專利名稱：電動自行車鋰電池充電用串并聯轉換連接器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電動自行車鋰電池充放電裝置，尤其涉及一種電動自行車鋰電池充電用串并聯轉換連接器。
背景技術：
電動自行車作為個人交通工具，因其省力、節能而在市場中迅速發展起來。近年，作為新興綠色能源的鋰電池也應用到電動自行車領域，但普遍采用串聯放電串聯充電的方式。由于鋰電池有不能過充的特性，電壓超過4.25V即有燃燒爆炸的危險。而串聯充電時，采用分壓原理，因各電池性能的不一致性，充電過程中，電壓高低分布不均，有的高些，有的低些，當總電壓未充足時，會出現個別電池電壓已達到較高值，必然存在過充的危險。為避免發生不安全事故，目前采取的方法是將充電電壓設計得偏低，由此又帶來鋰電池充電不足的問題。如采用并聯充電方式不但能避免上述問題，還能進一步提高電池的使用性能，可是由于電動自行車動力電池電流大，鋰電池組中電池數量多，若采用串聯放電并聯充電的方式，連接端子的串并聯轉換成為必須解決的問題。
實用新型內容本實用新型的主要目的在于針對上述問題，提供一種方便地實現鋰電池組的電池串聯放電并聯充電的串并聯轉換裝置，以實現并聯充電，解決各鋰電池分壓不均勻問題，從而杜絕燃燒、爆炸等不安全事故產生并保證電池充電電壓達到理想數值。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種電動自行車鋰電池充電用串并聯轉換連接器，其特征在于是由插頭、插座組成，所述的插頭包括長方形上部手柄部、中部插頭部及底部的凸頭部三部分，沿插頭部一側固定設有整體式插頭接觸簧片，沿插頭部帶定位凸起的另一側在定位凸起兩邊固定設有兩片式插頭接觸簧片，連接充電電源正、負極的導線穿過設置于手柄部的導線孔分別和位于插頭部兩側的插頭接觸簧片連接；所述的插座為長方形結構，由主體構件，活動芯，兩個可拆卸開關側板及可拆卸底板構成，主體構件包括設有供插頭部自由插入的插口的頂板及兩端板，插口上對應插頭部的定位凸起設有相應的定位凹槽，插口下部沿插口兩側設有與插頭接觸簧片卡緊接觸的插座接觸簧片，一例為整體式插座接觸簧片，另一側為沿定位凹槽兩邊設置的兩片式插座接觸簧片，兩側插座接觸簧片固定在設置于頂板下部兩端的固定架上；所述的開關側板裝于主體構件兩側，兩開關側板上分別對稱設置與鋰電池數量相同的水平排列的開關，每兩個開關為一組，對應連接順序排列的鋰電池，開關由常閉靜觸點、動觸點及常開靜觸點依次縱向排列組成；所述的底板裝于主體構件底部，其上面設有兩個定位孔及2-3個下彈簧槽；與每組開關連接的由二極管經負極端串聯連接電阻形成支路后再與電容并聯組成的消弧電路可設置在開關側板或底板上；所述的活動芯為橫截面近似T形的置位于主體構件內的結構件，其頂面開有使前述固定架及其上的插座接觸簧片嵌入其中的插頭槽，其兩側面對應開關側板上的開關伸出的動觸點的控制柄設有裝納該控制柄的觸點撥槽，其底部對應底板上的定位孔及下彈簧槽分別設有插入定位孔的定位柱及上彈簧槽，支撐彈簧裝入上彈簧槽及下彈簧槽內；所述的開關、消弧電路與鋰電池連接如下各組開關的第一開關的常開靜觸點均同時連接放電電壓負極端及充電電壓負極端，第二開關的常開靜觸點均連接充電電壓的正極端；首組第一開關的常閉靜觸點連接首只鋰電池正極、第二開關的動觸點及消弧電路的電阻電容連接端，首組第一開關的動觸點連接放電電壓正極端、第二開關的常閉靜觸點及消弧電路的二極管正極；第二組第一開關的常閉靜觸點連接第二只鋰電池正極、第二開關的動觸點及消弧電路的電阻電容連接端，第二組第一開關的動觸點連接第一只鋰電池負極、第二開關的常閉靜觸點及消弧電路的二極管正極，如此依次連接，直至末組第一開關的常閉靜觸點連接末只鋰電池正極、第二開關的動觸點及消弧電路的電阻電容連接端，末組第一開關的動觸點連接倒數第二只鋰電池負極、第二開關的常閉靜觸點及消弧電路的二極管正極，末只鋰電池負極直接連接充電電壓的負極端。
