CN1905267A - 电动自行车锂电池充电用串并联转换连接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动自行车锂电池充电用串并联转换连接器，其特征在于是由插头、插座组成，连接充电电源的插头上设有接触簧片及凸头部，插座由主体构件，活动芯，两个可拆卸开关侧板及可拆卸底板构成，开关侧板上水平设置由常闭静触点、动触点及常开静触点依次纵向排列组成的开关，活动芯顶面开有插头槽，其两侧面设有触点拨槽，底部设有支撑弹簧，通过插头的插入、拔出，拨动开关触点，改变锂电池的连接方式，实现串联放电并联充电的效果。本发明的有益效果是提供出锂电池串联放电并联充电的串并联转换装置，从而实现并联充电，解决锂电池分压不均匀问题，杜绝燃烧爆炸等事故产生，并保证电池充电电压达到理想数值。

Description

电动自行车锂电池充电用串并联转换连接器

技术领域

本发明涉及电动自行车锂电池充放电装置，尤其涉及一种电动自行车锂电池充电用串并联转换连接器。

背景技术

电动自行车作为个人交通工具，因其省力、节能而在市场中迅速发展起来。近年，作为新兴绿色能源的锂电池也应用到电动自行车领域，但普遍采用串联放电串联充电的方式。由于锂电池有不能过充的特性，电压超过4.25V即有燃烧爆炸的危险。而串联充电时，采用分压原理，因各电池性能的不一致性，充电过程中，电压高低分布不均，有的高些，有的低些，当总电压未充足时，会出现个别电池电压已达到较高值，必然存在过充的危险。为避免发生不安全事故，目前采取的方法是将充电电压设计得偏低，由此又带来锂电池充电不足的问题。如采用并联充电方式不但能避免上述问题，还能进一步提高电池的使用性能，可是由于电动自行车动力电池电流大，锂电池组中电池数量多，若采用串联放电并联充电的方式，连接端子的串并联转换成为必须解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于针对上述问题，提供一种方便地实现锂电池组的电池串联放电并联充电的串并联转换装置，以实现并联充电，解决各锂电池分压不均匀问题，从而杜绝燃烧、爆炸等不安全事故产生并保证电池充电电压达到理想数值。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电动自行车锂电池充电用串并联转换连接器，其特征在于是由插头、插座组成，所述的插头包括长方形上部手柄部、中部插头部及底部的凸头部三部分，沿插头部一侧固定设有整体式插头接触簧片，沿插头部带定位凸起的另一侧在定位凸起两边固定设有两片式插头接触簧片，连接充电电源正、负极的导线穿过设置于手柄部的导线孔分别和位于插头部两侧的插头接触簧片连接；所述的插座为长方形结构，由主体构件，活动芯，两个可拆卸开关侧板及可拆卸底板构成，主体构件包括设有供插头部自由插入的插口的顶板及两端板，插口上对应插头部的定位凸起设有相应的定位凹槽，插口下部沿插口两侧设有与插头接触簧片卡紧接触的插座接触簧片，一侧为整体式插座接触簧片，另一侧为沿定位凹槽两边设置的两片式插座接触簧片，两侧插座接触簧片固定在设置于顶板下部两端的固定架上；所述的开关侧板装于主体构件两侧，两开关侧板上分别对称设置与锂电池数量相同的水平排列的开关，每两个开关为一组，对应连接顺序排列的锂电池，开关由常闭静触点、动触点及常开静触点依次纵向排列组成；所述的底板装于主体构件底部，其上面设有两个定位孔及2-3个下弹簧槽；与每组开关连接的由二极管经负极端串联连接电阻形成支路后再与电容并联组成的消弧电路可设置在开关侧板或底板上；所述的活动芯为横截面近似T形的置位于主体构件内的结构件，其顶面开有使前述固定架及其上的插座接触簧片嵌入其中的插头槽，其两侧面对应开关侧板上的开关伸出的动触点的控制柄设有装纳该控制柄的触点拨槽，其底部对应底板上的定位孔及下弹簧槽分别设有插入定位孔的定位柱及上弹簧槽，支撑弹簧装入上弹簧槽及下弹簧槽内；所述的开关、消弧电路与锂电池连接如下：各组开关的第一开关的常开静触点均同时连接放电电压负极端及充电电压负极端，第二开关的常开静触点均连接充电电压的正极端；首组第一开关的常闭静触点连接首只锂电池正极、第二开关的动触点及消弧电路的电阻电容连接端，首组第一开关的动触点连接放电电压正极端、第二开关的常闭静触点及消弧电路的二极管正极；第二组第一开关的常闭静触点连接第二只锂电池正极、第二开关的动触点及消弧电路的电阻电容连接端，第二组第一开关的动触点连接第一只锂电池负极、第二开关的常闭静触点及消弧电路的二极管正极，如此依次连接，直至末组第一开关的常闭静触点连接末只锂电池正极、第二开关的动触点及消弧电路的电阻电容连接端，末组第一开关的动触点连接倒数第二只锂电池负极、第二开关的常闭静触点及消弧电路的二极管正极，末只锂电池负极直接连接充电电压的负极端。

