CN113904027A - 一种电池充电加热***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池充电加热***，涉及电池管理技术领域，该电池充电加热***包括：供电模块，用于为稳压模块、加热模块、温度感知模块、保护模块供给直流电；加热模块，用于供电模块输入电压且限流模块输入电压时加热电池温度；温度感知模块，用于检测电池的温度并输出温度信号，用于在温度信号达到阈值时，断开供电模块和加热模块的连接；稳压模块，用于为限流模块供给电压；与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过不同温度下温度传感器所在电路是否导通，来控制电热片是否为电池加热，以此自动控制电池充电时的温度，且电池在充电时才会对电池加热，避免损耗电能，具有保护电路，防止电池温度过高，缩短使用寿命。

Description

一种电池充电加热***及方法
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，具体是一种电池充电加热***及方法。
背景技术
动力电池组作为电动车的动力源，在冬季温度较低的情况下会出现充不了电的情况，严重影响使用者的体验感，所以怎么在低温下给动力电池组充电，成为行业迫切需要解决的问题。
目前常常对电池内部放加热片，连接到BMS***，设定加热时间，加热时间到就停止加热，其缺点为在于不知道是否在设定时间内达到充电器可充电温度；根据上述的问题，需要改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池充电加热***及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电池充电加热***，包括：
供电模块，用于为稳压模块、加热模块、温度感知模块、保护模块供给直流电；
加热模块，用于供电模块输入电压且限流模块输入电压时加热电池温度；
温度感知模块，用于检测电池的温度并输出温度信号，用于在温度信号达到阈值时，断开供电模块和加热模块的连接；
稳压模块，用于为限流模块供给电压；
限流模块，用于为电池供给充电的电流；
电池模块，用于指示电池是否在充电；
保护模块，用于温度感知模块发生故障时控制加热模块停止工作；
供电模块的输出端连接加热模块的第一输入端、温度感知模块的第一输入端、稳压模块的输入端、保护模块的第一输入端，加热模块的输出端连接电池模块的第一输入端，稳压模块的输出端连接限流模块的输入端，限流模块的输出端连接电池模块的第二输入端、加热模块的第二输入端，电池模块的输出端连接温度感知模块的第二输入端，温度感知模块的输出端连接保护模块的第二输入端，保护模块的输出端连接加热模块的第三输入端。
作为本发明再进一步的方案：加热模块包括第二电阻、第一三极管、电热片、第一电容、第一电位器、第三电阻、与门、第二开关，第二电阻的一端连接供电模块的输出端、第二开关，第二开关的另一端连接第一电位器，第二电阻的另一端连接第一三极管的集电极，第一三极管的发射极连接与门的输入端一端，与门的输出端连接电热片，电热片的另一端接地，第一三极管的基极连接第一电容、第一电位器的另一端、第三电阻，第一电容的另一端接地，第三电阻的另一端接地。
作为本发明再进一步的方案：限流模块包括第四三极管、第六电阻、第四电位器、第四电容，第四三极管的发射极连接稳压模块的输出端，第四三极管的基极连接第六电阻，第六电阻的另一端连接第四电位器，第四电位器的另一端接地，第四三极管的集电极连接第四电容、电池模块的第二输入端、与门的输入端另一端，第四电容的另一端接地。
作为本发明再进一步的方案：电池模块包括保护板、第二二极管、第三二极管、电池，保护板的第三端连接限流模块的输出端，保护板的第一端连接第二二极管的正极，第二二极管的负极连接第三二极管的正极，第三二极管的负极连接电池的正极，电池的负极连接保护板的第二端。