所述的插座的開關側板及底板上分別對應所述的主體構件的兩端板的側邊及底邊上設置的若干卡爪開有套裝其上的卡孔。
本實用新型的有益效果是由于提供出一種電動自行車鋰電池充電用串并聯轉換連接器，從而可快捷方便地使電池組中鋰電池由串聯放電轉換到并聯充電，并聯充電的實現解決了各鋰電池分壓不均勻問題，從而杜絕燃燒、爆炸等不安全事故產生并保證電池充電充足，電壓達到理想數值。
圖1是本實用新型的結構示意圖(去除前部端板)；圖2是圖1的組裝示意圖；圖3是本實用新型的電路結構原理圖；圖4是本實用新型的充電狀態的結構及使用連接示意圖。
以下結合附圖和實施例對本實用新型詳細說明。
具體實施方式
圖1～圖3示出了一種電動自行車鋰電池充電用串并聯轉換連接器的結構、組裝及電路結構原理圖，其特征在于該電動自行車鋰電池串并聯轉換連接器是由插頭4、插座13組成，所述的插頭4包括長方形的上部手柄部7、中部插頭部9及底部的凸頭部8三部分，沿插頭部9一側固定設有整體式插頭接觸簧片10，沿插頭部帶定位凸起12的另一側在定位凸起12兩邊固定設有兩片式插頭接觸簧片11，實際制作中插頭接觸簧片10、11與插頭4通過注塑工藝制為一體；連接充電電源38正、負極的導線6穿過設置于手柄部7的導線孔5分別和位于插頭部9兩側的插頭接觸簧片10及11連接；本例中插頭接觸簧片10帶有充電電源正極電壓V1+，兩片式插頭接觸簧片11帶有負極電壓V1-。所述的插座13為長方形結構，由主體構件29，活動芯19，兩個可拆卸開關側板17及可拆卸底板21構成，主體構件29包括設有供插頭部9自由插入的插口15的頂板14及兩端板33，插口15上對應插頭部9的定位凸起12設有相應的定位凹槽16，插口15下部沿插口兩側設有與插頭接觸簧片10及11卡緊接觸的插座接觸簧片，一側為整體式插座接觸簧片27，另一側為沿定位槽兩邊設置的兩片式插座接觸簧片36，當插頭4插入后，兩側插座接觸簧片27、36將分別帶有充電電源38正極電壓V1+及負極電壓V1-。兩側插座接觸簧片27、36固定在設置于頂板14下部兩端的固定架18上，實際制作中插座接觸簧片27、36與固定架18通過注塑工藝制為一體。所述的開關側板17裝于主體構件29兩側，兩開關側板17上分別對稱設置與鋰電池數量相同的水平排列的開關20(圖3中的SW)，每兩個開關為一組，對應連接順序排列的鋰電池BT，本實施例是提供給由10只鋰電池BT組成的電池組充電的串并聯轉換連接器，在兩個開關側板17上分別對稱設置10個并分為兩排水平排列的開關20，每上下兩個開關為一組，上邊的為第一開關，下邊的為第二開關，每個開關側板17上設置5組。開關20由常閉靜觸點1、動觸點2及常開靜觸點3依次縱向排列組成；所述的底板21裝于主體構件29底部，其上面設有兩個定位孔30及3個下彈簧槽24，也可設置2個下彈簧槽24；與每組開關20連接的由二極管D經負極端串聯連接電阻R形成支路后再與電容C并聯組成的消弧電路35(參見圖3)可設置在開關側板17或底板21上，本例中消弧電路35設置在開關側板17上。活動芯19為橫截面近似T形的置位于主體構件29內的結構件，其頂面開有使前述固定架18及其上的插座接觸簧片27、36嵌入其中的插頭槽28，其兩側面對應開關側板17上的開關20(SW)伸出的動觸點2的控制柄34設有裝納該控制柄的觸點撥槽26，其底部對應底板21上的定位孔30及下彈簧槽24分別設有插入定位孔的定位柱25及上彈簧槽22，支撐彈簧23裝入上彈簧槽22及下彈簧槽24內。如圖2所示，在本例中，插座13的可拆卸的開關側板17及底板21上分別對應所述的主體構件29的兩端板33的側邊及底邊上設置的若干卡爪31開有套裝其上的卡孔32，組裝時只須將卡孔32卡入套裝到卡爪31上即可。
