CN117937675A - 可防止打火、接反的电路设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可防止打火、接反的电路设备，包括连接的安全通电模块和主设备，安全通电模块包括并联的第一通电路径和第二通电路径；第一通电路径上设置有防反限流模块；第二通电路径上设置有继电器模块，还设置有辅助电源模块为继电器模块供电；控制模块通过开关管控制继电器模块断开/闭合。本电路设备，其第一通电路径为常通状态，为主设备供电，防反限流模块可避免正负极接反；可限制电流大小，避免打火。主设备得电后，设备上的电容得到充电，控制模块让继电器模块闭合，第二通电路径接通，电动自行车电池以大电流供电。由于电容已经完成充电，继电器模块闭合时不会发生打火。本设备可将电动自行车电池转为户外电源使用，且操作过程安全。

Description

可防止打火、接反的电路设备

技术领域

本发明涉及一种可防止打火、接反的电路设备，具体的是可将电动自行车电池转换为户外电源使用的设备。

背景技术

户外电源，是可携带的储能设备，其内部有电芯，可存储电能，户外电源通常设有USB、汽车点烟器等多种直流输出口，某些型号还设有220伏交流输出口，可为手机、电脑等小型电器供电。

为了增加储能总量，户外电源内安装有尽可能多的电芯，这使其体积和重量都较大，对于驾车出游时，可放车上携带，但一些短途轻装出行的场景，例如驾电动自行车或者电动摩托车出游时，携带常规的户外电源，则很困难。

专利号为2021231727253的专利，公开了一种转换装置，可与电动自行车电池的接口对接，将自行车电池的供电转换输出直流电或交流电，相当于将电动自行车电池转换为户外电源使用，该方案的转换装置便于携带，使用方便。但该转换装置与电动自行车电池电连接瞬间，连接口容易发生打火的问题，这对人员和设备都构成安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可防止打火、接反的电路设备，与电动自行车电池电连接时，接口不会发生打火。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

可防止打火、接反的电路设备，包括安全通电模块和主设备，所述安全通电模块包括第一输入端用于输入直流电，还包括第一输出端用于输出直流电；

所述主设备包括第二输入端和控制模块，所述第一输出端、第二输入端和控制模块顺序连接，用于控制模块获取来自安全通电模块的供电，使主设备实现预设功能；

所述第一输入端与第一输出端之间包括并联的第一通电路径和第二通电路径；

所述第一通电路径上设置有防反限流模块，用于限制第一通电路径的电流方向，使电流流入主设备正极；且用于限制通电时，第一通电路径的电流，使电流小于预设值；

所述第二通电路径上设置有继电器模块，用于控制第二通电路径的通断；所述第一输入端与继电器模块之间还设置有辅助电源模块，用于辅助电源模块将第一输入端的直流供电转为适配电压为继电器模块供电；

在辅助电源模块为继电器模块供电的路径上设置有开关管，所述控制模块连接开关管，用于通过开关管控制继电器模块断开/闭合。

进一步的，所述防反限流模块包括串联的二极管和电阻，或者包括串联的二极管和电感。

进一步的，所述第一输入端与电动自行车电池的电源插口适配；所述主设备还设置有逆变模块和AC插口，所述第二输入端、逆变模块和AC插口顺序接通，用于将来自第二输入端的供电，转为市电电压输出至AC插口。

进一步的，所述主设备还设置有DC模块和DC插口，所述第二输入端、DC模块和DC插口顺序接通，用于将来自第二输入端的供电降压为适配直流电压输出至DC插口。

进一步的，所述第二输入端、DC模块和DC插口顺序接通，还用于所述DC插口连接充电器，且所述DC模块将来自充电器的供电升压为适配电压，经第二输入端输出至第一输入端，进而为连接的电动自行车电池充电。

进一步的，所述控制模块连接所述DC模块，用于控制模块获取并监控DC模块的输入和/或输出电流，并根据监控值控制DC模块输入和/或输出的路径通断；

所述控制模块与逆变模块接通，用于控制模块获取并监控逆变模块的输入和/或输出电流，并根据监控值控制逆变模块输入和/或输出的路径通断。

进一步的，所述控制模块还连接有输入部，用于控制模块接收输入部的输入信号，并根据输入信号控制DC模块以及逆变模块的输入和/或输出的路径通断。

进一步的，还包括电量显示模块，所述控制模块与电量显示模块连接，用于控制模块从第二输入端获取电动自行车电池的当前电压，按预设算法计算出剩余电量，并在电量显示模块显示。