作为本发明再进一步的方案：温度感知模块包括第二三极管、第三三极管、第一二极管、第二电位器、温度传感器、第五电容，温度传感器的输出端连接第一二极管的负极，第一二极管的正极连接第五电容、第二电位器，第五电容的另一端接地，第二电位器的另一端连接第三三极管的基极，第三三极管的发射极连接第二三极管的基极，第二三极管的发射极接地，第二三极管的集电极连接第三三极管的集电极、供电模块的输出端。
作为本发明再进一步的方案：保护模块包括第四三极管、反相器、继电器，第四三极管的基极连接温度传感器的输出端，第四三极管的发射极连接反相器的输入端，反相器的输出端连接继电器，继电器的另一端接地。
一种电池充电加热方法，应用于如上所述的电池充电加热***，所述方法包括：步骤1：供电模块开始供电，电池温度低于下限阈值时，加热模块对电池加热，同时电池充电；步骤2：电池温度达到上限阈值时，加热模块停止对电池加热；步骤3：冬季时，电池温度回落，重复步骤1和步骤2，直至电池电量充满。
作为本发明再进一步的方案：步骤1中，供电模块供给直流电经稳压模块、限流模块对电池充电，由于电池温度低于下限阈值且电池正在充电，供电模块对加热模块供电，不对温度感知模块供电，加热模块加热电池。
作为本发明再进一步的方案：步骤2中，电池温度持续上升达到上限阈值，供电模块停止对加热模块供电，转而对温度感知模块供电，加热模块停止加热电池，温度感知模块出现故障时，保护模块控制加热模块停止工作。
作为本发明再进一步的方案：步骤3中，冬季时，电池温度回落，重复步骤1和步骤2，电池一直处于适宜温度，直至电池电量充满。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过不同温度下温度传感器所在电路是否导通，来控制电热片是否为电池加热，以此自动控制电池充电时的温度，且电池在充电时才会对电池加热，避免损耗电能，具有保护电路，防止电池温度过高，缩短使用寿命。
附图说明
图1为一种电池充电加热***的原理图。
图2为一种电池充电加热***的电路图。
图3为稳压二极管的伏安特性曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种电池充电加热***，包括：
供电模块1，用于为稳压模块5、加热模块2、温度感知模块3、保护模块7供给直流电；
加热模块2，用于供电模块1输入电压且限流模块6输入电压时加热电池温度；
温度感知模块3，用于检测电池的温度并输出温度信号，用于在温度信号达到阈值时，断开供电模块1和加热模块2的连接；
稳压模块5，用于为限流模块6供给电压；
限流模块6，用于为电池供给充电的电流；
电池模块4，用于指示电池是否在充电；
保护模块7，用于温度感知模块3发生故障时控制加热模块停止工作；
供电模块1的输出端连接加热模块2的第一输入端、温度感知模块3的第一输入端、稳压模块5的输入端、保护模块7的第一输入端，加热模块2的输出端连接电池模块4的第一输入端，稳压模块5的输出端连接限流模块6的输入端，限流模块6的输出端连接电池模块4的第二输入端、加热模块2的第二输入端，电池模块4的输出端连接温度感知模块3的第二输入端，温度感知模块3的输出端连接保护模块7的第二输入端，保护模块7的输出端连接加热模块2的第三输入端。
在本实施例中：请参阅图2，加热模块2包括第二电阻R2、第一三极管V1、电热片X、第一电容C1、第一电位器RP1、第三电阻R3、与门U4、第二开关S2，第二电阻R2的一端连接供电模块1的输出端、第二开关S2，第二开关S2的另一端连接第一电位器RP1，第二电阻R2的另一端连接第一三极管V1的集电极，第一三极管V1的发射极连接与门U4的输入端一端，与门U4的输出端连接电热片X，电热片X的另一端接地，第一三极管V1的基极连接第一电容C1、第一电位器RP1的另一端、第三电阻R3，第一电容C1的另一端接地，第三电阻R3的另一端接地。