所述的插座的开关侧板及底板上分别对应所述的主体构件的两端板的侧边及底边上设置的若干卡爪开有套装其上的卡孔。

本发明的有益效果是：由于提供出一种电动自行车锂电池充电用串并联转换连接器，从而可快捷方便地使电池组中锂电池由串联放电转换到并联充电，并联充电的实现解决了各锂电池分压不均匀问题，从而杜绝燃烧、爆炸等不安全事故产生并保证电池充电充足，电压达到理想数值。

附图说明

图1是本发明的结构示意图(去除前部端板)；

图2是图1的组装示意图；

图3是本发明的电路结构原理图；

图4是本发明的充电状态的结构及使用连接示意图。

以下结合附图和实施例对本发明详细说明。

具体实施方式

图1～图3示出了一种电动自行车锂电池充电用串并联转换连接器的结构、组装及电路结构原理图，其特征在于该电动自行车锂电池串并联转换连接器是由插头4、插座13组成，所述的插头4包括长方形的上部手柄部7、中部插头部9及底部的凸头部8三部分，沿插头部9一侧固定设有整体式插头接触簧片10，沿插头部带定位凸起12的另一例在定位凸起12两边固定设有两片式插头接触簧片11，实际制作中插头接触簧片10、11与插头4通过注塑工艺制为一体；连接充电电源38正、负极的导线6穿过设置于手柄部7的导线孔5分别和位于插头部9两侧的插头接触簧片10及11连接；本例中插头接触簧片10带有充电电源正极电压V1+，两片式插头接触簧片11带有负极电压V1-。所述的插座13为长方形结构，由主体构件29，活动芯19，两个可拆卸开关侧板17及可拆卸底板21构成，主体构件29包括设有供插头部9自由插入的插口15的顶板14及两端板33，插口15上对应插头部9的定位凸起12设有相应的定位凹槽16，插口15下部沿插口两侧设有与插头接触簧片10及11卡紧接触的插座接触簧片，一侧为整体式插座接触簧片27，另一侧为沿定位槽两边设置的两片式插座接触簧片36，当插头4插入后，两侧插座接触簧片27、36将分别带有充电电源38正极电压V1+及负极电压V1-。两侧插座接触簧片27、36固定在设置于顶板14下部两端的固定架18上，实际制作中插座接触簧片27、36与固定架18通过注塑工艺制为一体。所述的开关侧板17装于主体构件29两侧，两开关侧板17上分别对称设置与锂电池数量相同的水平排列的开关20(图3中的SW)，每两个开关为一组，对应连接顺序排列的锂电池BT，本实施例是提供给由10只锂电池BT组成的电池组充电的串并联转换连接器，在两个开关侧板17上分别对称设置10个并分为两排水平排列的开关20，每上下两个开关为一组，上边的为第一开关，下边的为第二开关，每个开关侧板17上设置5组。开关20由常闭静触点1、动触点2及常开静触点3依次纵向排列组成；所述的底板21装于主体构件29底部，其上面设有两个定位孔30及3个下弹簧槽24，也可设置2个下弹簧槽24；与每组开关20连接的由二极管D经负极端串联连接电阻R形成支路后再与电容C并联组成的消弧电路35(参见图3)可设置在开关侧板17或底板21上，本例中消弧电路35设置在开关侧板17上。活动芯19为横截面近似T形的置位于主体构件29内的结构件，其顶面开有使前述固定架18及其上的插座接触簧片27、36嵌入其中的插头槽28，其两侧面对应开关侧板17上的开关20(SW)伸出的动触点2的控制柄34设有装纳该控制柄的触点拨槽26，其底部对应底板21上的定位孔30及下弹簧槽24分别设有插入定位孔的定位柱25及上弹簧槽22，支撑弹簧23装入上弹簧槽22及下弹簧槽24内。如图2所示，在本例中，插座13的可拆卸的开关侧板17及底板21上分别对应所述的主体构件29的两端板33的侧边及底边上设置的若干卡爪31开有套装其上的卡孔32，组装时只须将卡孔32卡入套装到卡爪31上即可。

