度时，控制单元35控制开关24断开充电线缆5。

具体的，充电器使用过程中还有其它安全隐患，比如过载，过载可能由充电设备故障或充电器本体故障导致，本发明中的充电器通过设置充电保护结构22，能够在充电器使用过程中发生过载时，及时断开充电线缆5，停止对充电设备的充电，保护该充电器也保护充电设备；充电保护结构22通过电流检测部件23实时检测充电线缆5中的电流值，控制单元35根据电流值是否大于谁当电流值，也根据电流值的增加速度是否大于设定速度，控制开关24断开充电线缆5，即停止充电的进行；对于这样的设计，有两方面的好处，一方面是充电线缆5的温度升高表示其中流过的电流增大，过载风险较高，此时通过开关24切断充电线缆5可以断开充电线缆5，停止充电，避免过载引发的进一步恶化情况，同时也可以设置报警部件，在开关24开断时发出警报，提醒使用者需要进行检查或维修；另一方面是充电线缆5的温度升高速度过快，表示电流迅速增大，短路风险较高，在此情况下，该充电保护结构22对电流增加速度是否过快的检测能够在电源线缆4的温度达到设定温度值时就提前切断充电线缆5停止充电，这样若短路故障出现在充电设备上，那么提前切断充电线缆5停止充电的操作就可以避免触发模块7触发切断机构6对电源线缆4的物料切断，降低维修成本。

可选地，电流检测部件23为电流互感器，电流互感器套设在充电线缆5的外侧。

具体的，采用电流互感器套设在充电线缆5上检测其电流值，保证检测的准确性。

在其它实施例中，也可以采用其它形式的电流检测部件23对电流值进行检测。

可选地，电源接口包括第一插接式电连接器25，第一插接式电连接器25穿设在外壳1上的第一孔内，且插接端外露，充电接口包括外壳1上的第二孔26，充电线缆5活动贯穿第二孔26，且充电线缆5上设置有第二插接式电连接器27。

具体的，通过第一插接式电连接器25可以方便利用线缆与电源插座进行连接，第二插接式电连接器27与充电设备的充电插口进行插接。

可选地，充电器还包括线缆收卷结构28，线缆收卷结构28包括收卷辊29和与收卷辊29连接的传动机构，收卷辊29用于缠绕充电线缆5，收卷辊29的内部沿轴线设置有一端开放的第一穿线孔，收卷辊29的侧面沿径向设置有与第一穿线孔连通的第二穿线孔，充电线缆5贯穿第一穿线孔和第二穿线孔，传动机构包括：

第一轴30，第一轴30与收卷辊29远离第一穿线孔的开放端的一端连接，第一轴30上设置有第一齿轮31和惯性飞轮32；

多个齿圈，设置在部分充电线缆5的外周；

第二齿轮33，与多个齿圈相啮合，第二齿轮33同轴设置有第三齿轮34；

第四齿轮36，转动设置在第三齿轮34与第一齿轮31之间。

具体的，现有的充电器充电线缆5的长度都是固定的，在使用或收纳过程中，充电线缆5或是扎乱或是收纳不便，为此本发明中的充电器还具有线缆收卷结构28，通过收卷辊29缠绕充电线缆5，实现对充电线缆5的收卷，方便在需要时拉出充电线缆5，在不需要时收卷充电线缆5；该线缆收卷结构28的收卷辊29上设置有第一穿线孔和第二穿线孔，这样的穿线孔的设置使其可以单向收卷，即充电线缆5与开关24或PCB板2连接的一端穿过第一穿线孔后从第二穿线孔中穿出，在收卷辊29转动缠绕和释放充电线缆5时，充电线缆5的这一端都不缠绕，而充电线缆5的另一端会缠绕在收卷辊29上；传动机构的设置使得在需要收卷充电线缆5时，先手动将充电线缆5靠近第二孔26的部分向第二孔26内塞入，在此过程中，充电线缆5上的多个齿圈与第二齿轮33啮合，带动第二齿轮33转动，也可以在充电线缆5的侧面设置带有导向槽的导向部件，使其能够更好地与第二齿轮33啮合，第二齿轮33与第三齿轮34同轴同步转动，通过第四齿轮36的传动带动第一齿轮31和惯性飞轮32转动，这样在惯性飞轮32的惯性作用下，可以手感顺滑地实现充电线缆5的收卷，同时在释放导向线缆时只需要将充电线缆5向外拉即可；这样的传动机构的设置，相比于现有技术中使用窝卷弹簧、发条等弹性部件的收卷驱动结构，该传动机构不使用弹性部件，在拉出所需长度的充电线缆5后也不需要限位或锁止部件对线缆进行锁止，避免其自动缩回，并且根据实际实验，采用惯性飞轮32与收卷辊29连接的收卷结构操作过程中手感更加顺滑，收卷和释放充电线缆5的操作更加便利。