供电模块1供给直流电时，且电池充电电路导通，这时与门U4输出高电平，控制电热片X工作，通过调节第一电位器RP1来调节第一三极管V1的导通程度，进而调节电热片X的工作功率。
在另一个实施例中，可将第一电位器RP1换成电阻，这样会导致电热片X的工作功率无法调节。
在本实施例中：请参阅图2，限流模块6包括第四三极管V4、第六电阻R6、第四电位器RP4、第四电容C4，第四三极管V4的发射极连接稳压模块5的输出端，第四三极管V4的基极连接第六电阻R6，第六电阻R6的另一端连接第四电位器RP4，第四电位器RP4的另一端接地，第四三极管V4的集电极连接第四电容C4、电池模块4的第二输入端、与门U4的输入端另一端，第四电容C4的另一端接地。
控制第四三极管V4的导通程度，以此来控制输出给电池模块4的电流大小，通过调节第四电位器RP4，以此来改变第四三极管V4的基极连接的电阻阻值和的大小，进而改变第四三极管V4基极的导通程度。
在另一个实施例中，可略去第四电位器RP4，这样会导致输出给电池模块4的电流无法调节。
在本实施例中：请参阅图2，电池模块4包括保护板U2、第二二极管D2、第三二极管D3、电池E1，保护板U2的第三端连接限流模块6的输出端，保护板U2的第一端连接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极连接第三二极管D3的正极，第三二极管D3的负极连接电池E1的正极，电池E1的负极连接保护板U2的第二端。
保护板U2具有防止电池E1过充、过放、过流等功能，电池E1充电的时候，电流流经第二二极管D2、第三二极管D3、电池E1，使得第二二极管D2（第二二极管D2为发光二极管）发光，指示电池E1正在充电，电池E1停止充电后，第二二极管D2熄灭。
在另一个实施例中，可以略去第二二极管D2，这样会导致难以判断电池E1电量是否充满。
在本实施例中：请参阅图2和图3，温度感知模块3包括第二三极管V2、第三三极管V3、第一二极管D1、第二电位器RP2、温度传感器Y、第五电容C5，温度传感器Y的输出端连接第一二极管D1的负极，第一二极管D1的正极连接第五电容C5、第二电位器RP2，第五电容C5的另一端接地，第二电位器RP2的另一端连接第三三极管V3的基极，第三三极管V3的发射极连接第二三极管V2的基极，第二三极管V2的发射极接地，第二三极管V2的集电极连接第三三极管V3的集电极、供电模块1的输出端。
第一二极管D1为稳压二极管，稳压二极管上的电压低于导通电压时，稳压二极管不导通，稳压二极管上的电压高于导通电压时，稳压二极管导通，温度传感器Y感知电池E1温度，将温度信号转化为电压信号，在一定温度范围内，感知温度和输出电压成正比，电池E1温度低于20摄氏度时，温度传感器Y输出的电压无法使得第三三极管V3、第二三极管V2导通，电池E1温度达到20摄氏度时，温度传感器Y输出的电压经过第五电容C5充电延时后使得第三三极管V3导通，进而使得第二三极管V2导通，第二三极管V2和第三三极管V3组成达灵顿管，保证在第三三极管V3基极电压较小时，第二三极管V2发射极输出的电压较大，本方案中设定的第三三极管V3导通需要20摄氏度，通过调节第二电位器RP2的阻值可以改变第三三极管V3导通的需求温度。
在另一个实施例中，可将第二电位器RP2换成电阻，会导致第三三极管V3的导通温度难以调节。
在本实施例中：请参阅图2，保护模块包括第四三极管V4、反相器U3、继电器J2，第四三极管V4的基极连接温度传感器Y的输出端，第四三极管V4的发射极连接反相器U3的输入端，反相器U3的输出端连接继电器J2，继电器J2的另一端接地。
