CN112584561A - 可以适配多种电压的电加热***及加热方法 - Google Patents

可以适配多种电压的电加热***及加热方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可以适配多种电压的电加热***及加热方法。所述电加热***包括：多个发热体、控制器、变频充电元件和至少一个电连接接头，其中，所述控制器与所述多个发热体电连接，所述多个发热体并联设置，以及，所述控制器还经所述变频充电元件与所述至少一个电连接接头电连接，以使所述电连接接头能够与不同额定功率的电源连接并按照预设的通电逻辑向所述多个发热体供电。本发明实施例提供的一种可以适配多种电压的电加热***及加热方法，采用特有的加热逻辑，可适配多电压类型输入，且多片独立控温；且可适配所有的外部电源，保证10W、18W、40W外部电源都可以在额定功率下运行。

Description

可以适配多种电压的电加热***及加热方法
技术领域
本发明涉及一种电加热***，特别涉及一种可以适配多种电压的电加热***及加热方法， 属于电加热技术领域。
背景技术
随着智能加热服装类产品在市场上的广泛应用，用户对于升温速度以及加热面积的要求也 越来越高。然而，目前市面上常规充电宝额定输出大多为5V/2A，由于加热***供电电源输出 能力的局限性，加热面积以及加热***的升温速度并不能满足人们对加热体验的要求。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种可以适配多种电压的电加热***及加热方法，以克服现有 技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种可以适配多种电压的电加热***，其特征在于包括：多个发热 体、控制器和至少一个电连接接头，其中，所述控制器与所述多个发热体电连接，所述多个发 热体并联设置，以及，
所述控制器还与至少一个电连接接头电连接，当所述电连接接头接入外部电源时，所述控 制器能够按照预设的通电逻辑使所述外部电源向所述多个发热体分配功率，以使外部电源的输 出功率不超过外部电源的额定功率。
本发明实施例还提供了一种可以适配多种电压的电加热方法，其包括：
提供所述的可以适配多种电压的电加热***，并使所述电连接接头与外部电源电连接；
至少根据外部电源的额定功率大小和/或每个发热体对应的加热面积，按照预设的通电逻辑 向所述多个发热体供电并进行功率分配，以使所述多个发热体独立的发热，且所述外部电源的 输出功率不超过外部电源的额定功率与现有技术相比，本发明的优点包括：
1)本发明实施例提供的一种可以适配多种电压的电加热***及加热方法，采用特有的加热 逻辑，可适配多电压类型输入，且多片独立控温；
2)本发明采用特有的加热逻辑，可适配所有的外部电源，保证10W、18W、40W外部电源都可以在额定功率下运行；
3)本发明采用特有的加热逻辑，不会因为输入电压变化导致外部电源过功率输出。
附图说明
图1、图2是本发明一典型实施案例中提供的一种可以适配多种电压的电加 热***的结构示意图；
图3是本发明实施例1中一种可以适配多种电压的电加热***的通电逻辑示 意图；
图4是本发明实施例2中一种可以适配多种电压的电加热***的通电逻辑示 意图；
图5是本发明实施例3中一种可以适配多种电压的电加热***的通电逻辑示 意图。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方 案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例提供了一种可以适配多种电压的电加热***及加热方法，通过快充调用技 术，调用外部电源的20V/2A或者9V/2A的高电压额定输出进行加热，可以实现快速发热和大 面积加热的效果，同时，本发明通过特有的加热逻辑也能够兼容市面上5V/2A的供电***。
本发明实施例提供了一种可以适配多种电压的电加热***，包括多个发热体、控制器和至 少一个电连接接头，其中，所述控制器与所述多个发热体电连接，所述多个发热体并联设置， 以及，
所述控制器还与至少一个电连接接头电连接，当所述电连接接头接入外部电源时，所述控 制器能够按照预设的通电逻辑使所述外部电源向所述多个发热体分配功率，以使外部电源的输 出功率不超过外部电源的额定功率。
进一步的，所述多个发热体分别独立地与所述控制器电连接，并能够在所述控制器的控制 下独立发热。
