CN208284532U - 一种模块化应急蓄电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于蓄电池，公开了一种模块化应急蓄电池，包括中空结构的外壳和设置在外壳内的蓄电设备，通过蓄电设备给外部设备提供电能；所述外壳上设有至少两个十字形结构的沉槽并在沉槽内配合有连接片；沉槽底部中心位置设有贯穿外壳的通孔，所述连接片在两个相对面上均设有能够插入A通孔并通过设置在插入端部的可变体积的膨大端进行固定的连接头；外壳通过连接片与另一设有沉槽的结构实现固定卡接从而组成模块化系统。本实用新型通过模块化结构设计，使产品精度高、性能稳定、结构简单、成本低廉，模块间的连接尽可能简单；同时能够便于后期的维护和更新升级，减少后期使用成本；同时也便于厂家进行技术升级，减少产品换代研发成本。
Description
技术领域
本实用新型属于蓄电池技术领域，具体涉及一种模块化蓄电池结构。
背景技术
所谓的模块化设计，简单地说就是将产品的某些要素组合在一起，构成一个具有特定功能的子系统，将这个子系统作为通用性的模块与其他产品要素进行多种组合，构成新的系统，产生多种不同功能或相同功能、不同性能的系列产品。也就是说对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场的不同需求的设计方法。模块化设计是绿色设计方法之一，它已经从理念转变为较成熟的设计方法。将绿色设计思想与模块化设计方法结合起来，可以同时满足产品的功能属性和环境属性，一方面可以缩短产品研发与制造周期，增加产品系列，提高产品质量，快速应对市场变化；另一方面，可以减少或消除对环境的不利影响，方便重用、升级、维修和产品废弃后的拆卸、回收和处理。力求以少量的模块组成尽可能多的产品，并在满足要求的基础上使产品精度高、性能稳定、结构简单、成本低廉，模块间的联系尽可能简单。
现在许多设备均可采用模块化设计，从而有效的降低制造成本和使用成本，并便于后期的维护和升级。现有的灯具设备中，特别是自带蓄电池的便携式灯具设备，常常为一体化结构设计，也就是不同的产品只能达到对应的功能，不能够进行装配组合，同时也不能进行升级或者重组，不仅不利于后期使用以及维护，而且导致设计更新产品成本增加。
实用新型内容
针对上述现有的灯具通常没有采用模块化设计导致使用端后期维护升级困难和生产端设计更新产品成本较高的问题，本实用新型提供一种能够通过模块化设计便于与灯具的其他子系统连接的应急蓄电池。
本实用新型所采用的技术方案为：一种模块化应急蓄电池，包括中空结构的外壳和设置在外壳内的蓄电设备，通过蓄电设备给外部设备提供电能；所述外壳上设有至少两个十字形结构的沉槽并在沉槽内配合有连接片；沉槽底部中心位置设有贯穿外壳的A通孔，所述连接片在两个相对面上均设有能够插入A通孔并通过设置在插入端部的可变体积的膨大端进行固定的连接头；外壳通过连接片与另一设有沉槽的结构实现固定卡接从而组成模块化系统。首先，本装置是一种模块化组合式灯具的子系统，是一个应急用的蓄电池，可作为便携式灯具的充电电池，同时也可以充当固定式灯具的备用电池。该装置主要是通过外部设有的特殊连接结构实现模块化连接。一般所述外壳为长方体结构，且所述十字形结构的沉槽均匀布置在外壳的六个面上，并将外壳完全覆盖从而提供足够多的连接点，以便提供较为稳定的连接效果。各子设备上均设有多个相同的沉槽，然后通过连接片进行连接。连接片同样为十字形结构，并与沉槽配合卡接，当沉入沉槽内时所述连接片只能在垂直于沉槽方向移动。再通过设有的连接头结构限制连接片在垂直于沉槽方向移动，从而达到稳定连接的效果。