继电器J2工作时，第二开关断开，继电器J2不工作时，第二开关闭合；温度传感器Y正常工作时，输出电压信号，第四三极管V4导通，第四三极管V4输出高电平，反相器U3输出低电平，继电器J2不工作；在温度传感器Y出现故障时，无法输出电压信号，这时反相器U3输出高电平，继电器J2工作；断开第二开关，停止加热模块工作，防止加热模块一直工作损坏电池E1。
在另一个实施例中，可略去第四三极管V4，这样会导致温度传感器Y输出电压较小时，反相器U3可能会判断为未输入电压信号，进而控制继电器J2工作。
一种电池充电加热方法，应用于如上所述的电池充电加热***，所述方法包括：步骤1：供电模块1开始供电，电池E1温度低于下限阈值时，加热模块2对电池E1加热，同时电池E1充电；步骤2：电池E1温度达到上限阈值时，加热模块2停止对电池E1加热；步骤3：冬季时，电池E1温度回落，重复步骤1和步骤2，直至电池E1电量充满。
在本实施例中：请参阅图2和图3，步骤1中，供电模块1供给直流电经稳压模块5、限流模块6对电池充电，由于电池E1温度低于下限阈值且电池E1正在充电，供电模块1对加热模块2供电，不对温度感知模块3供电，加热模块1加热电池E1。
闭合第一开关S1，供电模块1供给交流电经稳压模块5、限流模块6对电池E1充电，由于电池E1温度低于下限阈值，温度感知模块3的温度传感器Y输出的电压信号较小，电压无法通过第一二极管D1，第三三极管V3、第二三极管V2不导通，使得供电模块1对加热模块2供电，且电池E1正在充电，与门U4输出高电平，电热片X工作为电池E1加热。
在本实施例中：请参阅图2和图3，步骤2中，电池E1温度持续上升达到上限阈值，供电模块1停止对加热模块2供电，转而对温度感知模块3供电，加热模块1停止加热电池E1，温度感知模块3出现故障时，保护模块7控制加热模块2停止工作。
由于电池E1温度达到下限阈值，温度传感器Y输出的电压通过第一二极管D1为第五电容C5充电，持续充电一段时间后，第五电容C5上的电压可以通过第二电位器RP2使得第三三极管V3导通，进而使得第二三极管V2导通，致使供电模块1停止对加热模块2供电，由于延时了一段时间，使得这时电池E1的温度达到上限阈值，在出现温度传感器Y故障时，保护模块7内部的反相器U3输出高电平，继电器J2工作控制第二开关S2断开，加热模块2断电不在工作。
在本实施例中：请参阅图2和图3，步骤3中，冬季时，电池E1温度回落，重复步骤1和步骤2，电池E1一直处于适宜温度，直至电池E1电量充满。
外界温度较低时，电池E1温度回落至略低于下限阈值时，重复步骤1和步骤2，保证电池E1在温度适宜状况下充电，直至电池E1电量充满，保护板U2防止电池E1过充，断开供电电路，作为指示灯的第二二极管D2不再发光，提醒使用人员电池E1电量已充满。
本发明的工作原理是：供电模块1为稳压模块5、加热模块2、温度感知模块3供给直流电，加热模块2为电池E1加热，防止电池E1温度较低时电池E1充电效率低，温度感知模块3感知电池E1的温度，防止加热模块2使电池E1温度过高，降低电池E1寿命，供电模块1通过稳压模块5、限流模块6为电池E1充电，电池模块4含有保护板U2保护电池E1，延长电池E1使用寿命，含有第二二极管D2，指示电池E1是否在充电。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种电池充电加热***，其特征在于：
该电池充电加热***包括：
供电模块，用于为稳压模块、加热模块、温度感知模块、保护模块供给直流电；
加热模块，用于供电模块输入电压且限流模块输入电压时加热电池温度；
温度感知模块，用于检测电池的温度并输出温度信号，用于在温度信号达到上限阈值时，断开供电模块和加热模块的连接；
稳压模块，用于为限流模块供给电压；
限流模块，用于为电池供给充电的电流；
