CN209344808U - 充电应急保护电路及充电单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及充电应急保护电路及充电单元。该应急保护电路包括充电正极线路和充电负极线路，充电正极线路是充电单元的电能组件正极与充电线输出正极之间的连接电路，充电负极线路是充电单元的电能组件负极与充电线输出负极之间的连接电路，还包括接线串联或并联的二极管；从而实现在充电线正负极接错或接反时，降低或停止充电单元对用电设备输电。

Description

充电应急保护电路及充电单元

技术领域

本实用新型涉及一种电子产品，尤其是指充电应急保护电路及充电单元。

背景技术

现有技术中，移动电源的充电线在用户使用过程中因易于损坏，需要把旧充电线取下，更换上新的充电线接在接线控制电路板上。在换线时或者电路一旦正负极或电路故障，异常情况下输出电源会致使接收充电的设备损坏甚至发生爆炸或火灾，造成严重的后果。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种充电应急保护电路，解决现有技术中充电单元发生电路故障时损坏接收充电的设备的问题。

本实用新型所要解决的另一技术问题是：提供一种充电单元，解决现有技术充电单元充电安全性问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：充电应急保护电路，包括充电正极线路和充电负极线路，充电正极线路是充电单元的电能组件正极与充电线输出正极之间的连接电路，充电负极线路是充电单元的电能组件负极与充电线输出负极之间的连接电路，所述应急保护电路还包括接线串联或并联的二极管；充电线输出正负极用于与用电设备电连接，从而实现在充电正极线路和充电负极线路正负极接错或接反时，降低或停止充电单元对用电设备输电。

并联时，二极管负极接入充电正极线路，而二极管正极接于充电负极线路。

串联时，二极管串联在充电负极线路中，二极管负极正接于电能组件负极端；或者

串联时，二极管串联在充电正极线路中，二极管正极正接在电能组件正极端。

所述充电正极线路包括充电线输出正极、连接充电线输出正极与充电线接线端子正极之间的电线正极、充电线接线端子正极、控制电路板接线端正极、电能组件正极接线以及其间的电连接；所述充电负极线路包括充电线输出负极、连接充电线输出负极与充电线接线端子负极之间的电线负极、充电线接线端子负极、控制电路板接线端负极、电能组件正负极接线以及其间的电连接；电能组件与控制电路板电连接；控制电路板控制电能组件输出或停止输出充电电压。

充电线两端分别为充电端子及接线端子，充电端子与接线端子之间由电线连接，电线包括所述电线正极以及电线负极；充电端子用于与用电设备连接，接线端子用于与控制电路板接线端连接，电能组件负极接线与电能组件的正负极连接。

电能组件为电芯、储能电容或电感；控制电路板接线端为接线端口、端子、引脚、焊点或焊盘；充电线的接线端子通过插接或焊接与所述控制电路板接线端对接导通。

二极管设置于充电线上或者设置于充电单元内的控制电路板上。

二极管设置于充电线的充电端子一侧。

本实用新型还提供一种充电单元，包括充电线以及电能组件，所述充电单元包括上述的充电应急保护电路。

所述充电单元包括壳体，壳体前端设置有盖板；壳体内设置有隔舱，隔舱安装有控制电路板和电能组件；隔舱前部由所述盖板可开合地封盖所述充电线的一端的接线端子；所述充电线的接线端子以卡入方式与壳体以及壳体前端的盖板相配合；所述充电线可拆除更换地设置。

隔舱内设置隔层，隔舱由所述隔层分隔成前隔舱及后隔舱隔；前隔舱通过可开合的盖板而开启或合上；壳体顶部为壳盖；所述隔层、壳盖及壳体共同围成后隔仓；电能组件封闭在后隔舱；盖板与壳体和/或壳盖之间卡紧配合；所述充电线的一端上设置卡槽，壳体和/或壳盖上设置卡边，卡边插入卡槽内使充电线的一端与壳体和/或壳盖之间卡紧配合；盖板上设置过线孔，所述充电线的一端穿过过线孔；盖板内侧壁上设置突出的挡边；充电线穿过过线孔后，盖板的挡边将充电线压向卡边，使充电线的卡槽压入壳体和/或壳盖的卡边上卡紧配合。

所述充电单元为移动电源，所述电能组件为电芯。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的充电应急保护电路如遇到电路接线的正负极接反时起到防错作用。该电路防护器件，如接线的正负极接错或接反，降低或停止对用电设备输电，从而防护用电设备不被充坏，解决电气安全问题，对用户充电设备起到防护。