所述的连接头为柱状结构，且为中间沿轴线方向设有通孔形成管道，而所述的膨大端为两个半圆形瓣片，通过在连接头端头设有向外扩张的膨大端结构提供胀紧效果。当膨大端与A通孔接触时，在没有外力作用下膨大端阻挡连接头进入A通孔内，在施加一定外力后使得两个瓣片结构受到A通孔挤压向中间空隙部分移动，从而使膨大端体积缩小能够进入A通孔内。当膨大端进入A通孔后失去A通孔的挤压力便恢复初始状态达到胀紧效果。连接片为对称设置，故能够连接两个设备。
进一步的，所述外壳包括相互扣合的面壳和底壳，所述蓄电设备设置在底壳内，并在面壳和底壳连接端面上设有隔板进行分隔。这里对外壳结构进行限定，通过将外壳设置为相互扣合的结构，不尽方便拆卸，便于后期的维护，同时能够在面壳内形成较大的空腔，以便增加蓄电设备的散热性能。
进一步的，所述蓄电设备包括蓄电池和PCB板，在底壳内底面设有用来固定PCB板的限位装置A，所述限位装置A包括至少两个垂直设置在底壳内底面上的固定柱，固定柱外侧端部设有环状内缘，在PCB板上设有与环状内缘配合限位的B通孔；限位装置A还包括至少两根与底壳内底面垂直且分别用来扣住PCB板两侧边并限制PCB板沿固定柱轴线方向运动的A扣条。所述的固定柱为中空的管状结构，用来限制PCB板在水平方向上移动。而A扣条是一种带有倒齿的竖条结构，所述倒齿在远离底壳一侧设有斜面便于PCB板滑入。然后倒齿的另一侧面为平面，从而提供较好的限位效果。值得说明的是，制造时一般对应PCB板相对的两侧边进行固定，每条侧边设有两个A扣条，总共四个，从而在保证具有较为稳定的限位效果前提下能够减少物料的使用。
进一步的，所述面壳的内侧壁上设有至少两个拉条，在底壳的内侧壁上设有与拉条卡接实现固定的B扣条。所述的拉条与B扣条配合实现扣接，但所述B扣条一般与底壳为一体式设计，即在底壳内侧面上设有向外凸起的倒齿结构，从而构成与拉条卡接的B扣条结构。
进一步的，所述拉条与面壳内底面垂直并在拉条内侧设有至少一条垂直于面壳内底面的通槽。一般所述拉条固定在面壳的内底面和内侧面，但为了提高结构强度，需要加宽整个拉条。同时为了节省材料降低整个装置的质量，故在拉条上开设有通槽，即能够保证具有较好的抗拉强度，同时又能够尽可能节省材料。
进一步的，所述隔板上设有供拉条穿过的C通孔，并在C通孔靠近底壳一侧设有贴住穿过的拉条外壁的固定座。隔板直接放置在面壳一侧，并通过拉条穿过C通孔进行限位，防止隔板在水平面上移动，从而便于安装，然后再通过面壳和底壳的扣合将隔板压住达到固定效果。
进一步的，所述面壳开口端面的边沿上设有环状凸条，在底壳开口端面的边沿上设有与环状凸条配合插接的环状凹槽；在面壳和底壳上相邻沉槽之间向内凹陷形成矩形槽。其中所述的环状凸条与环状凹槽配合实现较好的固定效果，然后所述的矩形槽结构是通过镂空工艺减轻整个外壳的质量，同时保证每个沉槽的侧壁厚度均匀一致，以保证具有较好的结构强度，避免在制造时整个原材料发生翘曲的情况。
进一步的，所述隔板设置放置在环状凸条内侧的边沿上并在隔板相对两侧边上分别设有凸块，在环状凸条上设有与凸块卡接的断口。所述的凸块与隔板平行，是隔板侧边局部向外凸起形成的结构，能够进一步提供限位效果。
进一步的，所述隔板靠近面壳一侧设有至少两个中空灯柱，在中空灯柱底部设有与PCB板连接的指示灯。这里所述的指示灯一般包括红绿两种颜色的灯，并通过与PCB板连接。
