CN224191663U - 一种防火充电装置及车棚 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防火充电装置及车棚，防火充电装置包括插座和防火充电组件，防火充电组件与插座电连接，插座包括正极插口和负极插口；防火充电组件包括将交流电转换为直流电的充电转换电路，在预定温度断开的温度保护电路，以及充电通断电路；充电通断电路和温度保护电路分别与正极插口和负极插口电连接，并均与充电转换电路串联；充电通断电路包括脉冲触发元件和单向导通元件，单向导通元件包括与变压器连接的正极输入端、与插座电连接的负极输出端和与脉冲触发元件连接的脉冲触发端，脉冲触发元件与充电转换电路和脉冲触发端连接。本实用新型可以在电动车充电过程中具有较好的防火效果。

Description

一种防火充电装置及车棚

技术领域

本实用新型属于车棚充换电技术领域，具体涉及一种防火充电装置及车棚。

背景技术

电动车采用电池组作为储能单元，电力耗尽后需接驳交流电网进行电能补充。若充电完成未及时断开充电回路，电池组将进入超限充能状态，可能导致电池组性能劣化加速，极端情况下存在热失控引发火灾的潜在风险。

实用新型CN206697920U公开了一种蓄电池充电器防过充保护电路，包括门极G连接蓄电池充电器的涓流充电指示机构的可控硅SCR，所述可控硅SCR的阳极T1连接蓄电池充电器输出正极C1，阴极T2依次经电阻R3和电容C连接蓄电池充电器输出负极C2；还包括三极管Q1、三极管Q2和继电器K，所述三极管Q1的基极连接于电阻R3和电容C的公共端，集电极经电阻R2连接于可控硅SCR的阴极T2，发射极连接三极管Q2的基极，所述三极管Q2的集电极经继电器K的线圈连接可控硅SCR的阴极T2，发射极连接蓄电池充电器输出负极C2，所述蓄电池充电器的输入端B1经继电器K的常闭触点连接市电。通过涓流充电指示机构触发对电容进行充电，延时断开充电器防止过充。然而，该实用新型电路复杂度高，成本高，电路出现故障的概率高，调试和维护不便；延时关断时间的调节依赖于手动切换开关，不够自动化；同时在发生火灾时也无法即时切换线路通断状态。

因此，如何提供一种稳定可靠、无需人工干预即可及时自动断开的防火充电装置成为本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供了一种防火充电装置及车棚。可以在电动车充电过程中具有较好的防火效果。

第一方面，本实用新型提供了一种车棚的防火充电装置，包括插座和防火充电组件，防火充电组件与插座电连接，插座包括正极插口和负极插口；

防火充电组件包括将交流电转换为直流电的充电转换电路，在预定温度断开的温度保护电路，以及充电通断电路；充电通断电路和温度保护电路分别与正极插口和负极插口电连接，并均与充电转换电路串联；

充电通断电路包括脉冲触发元件和单向导通元件，单向导通元件包括与充电转换电路连接的正极输入端、与插座电连接的负极输出端和与脉冲触发元件连接的脉冲触发端，脉冲触发元件与充电转换电路和脉冲触发端连接。

进一步的，充电转换电路包括变压器和直流转换子电路，变压器包括初级绕组和次级绕组，直流转换子电路包括串联的稳压二极管、整流二极管和第一电阻，稳压二极管的阳极与次级绕组的一端连接，第一电阻与次级绕组的另一端连接。

进一步的，充电通断电路包括与单向导通元件连接的脉冲变压器，脉冲变压器包括初级脉冲绕组和次级脉冲绕组，初级脉冲绕组与充电通断电路连接，次级脉冲绕组两端分别与单向导通元件的负极输出端和脉冲触发端连接。

进一步的，充电通断电路包括与脉冲触发元件连接的脉冲触发子电路，脉冲触发子电路包括电容、第一可变电阻和第二可变电阻，电容、第一可变电阻串联形成第一支路，第二可变电阻与第一支路并联形成第二支路，第二支路的两端分别与稳压二极管的阳极和脉冲触发端连接；脉冲触发元件与第一可变电阻的滑动端、第二可变电阻的滑动端、初级脉冲绕组连接。

进一步的，脉冲触发元件为单结晶体管，单结晶体管包括发射极和两个基极，发射极分别与第一可变电阻的滑动端和稳压二极管的阴极连接，两个基极分别与第二可变电阻的滑动端和初级脉冲绕组的一端连接，初级脉冲绕组的另一端与稳压二极管的阳极连接。

