CN207490079U - 太阳能路灯锂离子电池智能储控***的低温加热电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太阳能路灯锂离子电池智能储控***的低温加热电路，它包含温度开关、温度探头、PTC加热器、运算放大器和光电耦合器，电阻二的另一端与电阻三的一端、电容二的一端和运算放大器的同相输入端连接，稳压管一的阳极分别与温度探头的一端、电容三的一端连接，且温度探头的另一端分别与电阻四的另一端、电容三的另一端、运算放大器的反相输入端和电阻五的一端连接；电阻五的另一端和运算放大器的输出端均与电阻六的一端连接。本实用新型可以实现白天有太阳光时对锂电池***进行迅速加热，太阳光线弱时停止加热，不会影响到路灯的亮灯开启时间，延长锂电池在低温下应用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源应用领域技术领域，尤其是太阳能路灯领域，具体涉及一种太阳能路灯锂离子电池智能储控***的低温加热电路。
背景技术
前几年，LED太阳能路灯在我国发展迅速。由于其节能、安装方便、寿命长(可达铅酸电池的2倍以上)、不需要市政铺设供电电缆、控制智能的优点而迅速在路灯的使用上占据一席之地。特别是在新建道路和不便于市政供电的偏远道路上安装的路灯绝大多数选择了太阳能路灯。太阳能路灯白天利用太阳光照射太阳能电池板发电，将电能存入电池，晚上天黑时通过判断太阳能电池板两端的电压来自动点亮路灯。太阳能路灯可以满足5-7个阴雨天的亮灯需求，既节能又环保。
目前，绝大多数电池采用的是不环保的铅酸电池作为电能的储备电池。由于近些年国家环保部门对铅酸电池应用的限制，铅酸电池会逐渐的退出市场。近几年国家对新能源电池扶持力度很大，锂离子电池技术得到的了突飞猛进的发展，安全性逐渐提高，生产量逐渐增大，价格也逐渐下降。所以锂离子电池在路灯上的应用也变成了现实。目前已经有很多路灯已经安装了锂离子电池作为路灯的储能电池。
但是，锂离子电池在使用上有一个缺点，就是无法在温度低于0摄氏度时对电池进行充电，当低于0摄氏度时对锂离子电池进行充电时会大大缩短锂电池的寿命，寿命缩短60％，甚至引起电池组的短路，造成安全事故。锂电池的这个特性限制了锂电池路灯在低温地区的应用。
所以，需要对电池组进行合理的加热保温措施才能满足锂电池对工作环境的要求。由于太阳路灯上没有其他可以用于加热的能源，所以对电池组加热也只能通过消耗电能来实现。电池组的电加热器工作需要较大的能量才能保持电池组的温度不低于0摄氏度，通过实测，加热器比LED灯更耗能，这样路灯***就需要配置更大的太阳能电池板和配置更大容量的备用电池，并且会影响到太阳能路灯的开启路灯时间，从而锂电池在路灯照明上的节能优势就没有了，也很难满足5-7天阴雨天照常亮灯的需求。
这样使锂离子太阳能路灯在低温地区的应用变得复杂和困难。怎样进行加热既能满足亮灯时间的要求又能满足锂电池的工作环境就变得异常重要。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种可以实现白天有太阳光时对锂电池***进行迅速加热，太阳光线弱时停止加热，不会影响到路灯的亮灯开启时间，延长锂电池在低温下应用寿命的太阳能路灯锂离子电池智能储控***的低温加热电路。
为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型是采用以下技术方案：一种太阳能路灯锂离子电池智能储控***的低温加热电路，它包含带保护板的锂电池组A、温度开关S1、温度探头T1、电阻一-电阻十三R1-R13、PTC加热器R14、电容一-电容六C1-C6、稳压管一W1、稳压管二W2、三极管一D1、三极管二D2、二极管Z1、运算放大器U1和光电耦合器U2，其中，带保护板的锂电池组A分别连接太阳能控制器和温度开关S1的一端，温度开关S1的另一端分别连接电源VCC和电阻一R1的一端，电阻一R1的另一端分别与稳压管一W1的输出电压设定端、电容一C1的正极、稳压管一W1的阴极、电阻四 R4的一端和电阻二R2的一端连接，电阻二R2的另一端与电阻三R3的一端、电容二C2的一端和运算放大器U1的同相输入端连接，电阻三R3、电容二C2 