进一步的，在底壳相对两侧壁上分别设有输出端安装口和输入端安装口，所述输出端安装口上设置有输出连接器，在输入端安装口上设有输入连接器；所述输入连接器与设置在PCB板上稳压模块连接，所述稳压模块进行降压并将降压后的电流输入蓄电池进行充电；在稳压模块与蓄电池之间还设有充电指示模块，通过充电指示模块检测蓄电池两极的电势差来控制设置在PCB板上的指示灯来反馈充电状态；所述输出连接器与设置在PCB板上的放大模块连接，放大模块与蓄电池连接，放大模块与负载端连接输出电能；所述放大模块还与设置在PCB板的保护模块连接。
原理：整个PCB板上的电路主要给蓄电池提供充电保护和放电保护的效果。其中输入连接器即为一种两针外接电源插头，通过插入外接电源线进行充电。输入链接器进入的电流进入PCB板上的稳压模块进行降压，然后将降压后的电流输入蓄电池中进行充电。而所述的充电指示模块与电池的正负极连接，能够检测蓄电池电极之间的电势差，当电势差未5v时，即点亮红色指示灯，即反馈未充满信息；而当电势差达到5v时，红色指示灯短路并点亮绿色指示灯，表示已经达到充满状态。所述输入连接器同时与输出端的输出连接器直接连通，故在有外接电源时，蓄电池只进行充电，同时外接电源给负载设备提供电能。而未接入外接电源时，通过蓄电池输出并由放大模块放大到工作电压给复杂提供电能。所述的保护模块同样也能够检测蓄电池正负极的电势差，当电势差达到5v时便使充电线路形成短路，从而可以避免蓄电池过度充电；同时当电势差低于2.3v时，也会造成放电电路形成短路，从而避免过度放电，以达到保护蓄电池的效果。
值得说明的是，该装置的输入输出端均采用连接器结构，所述连接器结构包含但不限于公母端子插接、弹片碰触、弹片与线路板碰触等多种连接方式，也就是说，包括输入和输出端的端子可采用多种方式进行连接，本实用新型并未限定其连接方式，只对其功能、设置位置和连接关系进行限定和优化。
本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型通过模块化结构设计，使产品精度高、性能稳定、结构简单、成本低廉，模块间的连接尽可能简单；同时能够便于后期的维护和更新升级，减少后期使用成本；同时也便于厂家进行技术升级，减少产品换代研发成本。
(2)本实用新型通过设有的扣合式的分体式外壳不仅便于安装和拆卸，同时通过面壳内设有的大容积空腔给蓄电池提供较好的散热效果。
(3)本实用新型通过设有的充放电保护电路能够有效的保护蓄电池的充电和放电过程。
附图说明
图1是本实用新型输出连接器一侧的轴二测结构示意图；
图2是本实用新型输入连接器一侧的轴二测结构示意图；
图3是本实用新型的爆炸分体式结构示意图；
图4是本实用新型装配有电池和PCB板的底壳的结构示意图；
图5是本实用新型面壳的结构示意图；
图6是本实用新型结构面壳安装有隔板时的结构示意图；
图7是本实用新型隔板的俯视示意图；
图8是本实用新型蓄电设备的电路原理示意图；
图9是本实用新型蓄电设备具体的电路连接示意图。
图中：1-外壳，101-面壳，102-底壳，2-沉槽，3-连接片，4-输出连接器，5-输入连接器，6-A通孔，7-连接头，8-隔板，9-蓄电池，10-PCB板，11-固定柱，12-B通孔，13-A扣条，14-拉条，15-B扣条，16-通槽，17-固定座，18-中空灯柱，19-指示灯，20-输出端安装口，21-输入端安装口。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。
实施例1：