进一步的，所述DC插口包括USB插口、type-c插口和/或车载点烟器插口。

进一步的，所述电动自行车电池的电源插口为品字插口；所述电动自行车电池的输出电压为24～72伏。

本发明的有益效果是：本电路设备，其输入端具有安全通电模块，安全通电模块的第一通电路径为常通状态，为主设备的控制模块供电，且第一通电路径的防反限流模块可限制电流方向，避免正负极接反；还可限制通电时电流大小，避免打火现象。主设备从第一通电路径得电后，设备上的电容得到充电，电容电压达到平衡，控制模块得电工作，通过开关管让第二通电路径的继电器模块闭合，使第二通电路径接通，电动自行车电池以大电流经第二通电路径为主设备供电。由于设备上的电容已经完成充电，所以继电器模块闭合时，不会发生打火现象。本电路设备将电动自行车电池的直流电转为市电或者低压直流电对外供电，相当于将电池转为户外电源使用，且操作过程安全。

附图说明

图1是本发明的电路设备与电动自行车电池连接时的功能模块示意图；

图2是图1实施例，其安全通电模块，内部功能模块连接关系示意图；

图3是本发明的电路设备，其安全通电模块一种实施例的，内部元器件连接关系示意图；

附图标记：电动自行车电池1、可防止打火、接反的电路设备2、安全通电模块21、主设备22。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，典型的可以是：

可防止打火、接反的电路设备，包括安全通电模块21和主设备22，所述安全通电模块21包括第一输入端用于输入直流电，还包括第一输出端用于输出直流电；

所述主设备22包括第二输入端和控制模块，所述第一输出端、第二输入端和控制模块顺序连接，用于控制模块获取来自安全通电模块21的供电，使主设备22实现预设功能；

所述第一输入端与第一输出端之间包括并联的第一通电路径和第二通电路径；

所述第一通电路径上设置有防反限流模块，用于限制第一通电路径的电流方向，使电流流入主设备22正极；且用于限制通电时，第一通电路径的电流，使电流小于预设值；

所述第二通电路径上设置有继电器模块，用于控制第二通电路径的通断；所述第一输入端与继电器模块之间还设置有辅助电源模块，用于辅助电源模块将第一输入端的直流供电转为适配电压为继电器模块供电；

在辅助电源模块为继电器模块供电的路径上设置有开关管，所述控制模块连接开关管，用于通过开关管控制继电器模块断开/闭合。

如图1所示，本发明的电路设备，与直流电源接通时，其安全通电模块21用于实现防止打火、防止正负极接反的功能，主设备22用于实现电路设备的预设功能，例如主设备实现将直流电源的供电逆变转换为交流电，或者主设备实现以直流电源供电的控制器、音响、风扇等功能。主设备22至少包括控制模块，如前所述，如果要实现音响功能，则还需设置扬声器，音频信号解码等功能模块；如果要实现风扇功能，则还需设置电机、风扇叶等部件。只要主设备中存在控制模块，即可与安全通电模块结合，使其具备防止打火、防止正负极接反的功能。

具体的，电子设备与直流电源接通时发生打火，通常是由于电子设备上存在电容，设备与直流电源接通瞬间，电容会发生大电流充电，继而在电源连接口形成打火现象。

如图1、2所示，本方案中，安全通电模块21的第一输入端与电动自行车的电池接通获得直流供电，安全通电模块21的第一输出端将直流电输送给主设备22。

如图2、3所示，安全通电模块21包括并联的第一通电路径和第二通电路径；第一通电路径为常通状态，由防反限流模块限制电流方向，且防止大电流打火。第二通电路径设置继电器模块来控制其通断，需要控制模块得电启动后，通过控制开关管来使继电器模块得电闭合才能接通。

如图2、3所示，当电动自行车的电池与安全通电模块21的第一输入端接通，如果电池正负极接反，则受到防反限流模块阻挡，电流无法通过第一通电路径为主设备22供电，主设备22不会启动工作，开关管不能导通，继电器模块也不能得电闭合，第二通电路径无法导通。

如果电池正负极连接正确，则电流通过第一通电路径为主设备22供电，防反限流模块可限制通电瞬间的电流，例如可以是所述防反限流模块包括串联的二极管和电阻，或者包括串联的二极管和电感。来避免电流过大，防止发生打火现象。

如图3所示，第一通电路径上串联的二极管和电阻，为防反限流模块，二极管导通方向指向第二输入端正极，即是主设备22正极，如果电动自行车电池1的正负极接反，则二极管阻止电流导通，主设备22不能得电。

当电动自行车电池1的正负极连接正确时，电流流入第一通电路径主设备22正极，形成回路，主设备22获得供电，主设备22上的电容得到充电，电容电压升高达到平衡。由于电阻的限流作用，能避免电动自行车电池1接通瞬间出现大电流，避免打火问题。