參見圖3，所述的開關SW(圖1、圖2中的20)、消弧電路35與鋰電池BT連接如下在圖3中，對應10只鋰電池有10組開關，與開關側板17的設置對應，上排開關為第一開關，下排開關為第二開關，并與鋰電池BT對應從左向右依次排序。各組開關的第一開關SW的常開靜觸點3均同時連接放電電壓V2負極端及充電電壓V1負極端，充電電壓V1負極端也即與兩片式插頭接觸簧片11連接的兩片式插座接觸簧片36，第二開關SW的常開靜觸點3均連接充電電壓V1的正極端，也即與整體式插頭接觸簧片10連接的整體式插座接觸簧片27，首組第一開關SW的常閉靜觸點1連接首只鋰電池BT正極、第二開關SW的動觸點2及消弧電路35的電阻電容連接端，首組第一開關的動觸點2連接放電電壓V2正極端、第二開關SW的常閉靜觸點1及消弧電路35的二極管D正極；第二組第一開關SW的常閉靜觸點1連接第二只鋰電池BT正極、第二開關SW的動觸點2及消弧電路35的電阻電容連接端，第二組第一開關的動觸點2連接第一只鋰電池BT負極、第二開關SW的常閉靜觸點1及消弧電路35的二極管D正極，如此依次向右連接，直至右端末組即第十組第一開關SW的常閉靜觸點1連接末只也即第十只鋰電池BT正極、第二開關SW的動觸點2及消弧電路35的電阻電容連接端，第十組第一開關的動觸點2連接第九只鋰電池BT負極、第二開關的常閉靜觸點1及消弧電路35的二極管D正極，第十只鋰電池BT負極直接連接充電電壓V1的負極端。由于在開關SW(20)進行充放電轉換的動作中會產生電弧，因此，在上述電路中設置消弧電路35，當電弧產生時使電容C充電，并經二極管D及電阻R串聯支路泄放消除電弧。此外，為防止干擾，在充電電壓V1的正極端與負極端之間并聯了電容C1及二極管D。
圖4為本實用新型的充電狀態的結構及使用連接示意圖。在實際使用中該鋰電池充電用串并聯轉換連接器的插座13安裝在電動自行車的電池盒37上，并按上述電氣連接方式與鋰電池連接好，插頭4上的導線6連接充電電源38。
本實用新型的工作原理如下當插頭4沒插入插座13的插口15時，鋰電池組處于放電狀態，即其構成串聯回路，以獲得較高輸出電壓。此時，前九只鋰電池BT的負極通過開關側板17上設置的與其對應的各組開關中的第一、第二開關20(SW)的常閉觸點(1、2)依次與下一只鋰電池BT正極相連直至第十只鋰電池BT正極，第十只鋰電池BT的負極直接接至放電電壓V2負極端，第一只鋰電池BT正極通過第一組第一、第二開關的常閉觸點(1、2)連接放電電壓V2的正極端；當插頭4插入插座13的插口15時，凸頭部8頂住活動芯19向下移動，活動芯19兩側面的觸點撥槽26帶動開關側板17上的開關20(SW)伸入其中的動觸點2的控制柄34下移，從而動觸點2與上面的常閉靜觸點1斷開，由此放電終止；當繼續下移時，動觸點2與常開靜觸點3接合。當插頭4的插頭部9完全插入時，插口15兩側的插座接觸簧片27、36一方面可分別與插頭接觸簧片10、11可靠連接，使其分別帶有正負充電電壓V1+、V1-，另一方面可卡住插頭部9不會被活動芯19下面與其底部連接的支撐彈簧23頂出插口15。因各組開關的第一開關20的常開靜觸點3連接充電電壓V1的負極端，第二開關的常開靜觸點3連接充電電壓V1的正極端，此時，由于動觸點2與常開靜觸點3閉合，由圖3可以看出，由左至右，第一只至第九只的鋰電池BT的負極通過與其連接的第一開關的常開靜觸點3連接充電電壓V1的負極端，第十只鋰電池BT的負極直接連接充電電壓V1的負極端，所有鋰電池BT的正極通過連接的第二開關的常開靜觸點3連接充電電壓V1的正極端，由此進入并聯充電狀態。當充電完成時，將插頭4拔出，活動芯19受到與其底部連接的支撐彈簧23的壓力作用，向上移動，并通過觸點撥槽26撥動動觸點2的控制柄34，各組開關20的動觸點2上移，從而與下面的常開靜觸點3斷開，與上面的常閉靜觸點1接合，恢復原狀。鋰電池BT又進入串聯放電狀態。