参见图3，所述的开关SW(图1、图2中的20)、消弧电路35与锂电池BT连接如下：在图3中，对应10只锂电池有10组开关，与开关侧板17的设置对应，上排开关为第一开关，下排开关为第二开关，并与锂电池BT对应从左向右依次排序。各组开关的第一开关SW的常开静触点3均同时连接放电电压V2负极端及充电电压V1负极端，充电电压V1负极端也即与两片式插头接触簧片11连接的两片式插座接触簧片36，第二开关SW的常开静触点3均连接充电电压V1的正极端，也即与整体式插头接触簧片10连接的整体式插座接触簧片27，首组第一开关SW的常闭静触点1连接首只锂电池BT正极、第二开关SW的动触点2及消弧电路35的电阻电容连接端，首组第一开关的动触点2连接放电电压V2正极端、第二开关SW的常闭静触点1及消弧电路35的二极管D正极；第二组第一开关SW的常闭静触点1连接第二只锂电池BT正极、第二开关SW的动触点2及消弧电路35的电阻电容连接端，第二组第一开关的动触点2连接第一只锂电池BT负极、第二开关SW的常闭静触点1及消弧电路35的二极管D正极，如此依次向右连接，直至右端末组即第十组第一开关SW的常闭静触点1连接末只也即第十只锂电池BT正极、第二开关SW的动触点2及消弧电路35的电阻电容连接端，第十组第一开关的动触点2连接第九只锂电池BT负极、第二开关的常闭静触点1及消弧电路35的二极管D正极，第十只锂电池BT负极直接连接充电电压V1的负极端。由于在开关SW(20)进行充放电转换的动作中会产生电弧，因此，在上述电路中设置消弧电路35，当电弧产生时使电容C充电，并经二极管D及电阻R串联支路泄放消除电弧。此外，为防止干扰，在充电电压V1的正极端与负极端之间并联了电容C1及二极管D。

图4为本发明的充电状态的结构及使用连接示意图。在实际使用中该锂电池充电用串并联转换连接器的插座13安装在电动自行车的电池盒37上，并按上述电气连接方式与锂电池连接好，插头4上的导线6连接充电电源38。

本发明的工作原理如下：

当插头4没插入插座13的插口15时，锂电池组处于放电状态，即其构成串联回路，以获得较高输出电压。此时，前九只锂电池BT的负极通过开关侧板17上设置的与其对应的各组开关中的第一、第二开关20(SW)的常闭触点(1、2)依次与下一只锂电池BT正极相连直至第十只锂电池BT正极，第十只锂电池BT的负极直接接至放电电压V2负极端，第一只锂电池BT正极通过第一组第一、第二开关的常闭触点(1、2)连接放电电压V2的正极端；当插头4插入插座13的插口15时，凸头部8顶住活动芯19向下移动，活动芯19两侧面的触点拨槽26带动开关侧板17上的开关20(SW)伸入其中的动触点2的控制柄34下移，从而动触点2与上面的常闭静触点1断开，由此放电终止；当继续下移时，动触点2与常开静触点3接合。当插头4的插头部9完全插入时，插口15两侧的插座接触簧片27、36一方面可分别与插头接触簧片10、11可靠连接，使其分别带有正负充电电压V1+、V1-，另一方面可卡住插头部9不会被活动芯19下面与其底部连接的支撑弹簧23顶出插口15。因各组开关的第一开关20的常开静触点3连接充电电压V1的负极端，第二开关的常开静触点3连接充电电压V1的正极端，此时，由于动触点2与常开静触点3闭合，由图3可以看出，由左至右，第一只至第九只的锂电池BT的负极通过与其连接的第一开关的常开静触点3连接充电电压V1的负极端，第十只锂电池BT的负极直接连接充电电压V1的负极端，所有锂电池BT的正极通过连接的第二开关的常开静触点3连接充电电压V1的正极端，由此进入并联充电状态。当充电完成时，将插头4拔出，活动芯19受到与其底部连接的支撑弹簧23的压力作用，向上移动，并通过触点拨槽26拨动动触点2的控制柄34，各组开关20的动触点2上移，从而与下面的常开静触点3断开，与上面的常闭静触点1接合，恢复原状。锂电池BT又进入串联放电状态。