主设备22获得供电后，其控制模块得电工作，控制开关管接通，继而辅助电源模块向继电器模块供电的路径导通，继电器模块得电闭合，使第二供电路径导通，则电池的直流供电经第二通电路径为主设备22以大电流供电，使主设备22得到足够的供电功率，能正常工作实现其预设功能。如前所述，由于主设备22上的电容早已完成充电，所以继电器模块闭合时，不会发生打火现象。

辅助电源模块，将来自电池的直流供电转为适配电压，通常的转为12伏，为继电器模块供电，其可以采用现有的直流降压技术。控制模块可以是任意可实现控制开关管通断的元器件，例如可以是采用单片机。

如果防反限流模块采用串联的二极管和电感，与前述同理，二极管可确保电流方向正确，电感能避免电动自行车电池1接通瞬间出现大电流，避免打火。防反限流模块还可以采用其他电路形式，只要能限制接通瞬间电流，和限定电流方向即可。

本方案的电路设备，适用于任何与直流电源接通的应用场景，只要其主设备22中存在控制模块，能控制开关管通断，即可借助安全通电模块实现防止电源正负极接反，防止电源接口打火的功能。最典型的应用是用在将电动自行车电池转为户外电源使用的转换装置，例如如下方案：

所述第一输入端与电动自行车电池的电源插口适配；所述主设备22还设置有逆变模块和AC插口，所述第二输入端、逆变模块和AC插口顺序接通，用于将来自第二输入端的供电，转为市电电压输出至AC插口。

如图1、2所示，本方案中，其第一输入端与电动自行车电池的电源插口适配；使本设备可以随时，方便的与电动自行车电池接通。例如目前市面常见的电动自行车电池有铅酸电池，也有锂电池，其插口通常为品字插口，则第一输入端可以是带品字插头的线缆，可与自行车电池插接通电。根据电动自行车电池插口类型不同，第一输入端也可以是适配的其他接入形式。

主设备22设置的逆变模块和AC插口，用于将来自电动自行车电池的直流供电，转为市电电压输出至AC插口，小型家电可连接至AC插口取电工作。

更优选的，可以是所述主设备22还设置有DC模块和DC插口，所述第二输入端、DC模块和DC插口顺序接通，用于将来自第二输入端的供电降压为适配直流电压输出至DC插口。

将本装置与电动自行车电池连接后，即可转换输出市电或者其他电压的直流电，例如最典型的DC插口包括USB插口、type-c插口和/或车载点烟器插口。USB插口、type-c插口通常为5伏电压，适用于手机充电，车载点烟器插口为12伏电压，适用于其他小型电设备。

以上方案适用于将电动自行车电池转换为户外电源使用，电池可以是取自用户骑行的电动自行车，电动助力车，也可以是从电动自行车电池租赁设备借出，将本电路设备与电池连接，即可对外输出市电和低压直流电，相当于实现户外电源功能，本电路设备尺寸小，重量轻，可随身携带，可随时与电池配合使用，其配置的安全通电模块21可防止电池正负极接反，可避免打火的问题，确保人员和设备安全。

更优选的，可以是所述第二输入端、DC模块和DC插口顺序接通，还用于所述DC插口连接充电器，且所述DC模块将来自充电器的供电升压为适配电压，经第二输入端输出至第一输入端，进而为连接的电动自行车电池充电。

如图1、2所示，DC模块除了可对电动自行车电池的供电降压输出；还可进行DC-DC升压，由充电器接入DC插口，对电动自行车电池充电。

例如DC插口为typec插口，以现有的手机充电器接入typec插口，手机充电器的输出电，经DC模块升压后为电动自行车电池充电。

手机充电器小巧，便于携带，借助本方案的电路设备，用户可用手机充电器对电动自行车电池充电。DC-DC升压电路可采用现有技术。

此外控制模块可对设备充放电起保护作用，例如，可以是所述控制模块连接所述DC模块，用于控制模块获取并监控DC模块的输入和/或输出电流，并根据监控值控制DC模块输入和/或输出的路径通断；

所述控制模块与逆变模块接通，用于控制模块获取并监控逆变模块的输入和/或输出电流，并根据监控值控制逆变模块输入和/或输出的路径通断。

具体的，控制模块可用单片机来实现其功能，获取并监控DC模块的输入和/或输出电流，可以是在DC模块的输入和/或输出路径上设置高精度电阻，检测高精度电阻的电压降，模数转换后，以电压降和电阻值换算出该路径的电流，该电流与阈值进行比较，超出阈值，则控制模块发出控制信号关断该输入和/或输出路径，确保用电安全。逆变模块的监控与上同理。