如图1所示，如图1和图2所示，本实施例是一种模块化组合式灯具的子系统，是一个应急用的蓄电池结构，作为固定式灯具的备用电池的一种模块化应急蓄电池，包括中空结构的外壳1和设置在外壳1内的蓄电设备，通过蓄电设备给外部设备提供电能；所述外壳1上布满相同尺寸的十字形结构的沉槽2，沉槽2内配合有连接片3；外壳1为长方体结构，且所述十字形结构的沉槽2均匀布置在外壳1的六个面上，并将外壳1完全覆盖从而提供足够多的连接点。沉槽2底部中心位置设有贯穿外壳1的A通孔，所述连接片3在两个相对面上均设有能够插入A通孔6并通过设置在插入端部的可变体积的膨大端进行固定的连接头7；所述的连接头7为柱状结构，且为中间沿轴线方向设有通孔形成管道，而所述的膨大端为两个半圆形瓣片，通过在连接头7端头设有向外扩张的膨大端结构提供固定效果。外壳1通过连接片3与另一设有沉槽2的结构实现固定卡接从而组成模块化系统。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上进行优化，如图3和图7所示，外壳1为两个相互扣合的相同尺寸的长方体形成，长方体为单侧设有开口的盒体结构，两个长方体开口相向扣合；其中一个为面壳101，另一个为底壳102，所述蓄电设备设置在底壳102内，并在面壳101和底壳102连接面上设有隔板8将两个区域隔开。
实施例3：
本实施例是在实施例2的基础上进行优化，如图4和图5所示，所述蓄电设备包括蓄电池9和PCB板10，在底壳102内底面设有用来固定PCB板10的限位装置A，所述限位装置A包括至少两个垂直设置在底壳102内底面上的固定柱11，固定柱11外侧端部设有环状内缘，在PCB板10上设有与环状内缘配合限位的B通孔12；限位装置A还包括四根与底壳102内底面垂直且分别用来扣住PCB板10两侧边并限制PCB板10沿固定柱11轴线方向运动的A扣条13。所述的固定柱11为中空的管状结构，用来限制PCB板10在水平方向上移动。而A扣条13是一种带有倒齿的竖条结构，所述倒齿在远离底壳102一侧设有斜面便于PCB板10滑入。然后倒齿的另一侧面为平面，从而提供较好的限位效果。如图4所示，其中两个A扣条13设置在蓄电池9与PCB板10之间，而另外两个A扣条13设置在底壳102侧壁上。而底壳102背面同样设有A通孔6，故在PCB板10与底壳102内底面之间存在一定空隙，其空隙宽度与环状内缘下部的固定柱11高度值相同，故通过设有的固定柱11结构在固定PCB板10的效果上还能够保证PCB板10与底壳102之间存在间隙，便于连接头7的膨大端插入。同样，蓄电池9也与底壳102内底部具有相同宽度的间隙，而蓄电池9可通过粘接在底壳102侧壁上进行固定。
实施例4：
本实施例是在实施例3的基础上进行优化，如图3、图5和图6所示，所述面壳101的内侧壁上设有五个拉条14，在底壳102的内侧壁上设有与拉条14卡接实现固定的B扣条15。所述的拉条14与B扣条15配合实现扣接，但所述B扣条15一般与底壳102为一体式设计，即在底壳102内侧面上设有向外凸起的倒齿结构，从而构成与拉条14卡接的B扣条15结构。而所述拉条14与面壳101内底面垂直并在拉条14内侧设有两条垂直于面壳101内底面的通槽16。在隔板8上，还设有供拉条14穿过的C通孔，并在C通孔靠近底壳102一侧设有贴住穿过的拉条14外壁的固定座17。所述固定座17两个侧板和一个垂直于侧板的背板形成的凹字形结构，并在背板上开设有长条通孔，从而减轻质量。
实施例5：