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。

附图说明

图1是本实用新型第一种实施例的移动电源的立体图。

图2是图1所示移动电源沿轴线截断后的立体图。

图3是图1所示移动电源的立体分解图。

图4是本实用新型第二实施例的移动电源破坏后盖后的立体图。

图5是本实用新型实施例的充电应急保护电路硬件结构图。

图6是本实用新型充电应急保护电路第一种接线接反示意图。

图7是本实用新型充电应急保护电路第二种接线接反示意图。

图8是本实用新型第一种实施例的充电应急保护电路原理图。

图9是本实用新型第二种实施例的充电应急保护电路原理图。

图10是本实用新型实第三施例的充电应急保护电路原理图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的各实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

参考图1~10，本实用提供一种充电单元，包括壳体1，壳体1内设置有中空隔舱3，前端由盖板12可开合的封盖。充电单元还包括设置于壳体1内的充电单元控制电路板6，还包括电能组件。充电线2可拆装地固接于充电单元10前端。

所述盖板12可开合地将所述充电线一端的接线端子23封盖于隔舱前部。

隔舱3内设置隔层4，隔舱3由所述隔层4分隔成前隔舱31（隔舱前部）及后隔舱32（隔舱后部）。壳体1顶部为壳盖11。盖板12与壳体1和/或壳盖11之间卡紧配合。盖板12通过螺丝14进一步地固定于壳体1和/或壳盖11上。

所述隔层4、壳盖11及壳体1共同围成后隔仓32。充电单元的控制电路板6、电能组件封闭保护在后隔舱32内。电能组件与控制电路板6电连接；控制电路板6控制电能组件输出或停止输出充电电压。前隔舱31通过可开合的盖板而开启或合上。隔层4、壳盖11及壳体1共同围成不可拆开或无需拆开的后隔舱32。后隔舱32内的控制电路板6上设置的接线端5暴露于前隔舱，供充电线的接线端子23对接导通。所述接线端5为接线端口、端子、引脚、焊点或焊盘，设置于隔层4顶部固接于后隔舱32内的控制电路板6上向前隔舱31延伸，或者接线端5自隔层4上的开孔延伸或暴露至前隔舱31。

所述电能组件可以是电芯，电容或电感。例如，可采用电容电池作为充电单元。通过电容充放电实现自身充电或放电以向外供电。电容放电结构为现有技术，在此不作赘述。

再次参照图1~7，在一具体实施例中，所述充电单元为移动电源10。充电线2可拆装地固接于移动电源10前端。电能组件为电芯7。

如上所述，移动电源10包括壳体1，壳体1内设置有所述隔舱3，隔舱3包括前隔舱31及后隔舱32；后隔舱32容纳并保护移动电源的控制电路板6；前隔舱31可开启或合上；前隔舱31用于收容移动充电线2的一端。通过盖板12开启或合上前隔舱31且将充电线2的一端封盖在前隔舱31内。移动电源的控制电路板6和电芯7封闭在后隔舱32内。电芯7与控制电路板6电连接；由控制电路板6控制电芯7输出或停止输出充电电压。

具体地，供充电线的接线端子23以卡入方式与壳体前端的盖板12和/或壳体1形成防脱配合；盖板12将供充电线的接线端子23卡持并封盖于前隔舱31内。

所述充电线2的一端以卡入方式与盖板12和/或壳体1形成防脱配合。所述隔层4、壳盖11及壳体1将移动电源的控制电路板6和电芯7封闭在后隔舱32。电芯7与控制电路板6电连接；控制电路板6控制电芯7输出或停止输出充电电压。

壳盖11整体封盖于壳体1顶部或作为壳体1的一部分，且将移动电源的电芯７及控制电路板6等电气件封闭保护在壳体1内部的隔舱3中。盖板12可启闭地盖设于移动电源的前端面，将充电线2的端子可拆除地封盖于移动电源的前端的前隔舱31内。前隔舱31可供在不打开壳盖11的情况下进行取下旧充电线，更换充电线2。后隔舱32容纳接线控制电路板6、电芯7等元器件等。前隔舱31设计可拆，后隔舱32无需拆开。

壳体1是移动电源10的主壳体、盖板12位于前端，壳盖11位于顶部，隔层4设置于壳体1内的隔舱3中。隔舱3顶部由壳盖11封盖，端部由隔层4封盖。壳盖11和隔层4可以是壳体1上的一体不可拆分的结构，也可以是组装或焊接结构。本实施例中，壳盖11和隔层4与壳体1设置为不可拆分或者换线时无需拆开的结构。隔层4一般为设置于盖板12后方的平行壁，与盖板12将壳盖11和壳体1限定的空间分隔形成前隔舱31。