Claims (2)

1、一种电动自行车锂电池充电用串并联转换连接器，其特征在于是由插头、插座组成，所述的插头包括长方形上部手柄部、中部插头部及底部的凸头部三部分，沿插头部一侧固定设有整体式插头接触簧片，沿插头部带定位凸起的另一侧在定位凸起两边固定设有两片式插头接触簧片，连接充电电源正、负极的导线穿过设置于手柄部的导线孔分别和位于插头部两侧的插头接触簧片连接；所述的插座为长方形结构，由主体构件，活动芯，两个可拆卸开关侧板及可拆卸底板构成，主体构件包括设有供插头部自由插入的插口的顶板及两端板，插口上对应插头部的定位凸起设有相应的定位凹槽，插口下部沿插口两侧设有与插头接触簧片卡紧接触的插座接触簧片，一侧为整体式插座接触簧片，另一侧为沿定位凹槽两边设置的两片式插座接触簧片，两侧插座接触簧片固定在设置于顶板下部两端的固定架上；所述的开关侧板装于主体构件两侧，两开关侧板上分别对称设置与锂电池数量相同的水平排列的开关，每两个开关为一组，对应连接顺序排列的锂电池，开关由常闭静触点、动触点及常开静触点依次纵向排列组成；所述的底板装于主体构件底部，其上面设有两个定位孔及2-3个下弹簧槽；与每组开关连接的由二极管经负极端串联连接电阻形成支路后再与电容并联组成的消弧电路可设置在开关侧板或底板上；所述的活动芯为横截面近似T形的置位于主体构件内的结构件，其顶面开有使前述固定架及其上的插座接触簧片嵌入其中的插头槽，其两侧面对应开关侧板上的开关伸出的动触点的控制柄设有装纳该控制柄的触点拨槽，其底部对应底板上的定位孔及下弹簧槽分别设有插入定位孔的定位柱及上弹簧槽，支撑弹簧装入上弹簧槽及下弹簧槽内；所述的开关、消弧电路与锂电池连接如下：各组开关的第一开关的常开静触点均同时连接放电电压负极端及充电电压负极端，第二开关的常开静触点均连接充电电压的正极端；首组第一开关的常闭静触点连接首只锂电池正极、第二开关的动触点及消弧电路的电阻电容连接端，首组第一开关的动触点连接放电电压正极端、第二开关的常闭静触点及消弧电路的二极管正极；第二组第一开关的常闭静触点连接第二只锂电池正极、第二开关的动触点及消弧电路的电阻电容连接端，第二组第一开关的动触点连接第一只锂电池负极、第二开关的常闭静触点及消弧电路的二极管正极，如此依次连接，直至末组第一开关的常闭静触点连接末只锂电池正极、第二开关的动触点及消弧电路的电阻电容连接端，末组第一开关的动触点连接倒数第二只锂电池负极、第二开关的常闭静触点及消弧电路的二极管正极，末只锂电池负极直接连接充电电压的负极端。

2、根据权利要求1所述的一种电动自行车锂电池充电用串并联转换连接器，其特征是所述的插座的开关侧板及底板上分别对应所述的主体构件的两端板的侧边及底边上设置的若干卡爪开有套装其上的卡孔。

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