的另一端相互连接且接地；电容一C1的负极与稳压管一W1的阳极连接且接地；稳压管一W1的阳极分别与温度探头T1的一端、电容三C3的一端连接，且温度探头T1的另一端分别与电阻四R4的另一端、电容三C3的另一端、运算放大器U1的反相输入端合电阻五R5的一端连接；电阻五R5的另一端和运算放大器U1的输出端均与电阻六R6的一端连接，电阻六R6的另一端分别与电阻七R7的一端、电容四C4的一端和电阻八R8的一端连接，且电阻七R7 及电容四C4的另一端均接地；电阻八R8的另一端分别与电容五C5的一端、三极管二D2的集电极和三极管一D1的基极连接，电容五C5的另一端接地；三极管一D1的集电极与PTC加热器R14串联，且PTC加热器R14连接电源VCC，三极管一D1及三极管二D2的发射极接地；三极管二D2的基极分别与电容六 C6的一端、电阻十一R11的一端和二极管Z1的负极连接，且电容六C6及电阻十一R11的另一端均接地；二极管Z1的正极与电阻十R10的一端连接，电阻十R10的另一端连接电源VCC；光电耦合器U2的输出端分别连接二极管Z1 的正极和接地，光电耦合器U2的输入端的正极连接电阻九R9的一端，电阻九R9的另一端连接电源VCC，其输入端的负极分别与电阻十二R12的一端和稳压管二W2的阴极连接，电阻十二R12与电阻十三R13串联，稳压管二W2 的阳极连接电阻十三R13的另一端并与电源负极连接，稳压管二W2的输出电压设定端连接在电阻十二R12与电阻十三R13的串接点上。
作为本实用新型的进一步改进；所述的带保护板的锂电池组A包含由锂电池一E1、锂电池二E2、锂电池三E3组成的锂电池组及保护板，锂电池一 E1、锂电池二E2、锂电池三E3串联，锂电池一E1的正极连接太阳能控制器，锂电池三E3的负极接地且连接至保护板的B-端，锂电池一E1与锂电池二E2 的串接点、锂电池二E2与锂电池三E3的串接点均连接至保护板，且保护板的P-C-端接地。
作为本实用新型的进一步改进；所述的运算放大器U1选用LM358集成芯片。
作为本实用新型的进一步改进；所述的温度开关S1为机械性温度开关。
本实用新型中，加热电路采用电阻性PTC加热器进行低温加热，有效防止热失控；PTC加热器的加热能量来自电池组本身，加热性能稳定；判断是否加热的条件是太阳能电池板的电压，防止放电时加热，有效减少放电时加热的电能损耗；加热回路里有个0度温度开关，减少高温时的自耗电；只有温度低于0℃以后加热回路才会得到工作电源；加热电路采用三极管作为开关器件，寿命长；加热的开启阈值由运放精确控制。
采用上述技术方案后，本实用新型具有以下有益效果：
1、可以独立的对电池组的加热，无须和太阳能控制器配合；不会影响路灯的亮灯开启时间；自由灵活的设置加热开启温度；使锂电池智能控制***的充电适应范围由原来的0-45℃扩展至-20℃-45℃，成本较低便于产品的推广。
2、环境温度低于0摄氏度后，可以基本锂电池在较为适宜的温度环境中，循环寿命和常温寿命几乎一样，能满足太阳能路灯在我国北方地区的正常亮灯要求。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型所提供的实施例的电路原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参阅图1，本具体实施方式采用以下技术方案：一种太阳能路灯锂离子电池智能储控***的低温加热电路，它包含带保护板的锂电池组A、温度开关 S1、温度探头T1、电阻一-电阻十三R1-R13、PTC加热器R14、电容一-电容六C1-C6、稳压管一W1、稳压管二W2、三极管一D1、三极管二D2、二极管 Z1、运算放大器U1和光电耦合器U2，其中，带保护板的锂电池组A分别连接太阳能控制器和温度开关S1的一端，带保护板的锂电池组A用于存储太阳能电池板白天产生的电能，受锂电池保护板的保护，接收的电能一部分用于路灯亮灯使用，一部分用于加热***对电池进行加热；温度开关S1的另一端分别连接电源VCC和电阻一R1的一端，温度开关S1用于加热回路的开启电源开关，当电池组温度低于0摄氏度后接通，给加热电路提供工作电压，温度高于0摄氏度不耗电；电阻一R1的另一端分别与稳压管一W1的输出电压设定端、电容一C1的正极、稳压管一W1的阴极、电阻四R4的一端和电阻二R2 