壳体1和/或壳盖11与盖板12之间形成卡紧配合，相应地，壳体1和/或壳盖11前端边沿设置卡合结构17，例如凸缘或卡槽（凸缘/卡槽）。盖板12内侧壁也对应形成卡合结构122，例如卡槽或凸缘（卡槽/凸缘），二者卡合在一起时，凸缘插入卡槽内形成卡紧配合。壳体1前端边沿还设置卡合结构如卡边19，卡边19向上竖直突起。

盖板12设置有过线孔120，充电线2的一端即充电固定端21穿过过线孔120，其末端设置的接线端子23收纳在前隔舱31内且与控制电路板6上设置的接线端5对接，具体是与接线端5暴露在前隔舱31内的插接部对接或焊接。盖板12的内侧壁上对应设置的卡合结构122与壳体1和/或壳盖11卡紧配合。盖板12内侧壁位于过线孔上方还设置有凸出的挡边123。盖板12还设置有螺丝孔121。盖板12与壳体1和/或壳盖11卡紧配合时，挡边123和卡边19分别位于过线孔120上下两侧。

充电线2以卡入方式与盖板12、壳体1/壳盖11形成防脱配合，确保充电线2不易被拉出。壳体1/壳盖11与充电线2也卡紧配合。本实施例中，以充电线2的充电固定端21装配防拉脱以确保充电线2不易被拉出。

附图所示结构中，充电固定端21与壳体1卡紧配合。具体地，充电固定端21上设置卡槽27，与壳体1前端边沿设置的卡合结构如卡边19之间卡紧。图中所示结构中，在充电固定端21的周沿上形成卡槽27，例如环形凹槽。充电固定端21穿过盖板12的过线孔120后，其上设置的卡槽27穿过过线孔120位于过线孔内侧，且位于盖板12的挡边123与壳体1的卡边19之间。挡边123向下压住充电固定端21，将充电固定端21下表面的卡槽27压入壳体1前端的卡边19卡紧，从而可限制充电线2不能从盖板12/壳体1上被拉脱离。

充电固定端21可整体穿过盖板12上设置的过线孔120，当盖板12封盖住前隔舱31后，盖板12的挡边123就可压着充电固定端21卡在壳体1上从而可限制充电线2不能从盖板12上被拉脱离。盖板12设计的卡合结构122扣在壳体1和壳盖11上，螺丝14紧固盖板12与壳体1和壳盖11。最后用螺丝盖13将螺丝14的头部封盖。也可采用其它紧固件如销钉、插销等进一步将盖板12可拆开地紧固于壳体1/壳盖11上。

后隔舱32内的控制电路板6上设置有接线端5，所述接线端5的插接部暴露于前隔舱31内，盖板12开启后就可露出接线端以方便拆或接线。具体实施例中，接线端5设置于隔层4顶部从后隔舱32内向前隔舱31延伸，或者接线端5自隔层4上开孔延伸或暴露至前隔舱31。

当要换下旧充电线时，首先拆下螺丝盖13，旋开螺丝14，抽离盖板12，把充电固定端21的卡槽27侧移脱离壳体的卡边19，然后解开接线端子23脱离接线端5（或熔焊接线脱离），从而换下旧充电线。

当要换上新充电线时，连接接线端子23与接线端5（或熔焊接线凝固连接），把充电固定端21的卡槽27卡在壳体的卡边19上，然后把盖板12盖上和压住充电固定端21，不发生侧移，最后紧固螺丝14，贴上螺丝盖13，完成换线，隐藏螺丝孔121，增加被拆装难度，不轻易被用户发觉而随意打开，也能保护外观整体。

本实用新型的一种移动电源10设置隔舱3。以隔舱换线防护移动电源核心部件的电气安全。前隔舱31可供在不打开壳盖11的情况下进行取下旧充电线，更换充电线。后隔舱32容纳接线控制电路板6、电芯7等元器件等。可实现在不拆装露出接线控制电路板6和电芯7的前提下实现更换充电线2，则对移动电源10的整体使用和流通电气安全起到防护。

前隔舱31包括可拆开的盖板12，前隔舱31预设接线端5，打开盖板12后就可露出接线端5。接线端5采用接线端口，充电线接线端子23与接线端口对接达成接线通电。

另一种接线方式：接线端5采用类似铜针焊盘，供焊接，充电线2可直接焊接在焊盘上接线通电。接线端5固接在后隔舱32的接线控制电路板6上。

换线时，首先打开前隔舱31的盖板12，然后解下旧充电线的接线端，取下充电线2，而后换上新充电线和接线端子23对接接线端5连接，最后合上盖板12，完成换线。由于设置了前隔舱31，供充电线故障时方便换线，设置了后隔舱32容纳接线控制电路板6和电芯7等元器件，相对完整保护了电气安全。