本实施例是在实施例4的基础上进行优化，所述面壳101开口端面的边沿上设有环状凸条，在底壳102开口端面的边沿上设有与环状凸条配合插接的环状凹槽；在面壳101和底壳102上相邻沉槽2之间向内凹陷形成矩形槽。其中所述的环状凸条与环状凹槽配合实现较好的固定效果，然后所述的矩形槽结构是通过镂空工艺减轻整个外壳1的质量，同时保证每个沉槽2的侧壁厚度均匀一致，以保证具有较好的结构强度，避免在制造时整个原材料发生翘曲的情况。所述隔板8设置放置在环状凸条内侧的边沿上并在隔板8相对两侧边上分别设有凸块，在环状凸条上设有与凸块卡接的断口。所述的凸块与隔板8平行，是隔板8侧边局部向外凸起形成的结构，能够进一步提供限位效果。所述隔板8靠近面壳101一侧设有至少两个中空灯柱18，在中空灯柱18底部设有与PCB板10连接的指示灯19。这里所述的指示灯19一般包括红绿两种颜色的灯，并通过与PCB板10连接。
实施例6：
本实施例是在实施例5的基础上进行优化，在底壳102相对两侧壁上分别设有输出端安装口20和输入端安装口21，所述输出端安装口20上设置有输出连接器4，在输入端安装口21上设有输入连接器5；而整个PCB板10上设有稳压模块、充电指示模块、保护模块和放大模。如图8中的电路原理图和图9中的具体电路图所示，图9中清楚的表明了整个蓄电设备的电路连接关系。
其中A包含U1，即代表稳压模块，是一种采用CEP2101B芯片的稳压电路，其中输入端为12V电压，通过稳压模块能够降压到5V，然后输入到蓄电池9中进行充电。而其中的B包含U2的充电指示模块，采用TP4056芯片的一个恒流恒压充电器，其具有一定的稳压检测功能，而且还具有防倒冲的功能，通过充电指示模块的两个用于指示充电、结束的LED状态引脚给指示灯19提供控制信息。其中所述的STDBY引脚主要是电池充电完成指示端，当电流充电完成时STDBY被内部开关拉倒低电平，表示充电完成，除此之外一直处于高阻态；而GHRG引脚为充电状态指示端，当充电器向电池充电时，CHRG管脚被内部开关拉倒低电平，表示充电正在进行，否则CHRG管脚处于高阻态。其中C是包含U3和Q1的保护模块，是一种采用DW01芯片的锂电池保护电路，是对串联锂电池组的充放电保护；在充满电时能保证各单体电池之间的电压差异小于设定值，实现电池组各单体电池的均充，有效地改善了串联充电方式下的充电效果；同时检测电池组中各个单体电池的过压、欠压、过流、短路、过温状态，保护并延长电池使用寿命；欠压保护使每一单节电池在放电使用时避免电池因过放电而损坏。也就是说，在C部分的输入电压过低时，U3的oc输出导致Q1的S2引脚为低电平，将U4的LX引脚拉低使得正常通过U4进行放电的电路短路，从而防止蓄电池9过度放电。而D部分就是包含U4的采用FP6293芯片的放大模块，通过设有的三极管和放大控制芯片将5V电流放大至12V输送至输出端的输出连接器4给LED灯提供电能。
值得说明的是，具体电路连接图已经在图9中进行了详细的说明和展示，同时采用的芯片型号也在上述内容中提及，该设备的电路连接关系清楚明确，具体的原理通过结构图9和上述说明已经能够清楚的展现。同时基于单个芯片的具体原理，本领域的技术人员均能够获知其完整的工作方式及原理，故在此不再赘述。
本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种模块化应急蓄电池，包括中空结构的外壳(1)和设置在外壳(1)内的蓄电设备，通过蓄电设备给外部设备提供电能；其特征在于：所述外壳(1)上设有至少两个十字形结构的沉槽(2)并在沉槽(2)内配合有连接片(3)；沉槽(2)底部中心位置设有贯穿外壳(1)的A通孔(6)，所述连接片(3)在两个相对面上均设有能够插入A通孔(6)并通过设置在插入端部的可变体积的膨大端进行固定的连接头(7)；外壳(1)通过连接片(3)与另一设有沉槽(2)的结构实现固定卡接从而组成模块化系统。