的一端连接，电阻二R2的另一端与电阻三R3的一端、电容二C2的一端和运算放大器U1的同相输入端连接，电阻三R3、电容二C2的另一端相互连接且接地；电容一C1的负极与稳压管一W1的阳极连接且接地；稳压管一W1的阳极分别与温度探头T1的一端、电容三C3的一端连接，且温度探头T1的另一端分别与电阻四R4的另一端、电容三C3的另一端、运算放大器U1的反相输入端和电阻五R5的一端连接，温度探头T1及运算放大器U1用于精确判断电池温度是否低于加热温度，低于加热阈值后后开启加热；电阻五R5的另一端和运算放大器U1的输出端均与电阻六R6的一端连接，电阻六R6的另一端分别与电阻七R7的一端、电容四C4的一端和电阻八R8的一端连接，且电阻七R7及电容四C4的另一端均接地；电阻八R8的另一端分别与电容五C5的一端、三极管二D2的集电极和三极管一D1的基极连接，电容五C5的另一端接地；三极管一D1的集电极与PTC加热器R14串联，且PTC加热器R14连接电源VCC，PTC加热器R14用于电池组的加热，受控于加热电路；三极管一D1 及三极管二D2的发射极接地；三极管二D2的基极分别与电容六C6的一端、电阻十一R11的一端和二极管Z1的负极连接，且电容六C6及电阻十一R11 的另一端均接地；二极管Z1的正极与电阻十R10的一端连接，电阻十R10的另一端连接电源VCC；光电耦合器U2的输出端分别连接二极管Z1的正极和接地，光电耦合器U2的输入端的正极连接电阻九R9的一端，光电耦合器U2用于隔离太阳能电池板与电池组之间的电位差；电阻九R9的另一端连接电源 VCC，其输入端的负极分别与电阻十二R12的一端和稳压管二W2的阴极连接，电阻十二R12与电阻十三R13串联，稳压管二W2的阳极连接电阻十三R13的另一端并与电源负极连接，稳压管二W2的输出电压设定端连接在电阻十二R12 与电阻十三R13的串接点上。
所述的带保护板的锂电池组A包含由锂电池一E1、锂电池二E2、锂电池三E3组成的锂电池组及保护板，锂电池一E1、锂电池二E2、锂电池三E3串联，锂电池一E1的正极连接太阳能控制器，锂电池三E3的负极接地且连接至保护板的B-端，锂电池一E1与锂电池二E2的串接点、锂电池二E2与锂电池三E3的串接点均连接至保护板，且保护板的P-C-端接地。
工作原理：
带保护板的锂电池组A中锂电池单体保护的保护板，用于对锂电池的工作保护；
温度判断及驱动电路——运算放大器U1通过比较温度探头T1的电压和基准电压来判断是否需要开启加热回路进行加热。温度开关S1为机械性温度开关，设计为0摄氏度，当温度低于0摄氏度时开关接通，运算放大器U1(采用LM358集成芯片)得电工作。运算放大器U1的比较端比较电池温度探头T1 的温度是否低于设定温度，设定温度基准由电阻二R2和电阻三R3分压得到，电池温度由温度探头T1与电阻四R4分压得到。当电池温度低于设定值时温度探头T1端电压升高且高于基准电压，运算放大器U1翻转为高电平驱动三极管一D1开通，从而PTC加热器R14得电开始加热(三极管一D1的控制端还受太阳光判断电路控制)。电阻五R5起到稳定比较电路的作用；
太阳光判断电路——用于判断太阳能电池板的电压，当太阳能电池板电压达到一定值时允许加热回路开始加热。电路采用光电隔离的方法来判断太阳能电池板的电压，从而在电气上解决太阳能电池板与电池地不共地判断不准的问题。太阳光判断电路主要由光电耦合器U2、稳压块组成比较电路，电阻九R9、电阻十二R12、电阻十三R13组成分压电路来探测太阳能电池板的电压，当太阳能电池板得到太阳光照射且电压大于一定值时，光电耦合器U2 开通，从而使三极管二D2的基极失去电压，三极管二D2关闭，允许加热器驱动三极管一D1开通。
总之，加热回路的加热需要两个条件，当电池温度低于基准温度且太阳能电池板电压达到一定值后开启加热回路；有一个条件不满足就不会加热，从而实现当电池组温度低于设定值且在有较强太阳光照在太阳能电池板上时才允许给电池加热，阴天和晚上需要亮灯时无太阳光照在太阳能电池板上，此时不能加热。不消耗电池的电能。