进一步的，脉冲触发子电路包括第二电阻和第三电阻，电容、第一可变电阻、第二电阻依次串联，第三电阻和第二可变电阻串联。

进一步的，初级脉冲绕组和次级脉冲绕组均串联有第四电阻。

进一步的，温度保护电路包括温控器开关，充电转换电路、温控器开关和负极插口串联。

进一步的，防火充电装置包括电流表和电压表，电流表与正极插口或负极插口串联，电压表两端分别与正极插口和负极插口连接。

第二方面，本实用新型还提供一种防火充电车棚，包括车棚主体和上述的防火充电装置，防火充电装置设置于车棚主体内。

本实用新型提供的防火充电装置及车棚，至少包括如下有益效果：

(1)充电通断电路的设置，可以在电动车充电完成后自动断开，降低火灾发生的可能性，同时，温度保护电路的设置还可以在发生火灾时，即使电动车未充电完成也会进行自动断开，避免增加火势蔓延，增加火势抢救可能性，整体提高车棚内电动车充电的安全性。

(2)可在电动车充满电时及时关断，避免过压导致的电能浪费，间接提高充电效率。

(3)通过调节第一可变电阻的阻值，可以改变电容的充电时间常数，从而设定电池组的初始充电电流，可根据电池组的容量和状态，在一定范围内调整充电电流，满足不同电池组的充电需求，提高适用性和灵活性。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种车棚的防火充电装置的示意图；

图2为本实用新型某一实施例提供的防火充电装置的电路示意图；

图3为本实用新型某一实施例提供的防火充电装置的电路示意图；

图4为本实用新型某一实施例提供的防火充电装置的电路示意图；

图5为本实用新型某一实施例提供的防火充电装置的电路示意图。

附图标记说明：10-充电转换电路，11-变压器，12-直流转换子电路，121-稳压二极管，122-整流二极管，123-第一电阻，20-充电通断电路，21-脉冲触发元件，22-单向导通元件，23-脉冲变压器，24-电容，25-第一可变电阻，26-第二可变电阻，27-第二电阻，28-第三电阻，30-温度保护电路，31-温控器开关，32-缓冲电容，33-缓冲电阻，40-插座，41-电流表，42-电压表。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种车棚的防火充电装置，包括插座40和防火充电组件，防火充电组件与插座40电连接，插座40包括正极插口和负极插口；

防火充电组件包括将交流电转换为直流电的充电转换电路10，在预定温度断开的温度保护电路30，以及充电通断电路20；充电通断电路20和温度保护电路30分别与正极插口和负极插口电连接，并均与充电转换电路10串联；

如图2所示，充电通断电路包括脉冲触发元件21和单向导通元件22，单向导通元件22包括与充电转换电路10连接的正极输入端、与插座40电连接的负极输出端和与脉冲触发元件21连接的脉冲触发端，脉冲触发元件21与充电转换电路10和脉冲触发端连接。

本实用新型的充电通断电路通过结合脉冲触发元件和单向导通元件，避免过度充电，降低电池鼓包、漏液等故障风险。还通过设置温度保护电路，当环境或电池温度异常升高时能自动断开充电电路，有效防止过热引发火灾，保障车棚内车辆和人员安全。自动监测温度和充电状态，自动断开电路，无需人工干预，使用更便捷。

本实用新型的充电转换电路10可以包括变压器11和直流转换子电路12，变压器11包括初级绕组和次级绕组，直流转换子电路12包括串联的稳压二极管121、整流二极管122和第一电阻123，稳压二极管121的阳极与次级绕组的一端连接，第一电阻123与次级绕组的另一端连接。充电转换电路用于将市电降压为适合充电的低压交流电，并将变压器输出的交流电转换为直流电，为后续电路提供电力支持。通过变压器将市电的高电压(如220V)降低到适合充电的低电压，避免高电压直接作用于待充电的电池，防止过压损坏，确保充电过程安全。其中，稳压二极管用于提供稳定的基准电压，确保输出电压稳定，避免电压波动对电池充电的不利影响，同时保护后续电路中的其他元件，减少因电压波动导致的元件损坏，延长设备的使用寿命。整流二极管将变压器输出的交流电转换为直流电，为电池充电提供直流电源。

本实用新型中的单向导通元件为晶闸管，具有单向导电性，可通过脉冲触发端接收来自脉冲触发元件的触发信号，进行快速开关，进而控制本防火充电装置的电流通断，减少能量损耗以及防止出现过充的情况。