2.根据权利要求1所述的一种模块化应急蓄电池，其特征在于：所述外壳(1)包括相互扣合的面壳(101)和底壳(102)，所述蓄电设备设置在底壳(102)内，并在面壳(101)和底壳(102)连接端面上设有隔板(8)进行分隔。
3.根据权利要求2所述的一种模块化应急蓄电池，其特征在于：所述蓄电设备包括蓄电池(9)和PCB板(10)，在底壳(102)内底面设有用来固定PCB板(10)的限位装置A，所述限位装置A包括至少两个垂直设置在底壳(102)内底面上的固定柱(11)，固定柱(11)外侧端部设有环状内缘，在PCB板(10)上设有与环状内缘配合限位的B通孔(12)；限位装置A还包括至少两根与底壳(102)内底面垂直且分别用来扣住PCB板(10)两侧边并限制PCB板(10)沿固定柱(11)轴线方向运动的A扣条(13)。
4.根据权利要求2或3所述的一种模块化应急蓄电池，其特征在于：所述面壳(101)的内侧壁上设有至少两个拉条(14)，在底壳(102)的内侧壁上设有与拉条(14)卡接实现固定的B扣条(15)。
5.根据权利要求4所述的一种模块化应急蓄电池，其特征在于：所述拉条(14)与面壳(101)内底面垂直并在拉条(14)内侧设有至少一条垂直于面壳(101)内底面的通槽(16)。
6.根据权利要求4所述的一种模块化应急蓄电池，其特征在于：所述隔板(8)上设有供拉条(14)穿过的C通孔，并在C通孔靠近底壳(102)一侧设有贴住穿过的拉条(14)外壁的固定座(17)。
7.根据权利要求2或3所述的一种模块化应急蓄电池，其特征在于：所述面壳(101)开口端面的边沿上设有环状凸条，在底壳(102)开口端面的边沿上设有与环状凸条配合插接的环状凹槽；在面壳(101)和底壳(102)上相邻的沉槽(2)之间向内凹陷形成矩形槽。
8.根据权利要求7所述的一种模块化应急蓄电池，其特征在于：所述隔板(8)设置放置在环状凸条内侧的边沿上并在隔板(8)相对两侧边上分别设有凸块，在环状凸条上设有与凸块卡接的断口。
9.根据权利要求2或3所述的一种模块化应急蓄电池，其特征在于：所述隔板(8)靠近面壳(101)一侧设有至少两个中空灯柱(18)，在中空灯柱(18)底部设有与PCB板(10)连接的指示灯(19)。
10.根据权利要求9所述的一种模块化应急蓄电池，其特征在于：在底壳(102)相对两侧壁上分别设有输出端安装口(20)和输入端安装口(21)，所述输出端安装口(20)上设置有输出连接器(4)，在输入端安装口(21)上设有输入连接器(5)；所述输入连接器(5)与设置在PCB板(10)上稳压模块连接，所述稳压模块进行降压并将降压后的电流输入蓄电池(9)进行充电；在稳压模块与蓄电池(9)之间还设有充电指示模块，通过充电指示模块检测蓄电池(9)两极的电势差来控制设置在PCB板(10)上的指示灯(19)来反馈充电状态；所述输出连接器(4)与设置在PCB板(10)上的放大模块连接，放大模块与蓄电池(9)连接，放大模块与负载端连接输出电能；所述放大模块还与设置在PCB板(10)的保护模块连接。
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