權利要求1.一種電動自行車鋰電池充電用串并聯轉換連接器，其特征在于是由插頭、插座組成，所述的插頭包括長方形上部手柄部、中部插頭部及底部的凸頭部三部分，沿插頭部一側固定設有整體式插頭接觸簧片，沿插頭部帶定位凸起的另一側在定位凸起兩邊固定設有兩片式插頭接觸簧片，連接充電電源正、負極的導線穿過設置于手柄部的導線孔分別和位于插頭部兩側的插頭接觸簧片連接；所述的插座為長方形結構，由主體構件，活動芯，兩個可拆卸開關側板及可拆卸底板構成，主體構件包括設有供插頭部自由插入的插口的頂板及兩端板，插口上對應插頭部的定位凸起設有相應的定位凹槽，插口下部沿插口兩側設有與插頭接觸簧片卡緊接觸的插座接觸簧片，一側為整體式插座接觸簧片，另一側為沿定位凹槽兩邊設置的兩片式插座接觸簧片，兩側插座接觸簧片固定在設置于頂板下部兩端的固定架上；所述的開關側板裝于主體構件兩側，兩開關側板上分別對稱設置與鋰電池數量相同的水平排列的開關，每兩個開關為一組，對應連接順序排列的鋰電池，開關由常閉靜觸點、動觸點及常開靜觸點依次縱向排列組成；所述的底板裝于主體構件底部，其上面設有兩個定位孔及2-3個下彈簧槽；與每組開關連接的由二極管經負極端串聯連接電阻形成支路后再與電容并聯組成的消弧電路可設置在開關側板或底板上；所述的活動芯為橫截面近似T形的置位于主體構件內的結構件，其頂面開有使前述固定架及其上的插座接觸簧片嵌入其中的插頭槽，其兩側面對應開關側板上的開關伸出的動觸點的控制柄設有裝納該控制柄的觸點撥槽，其底部對應底板上的定位孔及下彈簧槽分別設有插入定位孔的定位柱及上彈簧槽，支撐彈簧裝入上彈簧槽及下彈簧槽內；所述的開關、消弧電路與鋰電池連接如下各組開關的第一開關的常開靜觸點均同時連接放電電壓負極端及充電電壓負極端，第二開關的常開靜觸點均連接充電電壓的正極端；首組第一開關的常閉靜觸點連接首只鋰電池正極、第二開關的動觸點及消弧電路的電阻電容連接端，首組第一開關的動觸點連接放電電壓正極端、第二開關的常閉靜觸點及消弧電路的二極管正極；第二組第一開關的常閉靜觸點連接第二只鋰電池正極、第二開關的動觸點及消弧電路的電阻電容連接端，第二組第一開關的動觸點連接第一只鋰電池負極、第二開關的常閉靜觸點及消弧電路的二極管正極，如此依次連接，直至末組第一開關的常閉靜觸點連接末只鋰電池正極、第二開關的動觸點及消弧電路的電阻電容連接端，末組第一開關的動觸點連接倒數第二只鋰電池負極、第二開關的常閉靜觸點及消弧電路的二極管正極，末只鋰電池負極直接連接充電電壓的負極端。
2.根據權利要求1所述的一種電動自行車鋰電池充電用串并聯轉換連接器，其特征是所述的插座的開關側板及底板上分別對應所述的主體構件的兩端板的側邊及底邊上設置的若干卡爪開有套裝其上的卡孔。
專利摘要本實用新型涉及一種電動自行車鋰電池充電用串并聯轉換連接器，其特征在于是由插頭、插座組成，連接充電電源的插頭上設有接觸簧片及凸頭部，插座由主體構件，活動芯，兩個可拆卸開關側板及可拆卸底板構成，開關側板上水平設置由常閉靜觸點、動觸點及常開靜觸點依次縱向排列組成的開關，活動芯頂面開有插頭槽，其兩側面設有觸點撥槽，底部設有支撐彈簧，通過插頭的插入、拔出，撥動開關觸點，改變鋰電池的連接方式，實現串聯放電并聯充電的效果。本實用新型的有益效果是提供出鋰電池串聯放電并聯充電的串并聯轉換裝置，從而實現并聯充電，解決鋰電池分壓不均勻問題，杜絕燃燒爆炸等事故產生，并保證電池充電電壓達到理想數值。
文檔編號H01R31/00GK2927450SQ200620026888
公開日2007年7月25日 申請日期2006年7月28日 優先權日2006年7月28日
發明者蘇文孝, 劉連仲 申請人:天津喬迪電池科技有限公司