如图3所示，充电通断电路20还可以包括与单向导通元件22连接的脉冲变压器23，脉冲变压器包括初级脉冲绕组和次级脉冲绕组，初级脉冲绕组与充电通断电路连接，次级脉冲绕组两端分别与单向导通元件22的负极输出端和脉冲触发端连接。充电通断电路20包括与脉冲触发元件连接的脉冲触发子电路，脉冲触发子电路包括电容24、第一可变电阻25和第二可变电阻26，电容24、第一可变电阻25串联形成第一支路，第二可变电阻26与第一支路并联形成第二支路，第二支路的两端分别与稳压二极管的阳极和脉冲触发端连接；脉冲触发元件21与第一可变电阻25的滑动端、第二可变电阻26的滑动端、初级脉冲绕组连接。充电通断电路用于根据触发脉冲导通，控制充电电流的通断。脉冲触发子电路中的电容用于滤除整流后的直流电中的波纹，平滑电压，减少电压波动对后续电路和电池的影响。通过电容和可变电阻的组合，可以调节触发脉冲的频率和幅度，从而精确控制单向导通元件的导通和截止时刻，实现对充电电流的精细调节。本实用新型通过精确控制充电电流的通断，减少过充现象，降低能量损耗，延长电池寿命。此外，通过调整第一可变电阻和第二可变电阻，可以适应不同电池的充电需求，使本防火充电装置具有较好的通用性和灵活性。另外，初级脉冲绕组和次级脉冲绕组均可以串联有第四电阻，可以提高绕组阻抗与负载阻抗的匹配程度，减少信号反射，提高能量传输效率；并且可以限制绕组中的电流峰值，防止过载或短路损坏脉冲变压器。

脉冲触发元件21为单结晶体管，单结晶体管包括发射极和两个基极，发射极分别与第一可变电阻25的滑动端和稳压二极管121的阴极连接，两个基极分别与第二可变电阻26的滑动端和初级脉冲绕组的一端连接，初级脉冲绕组的另一端与稳压二极管的阳极连接。脉冲触发子电路包括第二电阻27和第三电阻28，电容24、第一可变电阻25、第二电阻27依次串联，第三电阻28和第二可变电阻26串联。单结晶体管的高功率增益和良好的温度补偿性能，使其能够稳定地产生触发脉冲，确保单向导通元件的可靠触发，提高整个充电通断电路的稳定性和可靠性；通过第三电阻和第二可变电阻调整脉冲触发子电路的分压比，进而影响单结晶体管的导通阈值，实现对充电过程的精细调节，使得本防火充电装置能够更好地适应不同电池的充电需求，提高充电效率。

如图3所示，温度保护电路包括温控器开关31，充电转换电路10、温控器开关31和负极插口串联。温控器开关能实时监测车棚处的环境温度。当监测的温度超过设定值时，温控器开关会自动断开，切断充电回路，防止因过温导致电池性能下降、损坏甚至引发火灾等安全事故，为充电过程提供便捷、可靠的安全保障，同时延长电池的使用寿命，减少能量损耗。另外，如图5所示，温度保护电路30还包括与温控器开关31并联的第三支路，第三支路包括串联的缓冲电容32和缓冲电阻33，可以通过缓冲电容和缓冲电阻的充放电特性，吸收电压尖峰和浪涌电流，从而保护防火充电组件；具体的，当防火充电组件出现电压变化时，缓冲电容可以吸收部分能量，减缓电压的变化率，缓冲电阻则可以提供一个放电路径，有助于降低电压尖峰的幅度。其中，温控器开关可以为常规电路结构，包括温度传感器、温度控制器和继电器，温度控制器的供电端口与变压器或者市电连接，温度控制器的输出端口与继电器的电磁线圈连接，插座的负极插口、继电器的触点、变压器串联，温度传感器与温度控制器的温度输入端口连接，温控器开关是根据监测的温度变化，通过内部物理形变产生导通或断开动作的自动控制元件，具体的，温控器开关通过温度传感器对环境温度进行采样，当温度达到设定值时，触发开关动作，从而控制温控器开关所在线路断开，以达到在理想的温度范围内导通的效果，最终提高防火充电装置的节能效果。

如图4所示，防火充电装置包括电流表41和电压表42，电流表41与正极插口或负极插口串联，电压表42两端分别与正极插口和负极插口连接。电流表用于监测充电电流的大小，电压表用于监测充电电压；可以实现动态追踪电压与电流变化，为精准执行过充保护提供保护基础，从而防止热失控与短路风险，提升安全性。