电池模块，用于指示电池是否在充电；
保护模块，用于温度感知模块发生故障时控制加热模块停止工作；
供电模块的输出端连接加热模块的第一输入端、温度感知模块的第一输入端、稳压模块的输入端、保护模块的第一输入端，加热模块的输出端连接电池模块的第一输入端，稳压模块的输出端连接限流模块的输入端，限流模块的输出端连接电池模块的第二输入端、加热模块的第二输入端，电池模块的输出端连接温度感知模块的第二输入端，温度感知模块的输出端连接保护模块的第二输入端，保护模块的输出端连接加热模块的第三输入端。
2.根据权利要求1所述的电池充电加热***，其特征在于，加热模块包括第二电阻、第一三极管、电热片、第一电容、第一电位器、第三电阻、与门、第二开关，第二电阻的一端连接供电模块的输出端、第二开关，第二开关的另一端连接第一电位器，第二电阻的另一端连接第一三极管的集电极，第一三极管的发射极连接与门的输入端一端，与门的输出端连接电热片，电热片的另一端接地，第一三极管的基极连接第一电容、第一电位器的另一端、第三电阻，第一电容的另一端接地，第三电阻的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的电池充电加热***，其特征在于，限流模块包括第四三极管、第六电阻、第四电位器、第四电容，第四三极管的发射极连接稳压模块的输出端，第四三极管的基极连接第六电阻，第六电阻的另一端连接第四电位器，第四电位器的另一端接地，第四三极管的集电极连接第四电容、电池模块的第二输入端、与门的输入端另一端，第四电容的另一端接地。
4.根据权利要求1所述的电池充电加热***，其特征在于，电池模块包括保护板、第二二极管、第三二极管、电池，保护板的第三端连接限流模块的输出端，保护板的第一端连接第二二极管的正极，第二二极管的负极连接第三二极管的正极，第三二极管的负极连接电池的正极，电池的负极连接保护板的第二端。
5.根据权利要求1所述的电池充电加热***，其特征在于，温度感知模块包括第二三极管、第三三极管、第一二极管、第二电位器、温度传感器、第五电容，温度传感器的输出端连接第一二极管的负极，第一二极管的正极连接第五电容、第二电位器，第五电容的另一端接地，第二电位器的另一端连接第三三极管的基极，第三三极管的发射极连接第二三极管的基极，第二三极管的发射极接地，第二三极管的集电极连接第三三极管的集电极、供电模块的输出端。
6.根据权利要求1所述的电池充电加热***，其特征在于，保护模块包括第四三极管、反相器、继电器，第四三极管的基极连接温度传感器的输出端，第四三极管的发射极连接反相器的输入端，反相器的输出端连接继电器，继电器的另一端接地。
7.一种电池充电加热方法，应用于如权利要求1到6的任意一项所述的电池充电加热***，其特征在于：所述方法包括：步骤1：控制供电模块供电，电池充电，电池温度低于下限阈值时，加热模块对电池加热；步骤2，电池温度达到上限阈值时，加热模块停止对电池加热；步骤3：电池温度回落，重复步骤1和步骤2，直至电池电量充满。
8.根据权利要求7所述的电池充电加热方法，其特征在于，步骤1中，供电模块供给直流电经稳压模块、限流模块对电池充电，由于电池温度低于下限阈值且电池正在充电，供电模块为加热模块供给电压，温度感知模块不工作，加热模块加热电池。
9.根据权利要求7所述的电池充电加热方法，其特征在于，步骤2中，电池温度持续上升达到上限阈值，供电模块停止对加热模块供给电压，转而为温度感知模块供给电压，加热模块停止加热电池，温度感知模块出现故障时，保护模块控制加热模块停止工作。
10.根据权利要求7所述的电池充电加热方法，其特征在于，步骤3中，电池温度回落，重复步骤1和步骤2，使电池一直处于适宜温度，直至电池电量充满。
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