进一步的，所述多个发热体的发热温度和/或发热时间相同或不同。
进一步的，所述控制器包括快充协议芯片、单片机和多个控制电路模块，所述单片机分别 与所述快充协议芯片、多个控制电路模块连接，所述多个控制电路模块分别与所述多个发热体 连接。
进一步的，所述可以适配多种电压的电加热***包括多个发热单元，所述控制器分别与所 述多个发热单元连接，其中，每一发热单元包括一个或多个发热体。
进一步的，所述发热体包括电热膜。
进一步的，所述可以适配多种电压的电加热***包括多个电连接接头，所述电连接接头包 括USB接头。
进一步的，所述可以适配多种电压的电加热***还包括：多个温度传感器，所述多个温度 传感器分别与所述多个发热体、控制器连接。
本发明实施例还提供了一种可以适配多种电压的电加热方法，其包括：
提供所述的可以适配多种电压的电加热***，并使所述电连接接头与外部电源电连接；
至少根据外部电源的额定功率大小和/或每个发热体的面积，按照预设的通电逻辑向所述多 个发热体供电并进行功率分配，以使所述多个发热体独立的发热，且所述外部电源的输出功率 不超过外部电源的额定功率。
进一步的，所述可以适配多种电压的电加热方法具体包括：周期性地依次向所述多个发热 体供电，以使所述多个发热体周期性地依次发热，或者，同时向所述多个发热体供电，以使所 述多个发热体同时发热，其中，向所述多个发热体供电的时间相同或不同。
进一步的，所述多个发热体内的总电流不超过所述电源的额定电流。
进一步的，所述电源的额定电流为2A，额定电压为5-20V。
在一些较为具体的实施方案中，当外部电源的电压为20V时，在一个供电周期内，每一发 热体的加热时长占比为：tn＝Sn/(S1+S2+…+Sn)，每一发热体的加热功率为：Wn＝Pn×tn＝U2×tn/Rn，其中，n为发热体的数量，n大于等于2，Sn为发热体的面积，Wn为发热体的加热功 率，Pn为发热体的额定功率，Rn为发热体的电阻；
在一些较为具体的实施方案中，当外部电源的电压为9V时，在一个供电周期内，每一发 热体的加热时长占比为：tn＝(2×Sn)/(S1+S2+…+Sn)，每一发热体的加热功率为：Wn＝Pn× tn＝U2×tn/Rn，其中，n为发热体的数量，n大于等于2，Sn为发热体的面积，Wn为发热体的 加热功率，Pn为发热体的额定功率，Rn为发热体的电阻。
在一些较为具体的实施方案中，当外部电源的电压为5V时，在一个供电周期内，每一发 热体的加热时长占比tn＝1，每一发热体的加热功率为：Wn＝Pn×tn＝U2×tn/Rn，其中，n为发 热体的数量，n大于等于2，Sn为发热体的面积，Wn为发热体的加热功率，Pn为发热体的额 定功率，Rn为发热体的电阻。
如下将结合附图以及具体实施例对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说 明。
请参阅图1和图2，一种可以适配多种电压的电加热***，包括三发热体20、30、40、控 制器10和电连接接头50，所述控制器10分别与所述三发热体20、30、40电连接，所述三发热体20、30、40并联设置，以及，
所述控制器10还与所述电连接接头0电连接，当所述电连接接头50接入外部电源时，所 述控制器10能够按照预设的通电逻辑使所述外部电源向所述三发热体20、30、40分配功率， 以使外部电源的输出功率不超过外部电源的额定功率，其中，所述三发热体20、30、40分别独 立地与所述控制器10电连接，并能够分别独立地在所述控制器10的控制下发热。
具体的，所述发热体20、30、40包括电热膜，所述电连接接头50包括一USB接口51和一Type-c接口52。
具体的，所述控制器10包括：快充协议芯片11、单片机12和三个控制电路模块13，所述 单片机12分别与所述快充协议芯片11、三个控制电路模块13连接，所述三个控制电路模块13 分别与所述三个发热体20、30、40对应连接。
具体的，所述控制器10中的单片机12通过快充协议芯片11经由USB接口51的D+、D-信号脚/Type-c接口52的CC跟外部电源通讯连接，根据快充行业的标准通讯协议PD2.0 USB接口51可根据通讯协议，使充电宝输出9V/5V电压以供发热体加热使用，Type-c接口52可通过cc接口通讯协议，使充电宝输出20V/9V/5V电压以供发热体加热使用；同时，控制器10内置多组加热控制电路模块13可单独控制给发热体的电流或电压输出，同时每一组发热体均有温 度反馈给单片机，从而实现每片发热体独立控温的目的；同时根据特有的加热逻辑给发热体加 热，保证在20V时加热体验极好，9V时加热体验很好，5V时加热体验良好。