本实用新型防火充电装置的工作原理为：

经本防火充电装置对电动车进行充电时，待充电电池通过自身的插头与插座匹配并接入；充电转换电路中的变压器将市电降压，经直流转换子电路中的整流二极管半波整流后输出脉动直流，为充电通断电路供电；整流后的脉动直流对电容24充电，脉冲触发元件两端电压上升，达到峰点电压(导通电压)时脉冲触发元件导通；脉冲触发元件导通后电容快速放电，产生尖峰脉冲电流；尖峰脉冲电流经脉冲变压器耦合至单向导通元件的脉冲触发端，单向导通元件导通，形成充电回路，电瓶开始充电。

随着充电过程进行，电池电压逐渐升高；电池电压未超过设定的过压保护阈值时，脉冲触发子电路正常工作，持续输出触发脉冲，保持单向导通元件导通，充电正常进行；

当电池电压达到设定值时，电容的充电电压也升高至一定值，电容两端电压超过直流转换子电路中的稳压二极管的稳压值，稳压二极管导通，限制脉冲触发元件的基极电压，脉冲触发元件不能导通脉冲触发子电路，不再产生触发脉冲，单向导通元件关断，充电终止。

本实用新型还提供一种防火充电车棚，包括车棚主体和上述的防火充电装置，防火充电装置设置于车棚主体内。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种车棚的防火充电装置，其特征在于，包括插座和防火充电组件，防火充电组件与插座电连接，插座包括正极插口和负极插口；

防火充电组件包括将交流电转换为直流电的充电转换电路，在预定温度断开的温度保护电路，以及充电通断电路；充电通断电路和温度保护电路分别与正极插口和负极插口电连接，并均与充电转换电路串联；

充电通断电路包括脉冲触发元件和单向导通元件，单向导通元件包括与充电转换电路连接的正极输入端、与插座电连接的负极输出端和与脉冲触发元件连接的脉冲触发端，脉冲触发元件与充电转换电路和脉冲触发端连接。

2.如权利要求1所述的防火充电装置，其特征在于，充电转换电路包括变压器和直流转换子电路，变压器包括初级绕组和次级绕组，直流转换子电路包括串联的稳压二极管、整流二极管和第一电阻，稳压二极管的阳极与次级绕组的一端连接，第一电阻与次级绕组的另一端连接。

3.如权利要求2所述的防火充电装置，其特征在于，充电通断电路包括与单向导通元件连接的脉冲变压器，脉冲变压器包括初级脉冲绕组和次级脉冲绕组，初级脉冲绕组与充电通断电路连接，次级脉冲绕组两端分别与单向导通元件的负极输出端和脉冲触发端连接。

4.如权利要求3所述的防火充电装置，其特征在于，充电通断电路包括与脉冲触发元件连接的脉冲触发子电路，脉冲触发子电路包括电容、第一可变电阻和第二可变电阻，电容、第一可变电阻串联形成第一支路，第二可变电阻与第一支路并联形成第二支路，第二支路的两端分别与稳压二极管的阳极和脉冲触发端连接；脉冲触发元件与第一可变电阻的滑动端、第二可变电阻的滑动端、初级脉冲绕组连接。

5.如权利要求4所述的防火充电装置，其特征在于，脉冲触发元件为单结晶体管，单结晶体管包括发射极和两个基极，发射极分别与第一可变电阻的滑动端和稳压二极管的阴极连接，两个基极分别与第二可变电阻的滑动端和初级脉冲绕组的一端连接，初级脉冲绕组的另一端与稳压二极管的阳极连接。

6.如权利要求4或5所述的防火充电装置，其特征在于，脉冲触发子电路包括第二电阻和第三电阻，电容、第一可变电阻、第二电阻依次串联，第三电阻和第二可变电阻串联。

7.如权利要求3-5任一所述的防火充电装置，其特征在于，初级脉冲绕组和次级脉冲绕组均串联有第四电阻。

8.如权利要求1-5任一所述的防火充电装置，其特征在于，温度保护电路包括温控器开关，充电转换电路、温控器开关和负极插口串联。

9.如权利要求1-5任一所述的防火充电装置，其特征在于，防火充电装置包括电流表和电压表，电流表与正极插口或负极插口串联，电压表两端分别与正极插口和负极插口连接。

10.一种防火充电车棚，其特征在于，包括车棚主体和如权利要求1-9任一所述的防火充电装置，防火充电装置设置于车棚主体内。