本实用新型移动电源10的充电线2包括充电固定端21和充电头22，二者之间以线缆28连接。充电头22收纳于充电固定端21上。充电固定端21用于固定其末端的接线端子23与移动电源的控制电路板6可拆装连接，充电头22其末端的充电端子26与用电设备连接导通电路，使移动电源的电芯7向用电设备输出充电电压。本实施例中，充电线2设计为一带多结构以及收纳结构。充电头设计一带四，即末端设置4个充电端子26，形状成类似十字架，每个架尾部有一个充电端子26，供用户不同种类充电接口和多个用电设备使用。充电头22设有卡合结构24（凸台/凹槽），充电固定端21相应设置配合的卡合结构25（凹槽/凸边），二者之间可形成稍微的过盈配合而挂住，将充电头22收纳在充电固定端21，同时可弯曲缩小充电线2的长度和便于用户携带。用户在使用充头22时，可把充电头22拉开充电固定端21，充电线2得到释放伸展，便于柔软充电。

充电头22也可以设置其它数目的多个充电端子或单个充电端子，多个充电端子呈交叉状或径向辐射状延伸设置。充电线2一带多个充电端子26，分布形成十字结构或辐射状，亦可同时供多个方向接口充电使用，充电线2同时可供多种类的充电接口使用，节省电线数量。

图4所示第二实施例中，充电线2采用单个充电端子。其它结构与上述第一实施例相同。充电线2包括与用电设备（或终端）插接充电的充电端子26以及与移动电源内部的接线端5电连接的接线端子23，二者之间以电线29电连接。

本实用新型充电单元，其电路设计引入电路防护器件作为电路防护措施，如遇到电路接线的正负极接反时起到防错作用。如接线的正负极接错或接反，该电路防护器件降低或停止对用电设备输电，从而防护用电设备不被充坏，电路防护方式采用了接线并联二极管8，或串联二极管8，优选并联二极管8的方式。当电路接线的正负极接反后，二极管8导通而引起电路短路，总电流加大，控制电路板6控制电能组件电芯7停止向用电设备输出电压，从而可降低电气安全问题，对用户充电设备起到防护。

再次参照图5-10，以移动电源10作为充电单元为例，电芯7作为电能组件，其电路设计引入电路防护器件二极管8作为电路防护措施，接线并联二极管8或串联二极管8。

本实施例中，为便于分析电路设计及原理，仅以单个（或为其中之一）充电端子的充电线为例进行说明。图5中所示，二极管8并联于充电线2（输出正负极260、261，通过端子26与终端电连接）与电芯7（正负极）之间。较佳地，二极管8设计在充电线2上，特别是设置于充电端子26一端，且接线于充电端子26与电线29之间。电线29是连接充电端子26与接线端子23之间的线缆，包括电线正极290和电线负极291，分别将位于充电端子26一侧的充电线输出正负极260、261与接线端子23的正负极230、231之电连接，接线端子23与控制电路板6上设置的接线端5对接后，接线端子23的正负极230、231与接线端5的母端正负极50、51对接，再由接线端的输出正负极53、54经控制电路板6走线后由电芯正负极接线70、71与电芯7正负极电连接，从而形成从电芯正负极（U₀）至充电头输出（U₁）之间的充电正极线路72以及充电负极线路73（如图8-10），构成充电电路700。图8-10所示为连接电芯正负极与充电线输出正负极之间的充电电路700。

图8所示电路700中，二极管8并联于电路中且其负极接入充电正极线路72，正极接于充电负极线路73。充电线路接线正确时，电芯7提供U₀充电电压通过充电电路700对终端进行充电。此时二极管8不导通。

防护电路优选二极管并联在电路上，起到防护短接时对用电设备的保护作用，二极管并联对电路的电压不会带来压降影响。

图9所示为串联时的充电电路100，二极管8串联在充电正极线路72中，二极管的正极正接在电芯电线正极端。二极管8串联在电路中，起到防护短接时对用电设备的保护作用。

图10所示串联时的充电电路100，二极管8串联在充电负极线路73中，二极管的负极正接在电芯负极端。二极管串联在电路中，起到防护短接时对用电设备的保护作用。

在更换充电线2时，存在人为操作接线接反的情形，例如，图6所示连接充电端子26与接线端子23之间的线缆接反，即电线29的正负极接反。又如图7所示，电芯正负极接线70、71接反。这两种接反均导致与电芯正负极的接线正负反向。此时，图8所示的并联电路中，二极管8的正极与电芯正极连接而导通，电芯与二极管之间形成短路回路，二极管8导通而引起电路短路，总电流加大，控制电路板6控制电芯7停止向用电设备即终端输出电压，从而可降低电气安全问题，对用户充电设备起到防护。图9-10所示串联电路中，图6和7所示两种接线反向时，均导致与电芯正负接的接线相反，二极管8与电芯之前的线路连接不导通，从而形成对停止向用电设备即终端输出电压，对用户充电设备起到防护。