本实用新型较为经济，在放电时不加热，更节能，可以减少锂电池的配套容量值，锂电池充电更为可靠、更省电能的加热电路。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型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实用新型。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，本实用新型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实用新型内。
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 (4)
1.太阳能路灯锂离子电池智能储控***的低温加热电路，其特征在于，它包含带保护板的锂电池组(A)、温度开关(S1)、温度探头(T1)、电阻一-电阻十三(R1-R13)、PTC加热器(R14)、电容一-电容六(C1-C6)、稳压管一(W1)、稳压管二(W2)、三极管一(D1)、三极管二(D2)、二极管(Z1)、运算放大器(U1)和光电耦合器(U2)，其中，带保护板的锂电池组(A)分别连接太阳能控制器和温度开关(S1)的一端，温度开关(S1)的另一端分别连接电源VCC和电阻一(R1)的一端，电阻一(R1)的另一端分别与稳压管一(W1)的输出电压设定端、电容一(C1)的正极、稳压管一(W1)的阴极、电阻四(R4)的一端和电阻二(R2)的一端连接，电阻二(R2)的另一端与电阻三(R3)的一端、电容二(C2)的一端和运算放大器(U1)的同相输入端连接，电阻三(R3)、电容二(C2)的另一端相互连接且接地；电容一(C1)的负极与稳压管一(W1)的阳极连接且接地；稳压管一(W1)的阳极分别与温度探头(T1)的一端、电容三(C3)的一端连接，且温度探头(T1)的另一端分别与电阻四(R4)的另一端、电容三(C3)的另一端、运算放大器(U1)的反相输入端和电阻五(R5)的一端连接；电阻五(R5)的另一端和运算放大器(U1)的输出端均与电阻六(R6)的一端连接，电阻六(R6)的另一端分别与电阻七(R7)的一端、电容四(C4)的一端和电阻八(R8)的一端连接，且电阻七(R7)及电容四(C4)的另一端均接地；电阻八(R8)的另一端分别与电容五(C5)的一端、三极管二(D2)的集电极和三极管一(D1)的基极连接，电容五(C5)的另一端接地；三极管一(D1)的集电极与PTC加热器(R14)串联，且PTC加热器(R14)连接电源VCC，三极管一(D1)及三极管二(D2)的发射极接地；三极管二(D2)的基极分别与电容六(C6)的一端、电阻十一(R11)的一端和二极管(Z1)的负极连接，且电容六(C6)及电阻十一(R11)的另一端均接地；二极管(Z1)的正极与电阻十(R10)的一端连接，电阻十(R10)的另一端连接电源VCC；光电耦合器(U2)的输出端分别连接二极管(Z1)的正极和接地，光电耦合器(U2)的输入端的正极连接电阻九(R9)的一端，电阻九(R9)的另一端连接电源VCC，其输入端的负极分别与电阻十二(R12)的一端和稳压管二(W2)的阴极连接，电阻十二(R12)与电阻十三(R13)串联，稳压管二(W2)的阳极连接电阻十三(R13)的另一端并与电源负极连接，稳压管二(W2)的输出电压设定端连接在电阻十二(R12)与电阻十三(R13)的串接点上。
2.根据权利要求1所述的太阳能路灯锂离子电池智能储控***的低温加热电路，其特征在于，所述的带保护板的锂电池组(A)包含由锂电池一(E1)、锂电池二(E2)、锂电池三(E3)组成的锂电池组及保护板，锂电池一(E1)、锂电池二(E2)、锂电池三(E3)串联，锂电池一(E1)的正极连接太阳能控制器，锂电池三(E3)的负极接地且连接至保护板的B-端，锂电池一(E1)与锂电池二(E2)的串接点、锂电池二(E2)与锂电池三(E3)的串接点均连接至保护板，且保护板的P-C-端接地。
3.根据权利要求1所述的太阳能路灯锂离子电池智能储控***的低温加热电路，其特征在于，所述的运算放大器(U1)选用LM358集成芯片。
4.根据权利要求1所述的太阳能路灯锂离子电池智能储控***的低温加热电路，其特征在于，所述的温度开关(S1)为机械性温度开关。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20180612 |