或者，也可以是所述控制模块还连接有输入部，用于控制模块接收输入部的输入信号，并根据输入信号控制DC模块以及逆变模块的输入和/或输出的路径通断。

控制模块连接的输入部，可以是操作按钮、开关、触摸屏等，例如控制模块接收到输入部的控制信号关闭USB插口的输出，则发出控制信号，关断DC模块向USB插口的供电。具体实现方式可以是以开关管、继电器等方式来控制电路通断。

为便于识别电池的剩余电量，可以是还包括电量显示模块，所述控制模块与电量显示模块连接，用于控制模块从第二输入端获取电动自行车电池的当前电压，按预设算法计算出剩余电量，并在电量显示模块显示。

如图1所示，控制模块从第二输入端获取电动自行车电池的当前电压，进一步按预设公式估算出剩余电量，例如对于标称48伏的电动自行车电池，其充满电压通常为55伏，电能耗尽时电压通常为38伏，则电压38～55伏可以映射换算为剩余电量0～100％。电量显示模块可以是采用指示灯，数码管等多种形式。

Claims (10)

1.可防止打火、接反的电路设备，包括安全通电模块(21)和主设备(22)，所述安全通电模块(21)包括第一输入端用于输入直流电，还包括第一输出端用于输出直流电；

所述主设备(22)包括第二输入端和控制模块，所述第一输出端、第二输入端和控制模块顺序连接，用于控制模块获取来自安全通电模块(21)的供电，使主设备(22)实现预设功能；

其特征在于，所述第一输入端与第一输出端之间包括并联的第一通电路径和第二通电路径；

所述第一通电路径上设置有防反限流模块，用于限制第一通电路径的电流方向，使电流流入主设备(22)正极；且用于限制通电时，第一通电路径的电流，使电流小于预设值；

所述第二通电路径上设置有继电器模块，用于控制第二通电路径的通断；所述第一输入端与继电器模块之间还设置有辅助电源模块，用于辅助电源模块将第一输入端的直流供电转为适配电压为继电器模块供电；

在辅助电源模块为继电器模块供电的路径上设置有开关管，所述控制模块连接开关管，用于通过开关管控制继电器模块断开/闭合。

2.如权利要求1所述的可防止打火、接反的电路设备，其特征在于，所述防反限流模块包括串联的二极管和电阻，或者包括串联的二极管和电感。

3.如权利要求1所述的可防止打火、接反的电路设备，其特征在于，所述第一输入端与电动自行车电池的电源插口适配；所述主设备(22)还设置有逆变模块和AC插口，所述第二输入端、逆变模块和AC插口顺序接通，用于将来自第二输入端的供电，转为市电电压输出至AC插口。

4.如权利要求3所述的可防止打火、接反的电路设备，其特征在于，所述主设备(22)还设置有DC模块和DC插口，所述第二输入端、DC模块和DC插口顺序接通，用于将来自第二输入端的供电降压为适配直流电压输出至DC插口。

5.如权利要求4所述的可防止打火、接反的电路设备，其特征在于，所述第二输入端、DC模块和DC插口顺序接通，还用于所述DC插口连接充电器，且所述DC模块将来自充电器的供电升压为适配电压，经第二输入端输出至第一输入端，进而为连接的电动自行车电池充电。

6.如权利要求5所述的可防止打火、接反的电路设备，其特征在于，所述控制模块连接所述DC模块，用于控制模块获取并监控DC模块的输入和/或输出电流，并根据监控值控制DC模块输入和/或输出的路径通断；

所述控制模块与逆变模块接通，用于控制模块获取并监控逆变模块的输入和/或输出电流，并根据监控值控制逆变模块输入和/或输出的路径通断。

7.如权利要求6所述的可防止打火、接反的电路设备，其特征在于，所述控制模块还连接有输入部，用于控制模块接收输入部的输入信号，并根据输入信号控制DC模块以及逆变模块的输入和/或输出的路径通断。

8.如权利要求6所述的可防止打火、接反的电路设备，其特征在于，还包括电量显示模块，所述控制模块与电量显示模块连接，用于控制模块从第二输入端获取电动自行车电池的当前电压，按预设算法计算出剩余电量，并在电量显示模块显示。

9.如权利要求4所述的可防止打火、接反的电路设备，其特征在于，所述DC插口包括USB插口、type-c插口和/或车载点烟器插口。

10.如权利要求3所述的可防止打火、接反的电路设备，其特征在于，所述电动自行车电池的电源插口为品字插口；所述电动自行车电池的输出电压为24～72伏。