在本实施例中，第二齿轮33和第三齿轮34设置在第二轴上，第四齿轮36设置在第三轴上，第二轴和第三轴转动连接在支架上，支架的具体结构不做限定，在此也不再赘述。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (8)

1.一种短路保护型充电器，其特征在于，包括：

充电器本体，所述充电器本体包括外壳和设置在所述外壳内的PCB板，所述PCB板上设置有多个充电器元器件，所述外壳的两端分别设置有电源接口和充电接口，所述电源接口和所述充电接口分别通过电源线缆和充电线缆与所述PCB板连接；

短路保护单元，设置在所述外壳内靠近所述电源接口的一侧，所述短路保护单元包括切断机构和触发模块，所述触发模块能够在所述充电器使用过程中发生短路导致所述电源线缆的温度达到设定温度值时，触发所述切断机构将所述电源线缆切断；

所述切断机构包括：

刀座，所述刀座固定在所述外壳的内壁上，并处于所述电源线缆的一侧，所述刀座靠近所述电源线缆的一侧设置有刀槽；

切刀，所述切刀设置在所述电源线缆的另一侧，所述切刀的侧面设置有第一卡接槽；

第一弹性部件，设置在所述切刀远离所述电源线缆的一端，并处于预压缩状态；

第一卡接部，设置在所述切刀的一侧，所述第一卡接部的一端用于与所述第一卡接槽卡接，所述第一卡接部的另一端连接有第二弹性部件，所述第一卡接部卡入所述第一卡接槽时，所述第二弹性部件处于预拉伸状态。

2.根据权利要求1所述的短路保护型充电器，其特征在于，所述刀槽的一侧槽壁的顶端设置有尖端远离所述刀座的第一楔形块，所述切刀靠近所述电源线缆的端部设置有尖端靠近所述第一楔形块的第二楔形块，所述第二楔形块与所述第一楔形块相配合，用于剪断所述电源线缆；所述刀座靠近所述电源线缆的一侧设置有定位板，所述定位板上设置有至少两个定位槽，每个所述定位槽能够容纳并夹持所述电源线缆的一相电缆。

3.根据权利要求1所述的短路保护型充电器，其特征在于，所述触发模块包括：

导向筒，所述导向筒包括封闭端和开放端，所述封闭端固定在所述外壳的内壁上，所述导向筒的侧壁上相对设置有一对通孔，所述电源线缆贯穿所述一对通孔，所述导向筒内设置有遇热膨胀填料，所述遇热膨胀填料包裹住处于所述导向筒内的所述电源线缆；

活塞，所述活塞活动设置在所述导向筒内，当所述遇热膨胀填料膨胀时能够推动所述活塞向所述导向筒的所述开放端移动；

连接杆，所述连接杆为U形杆，所述连接杆的一端与所述活塞连接，所述连接杆的另一端用于与所述第一卡接部的所述另一端卡接。

4.根据权利要求3所述的短路保护型充电器，其特征在于，所述导向筒的内壁上设置有柔性凸起部，所述柔性凸起部与所述活塞远离所述遇热膨胀填料的一侧卡接，且所述遇热膨胀填料膨胀时能够推动所述活塞向突破所述柔性凸起部并向所述导向筒的所述开放端移动。

5.根据权利要求1所述的短路保护型充电器，其特征在于，所述刀座和所述切刀的材料均为陶瓷。

6.根据权利要求1所述的短路保护型充电器，其特征在于，所述充电器还包括充电保护结构，所述充电保护结构设置在所述外壳内靠近所述充电接口的一侧，所述充电保护结构包括电流检测部件、开关和控制单元，所述电流检测部件用于实时检测所述充电线缆中的电流值，所述开关设置在所述充电线缆上，所述控制单元用于接收所述电流值并计算所述电流值的增加速度，当所述电流值大于设定电流值或所述电流值的增加速度大于设定速度时，所述控制单元控制所述开关断开所述充电线缆。

7.根据权利要求6所述的短路保护型充电器，其特征在于，所述电流检测部件为电流互感器，所述电流互感器套设在所述充电线缆的外侧。

8.根据权利要求1所述的短路保护型充电器，其特征在于，所述电源接口包括第一插接式电连接器，所述第一插接式电连接器穿设在所述外壳上的第一孔内，且插接端外露，所述充电接口包括所述外壳上的第二孔，所述充电线缆活动贯穿所述第二孔，且所述充电线缆上设置有第二插接式电连接器。