具体的，所述可以适配多种电压的电加热***还包括：多个温度传感器，所述多个温度传 感器分别与所述多个发热体、控制器连接。
本发明实施例提供的一种可以适配多种电压的电加热***支持PD3.0快充功能，因市面上 常规充电宝支持type-A输出type-c接口输出，若充电宝支持快充功能，使用如图1中可以适配 多种电压的电加热***，type-c电连接接头可导出20V&9V&5V电源给加热***供电，type-A 电连接接头(即前述USB接口)可导出9V/5V电源给加热***供电。
由于现有常规充电宝输出电压为20V/9V/5V时，额定电流均为2A，所以在设计时需要控 制发热体20、30、40的阻值，保证在充分利用充电宝功率的同时，不可使充电宝的输出电流超 过2A，否则可能会造成充电宝损坏或其他不良现象产生。
在一些较为具体的实施方案中，当外部电源的电压为20V时，在一个供电周期内，每一发 热体的加热时长占比为：tn＝Sn/(S1+S2+…+Sn)，每一发热体的加热功率为：Wn＝Pn×tn＝U2×tn/Rn＝202×tn/10＝40tn，同理得出多个发热体加热的总功率为：
∑W＝W1+W2+W3+…+Wn＝40×(S1+S2+S3+…+Sn)/(S1+S2+S3+…+Sn)＝40W；其中，n为发 热体的数量，n大于等于2，Sn为发热体的面积，Wn为发热体的加热功率，Pn为发热体的额 定功率，Rn为发热体的电阻；因为常规快充充电宝输出20V电压时，电流最大只有2A，也就 是功率为40W，所以按照以上加热逻辑可保证在使用20V供电时可充分利用充电宝的输出功 率，同时也不会出现电流超过2A的现象。
在一些较为具体的实施方案中，当外部电源的电压为9V时，在一个供电周期内，每一发 热体的加热时长占比为：tn＝(2×Sn)/(S1+S2+…+Sn)，每一发热体的加热功率为：Wn＝Pn× tn＝U2×tn/Rn＝92×tn/10＝8.1tn；同理得出多个发热体加热的总功率为：
∑W＝W1+W2+W3+…+Wn＝8.1×(S1+S2+S3+…+Sn)/(S1+S2+S3+…+Sn)＝8.1W；其中，n为 发热体的数量，n大于等于2，Sn为发热体的面积，Wn为发热体的加热功率，Pn为发热体的 额定功率，Rn为发热体的电阻；因为常规快充充电宝输出9V电压时，电流最大只有2A，也就 是功率为18W，所以按照以上加热逻辑可保证在使用9V供电时可充分利用充电宝的输出功 率，同时也不会出现电流超过2A的现象。
在一些较为具体的实施方案中，当外部电源的电压为5V时，在一个供电周期内，每一发 热体的加热时长占比tn＝1，每一发热体的加热功率为：Wn＝Pn×tn＝U2×tn/Rn＝52×tn/10 ＝2.5tn，同理得出多个发热体加热的总功率为：
∑W＝W1+W2+W3+…+Wn＝2.5×(S1+S2+S3+…+Sn)/(S1+S2+S3+…+Sn)＝2.5nW；其中，n为 发热体的数量，n大于等于2，Sn为发热体的面积，Wn为发热体的加热功率，Pn为发热体的 额定功率，Rn为发热体的电阻。
具体的，因在充分利用充电宝大功率加热的同时，也需要确保总电流需要小于充电宝额定 电流2A，以避免充电宝超功率使用，造成充电宝损坏或其他不良后果产生，因此，发热体 20、发热体30、发热体40的总阻值需保证大于10R以上。
具体的，假设发热体30(可以定义为加热片2，下同)的面积是发热体20(可以定义为加 热片1，下同)和发热体40(可以定义为加热片3，下同)面积的2倍，为达到同等的发热效 果，充电宝(即外部电源，下同)输出的能量需要有1/2作用在发热体2上，1/4的能量作用在 发热体1上，1/4的能量作用在发热体2上。
实施例1
请参阅图3，当采用额定电压为20V、额定电流为2A的充电宝作为外部电源时，该可以适 配多种电压的电加热***的通电逻辑为：0-0.25s加热片1开启加热，0.25-0.75s加热片2开启加 热，0.75-1s加热片3开启加热，以此循环，从而实现充电宝40W的额定功率可全部被使用，同 时不会有过流现象发生。
实施例2
请参阅图4，当采用额定电压为9V、额定电流为2A的充电宝作为外部电源时，该可以适 配多种电压的电加热***的通电逻辑为：0-0.5s加热片1开启加热，0-1s加热片2开启加热，0. 5-1s加热片3开启加热，以此循环，从而实现充电宝18W的额定功率可全部被使用，同时不会 有过流现象发生。
实施例3