可以理解，对于一带多的充电线结构，各充电端子26各设置一个二极管8。二极管8也可设置于充电线其它线位，甚至设置于电路板上，布置如图8-10中任一种电路。

电路中的R可以指代为充电线路中任何阻抗，当然R也可以省略。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的保护范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (12)

1.充电应急保护电路，包括充电正极线路和充电负极线路，充电正极线路是充电单元的电能组件正极与充电线输出正极之间的连接电路，充电负极线路是充电单元的电能组件负极与充电线输出负极之间的连接电路，其特征在于：所述应急保护电路还包括接线串联或并联的二极管；充电线输出正负极用于与用电设备电连接，从而实现在充电正极线路和充电负极线路正负极接错或接反时，降低或停止充电单元对用电设备输电。

2.如权利要求1所述的充电应急保护电路，其特征在于：并联时，二极管负极接入充电正极线路，而二极管正极接于充电负极线路。

3.如权利要求1所述的充电应急保护电路，其特征在于：串联时，二极管串联在充电负极线路中，二极管负极连接于电能组件负极；或者

串联时，二极管串联在充电正极线路中，二极管正极连接于电能组件正极。

4.如权利要求1所述的充电应急保护电路，其特征在于：所述充电正极线路包括充电线输出正极、连接充电线输出正极与充电线接线端子正极之间的电线正极、充电线接线端子正极、控制电路板接线端正极、电能组件正极接线以及其间的电连接；所述充电负极线路包括充电线输出负极、连接充电线输出负极与充电线接线端子负极之间的电线负极、充电线接线端子负极、控制电路板接线端负极、电能组件负极接线以及其间的电连接。

5.如权利要求4所述的充电应急保护电路，其特征在于：充电线两端分别为充电端子及接线端子，充电端子与接线端子之间由电线连接，电线包括所述电线正极以及电线负极；充电端子用于与用电设备连接，接线端子用于与控制电路板接线端连接，电能组件正负极接线与电能组件的正负极连接；电能组件与控制电路板电连接；控制电路板控制电能组件输出或停止输出充电电压。

6.如权利要求4所述的充电应急保护电路，其特征在于：电能组件为电芯、储能电容或电感；控制电路板接线端为接线端口、端子、引脚、焊点或焊盘；充电线的接线端子通过插接或焊接与所述控制电路板接线端对接导通。

7.如权利要求1~6中任一项所述的充电应急保护电路，其特征在于：二极管设置于充电线上或者设置于充电单元内的控制电路板上。

8.如权利要求7所述的充电应急保护电路，其特征在于：二极管设置于充电线的充电端子一侧。

9.一种充电单元，包括充电线以及电能组件，其特征在于：所述充电单元包括如权利要求1~8中任一项所述的充电应急保护电路。

10.如权利要求9所述的充电单元，其特征在于：所述充电单元包括壳体，壳体前端设置有盖板；壳体内设置有隔舱，隔舱安装有控制电路板和电能组件；隔舱前部由所述盖板可开合地封盖所述充电线的一端的接线端子；所述充电线的接线端子以卡入方式与壳体以及壳体前端的盖板相配合；所述充电线可拆除更换地设置。

11.如权利要求10所述的充电单元，其特征在于：隔舱内设置隔层，隔舱由所述隔层分隔成前隔舱及后隔舱隔；前隔舱通过可开合的盖板而开启或合上；壳体顶部为壳盖；所述隔层、壳盖及壳体共同围成后隔仓；电能组件封闭在后隔舱；盖板与壳体和/或壳盖之间卡紧配合；所述充电线的一端上设置卡槽，壳体和/或壳盖上设置卡边，卡边插入卡槽内使充电线的一端与壳体和/或壳盖之间卡紧配合；盖板上设置过线孔，所述充电线的一端穿过过线孔；盖板内侧壁上设置突出的挡边；充电线穿过过线孔后，盖板的挡边将充电线压向卡边，使充电线的卡槽压入壳体和/或壳盖的卡边上卡紧配合。

12.如权利要求9~11中任一项所述的充电单元，其特征在于：所述充电单元为移动电源，所述电能组件为电芯。