请参阅图5，当采用额定电压为5V、额定电流为2A的充电宝作为外部电源时，因为5V 供电时，发热体的功率密度较低，所以加热片1、2、3均全功率加热，此时总功率约为7.5W， 也可实现充分利用充电宝的功率。
本发明实施例提供的一种可以适配多种电压的电加热***及加热方法，采用特有的加热逻 辑，可适配多电压类型输入，且多片独立控温；
以及，本发明采用特有的加热逻辑，可适配所有的外部电源，保证10W、18W、40W外部 电源都可以在额定功率下运行；
另外，本发明采用特有的加热逻辑，不会因为输入电压变化导致外部电源过功率输出。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的 人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精 神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可以适配多种电压的电加热***，其特征在于包括：多个发热体、控制器和至少一个电连接接头，其中，所述控制器与所述多个发热体电连接，所述多个发热体并联设置，以及，
所述控制器还与至少一个电连接接头电连接，当所述电连接接头接入外部电源时，所述控制器能够按照预设的通电逻辑使所述外部电源向所述多个发热体分配功率，以使外部电源的输出功率不超过外部电源的额定功率。
2.根据权利要求1所述可以适配多种电压的电加热***，其特征在于：所述多个发热体分别独立地与所述控制器电连接，并能够在所述控制器的控制下独立发热。
3.根据权利要求1或2所述可以适配多种电压的电加热***，其特征在于：所述多个发热体的发热温度和/或发热时间相同或不同。
4.根据权利要求1所述可以适配多种电压的电加热***，其特征在于：所述控制器包括快充协议芯片、单片机和多个控制电路模块，所述单片机分别与所述快充协议芯片、多个控制电路模块连接，所述多个控制电路模块分别与所述多个发热体连接。
5.根据权利要求4所述可以适配多种电压的电加热***，其特征在于包括：多个发热单元，所述控制器分别与所述多个发热单元连接，其中，每一发热单元包括一个或多个发热体。
6.根据权利要求1所述可以适配多种电压的电加热***，其特征在于：所述发热体包括电热膜。
7.根据权利要求1所述可以适配多种电压的电加热***，其特征在于包括多个电连接接头，所述电连接接头包括USB接头。
8.根据权利要求1所述可以适配多种电压的电加热***，其特征在于还包括：多个温度传感器，所述多个温度传感器分别与所述多个发热体、控制器连接。
9.一种可以适配多种电压的电加热方法，其特征在于包括：
提供如权利要求1-8中任一项所述的可以适配多种电压的电加热***，并使所述电连接接头与外部电源电连接；
至少根据外部电源的额定功率大小和/或每个发热体的面积，按照预设的通电逻辑向所述多个发热体供电并进行功率分配，以使所述多个发热体独立的发热，且所述外部电源的输出功率不超过外部电源的额定功率。
10.根据权利要求9所述可以适配多种电压的电加热方法，其特征在于具体包括：周期性地依次向所述多个发热体供电，以使所述多个发热体周期性地发热，或者，同时向所述多个发热体供电，以使所述多个发热体同时发热，其中，向所述多个发热体供电的时间相同或不同；
优选的，所述多个发热体内的总电流不超过外部电源的额定电流；
优选的，所述外部电源的额定电流为2A，额定电压为5-20V；
优选的，当外部电源的电压为20V时，在一个供电周期内，每一发热体的加热时长占比为：tn＝Sn/(S1+S2+…+Sn)，每一发热体的加热功率为：Wn＝Pn×tn＝U2×tn/Rn，其中，n为发热体的数量，n大于等于2，Sn为发热体的面积，Wn为发热体的加热功率，Pn为发热体的额定功率，Rn为发热体的电阻；
优选的，当外部电源的电压为9V时，在一个供电周期内，每一发热体的加热时长占比为：tn＝(2×Sn)/(S1+S2+…+Sn)，每一发热体的加热功率为：Wn＝Pn×tn＝U2×tn/Rn，其中，n为发热体的数量，n大于等于2，Sn为发热体的面积，Wn为发热体的加热功率，Pn为外部电源的额定功率，Rn为发热体的电阻；
优选的，当外部电源的电压为5V时，在一个供电周期内，每一发热体的加热时长占比tn＝1，每一发热体的加热功率为：Wn＝Pn×tn＝U2×tn/Rn，其中，n为发热体的数量，n大于等于2，Sn为发热体的面积，Wn为发热体的加热功率，Pn为外部电源的额定功率，Rn为发热体的电阻。
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