CN103490119A - 一种低温环境下的锂电池发热机构 - Google Patents

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王大生
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Abstract

一种低温环境下的锂电池发热机构，包括温控板及其连接驱动的电热膜，其特征在于：该温控板包括电源单元及其连接的温度检测单元、温度处理单元和电热控制单元，该温度检测单元与该温度处理单元信号连接，该温度处理单元与该电热控制单元信号连接，以及该电热膜连接所述电热控制单元，藉由此等构思，实现了该低温环境下的锂电池发热机构设计构造。

Description

一种低温环境下的锂电池发热机构
技术领域
本发明涉及电子领域，尤指一种低温环境下的锂电池发热机构。
背景技术
冬天，北方或者欧美国家，环境温度通常在-20℃以下，在此环境条件下，通过锂电发动汽车是一个让人头痛的问题。但由于锂电池材料的固有特性，导致它对使用环境温度的要求非常苛刻，目前很难做到兼顾高温、低温均能正常大电流启动放电。锂电池在低温下实际放电性能远远低于常温下的放电性能，而且是随着温度的下降而降低其使用性能。一般在-20℃时，放电能力仅为室温下的10%－20%，在-30℃时，放电能力仅剩2%左右。更为严峻的是，一般汽车的起动机却是随着温度越低而需要的启动电流越大，同时应急启动电源产品的特点就决定了它的主要使用环境基本上是在低温或超低温下进行。这将制约了锂电池在动力应急启动方面的大力发展。从用户的实用角度出发，如果电池在低温下，能够用自身的一部分能量通过特定方式转换成热能反给电池加热，使电池整体能够快速恢复大电流放电性能，这个技术是十分有价值的。假设以8AH 放电倍率为80C的动力型锂电池为例：常温下放电电流为640安培/5秒/停3 分钟，能够循环放电10次。那么在-20℃低温环境下，其放电能力仅为64A 左右，这个电流是无法用于启动汽车。但是，如果利用其中1AH或1.5AH 的电能转化为热能，换取整体电池的温度上升，从而达到理想的放电能力。虽然损耗了一定能量，但提高了放电能力，同等电压、相同放电倍率的不同容量电池，单位时间内放电能力基本一样，区别只是放电的时间及循环次数。所以这种自动预热的方式将能弥补锂电池对低温环境下先天性的放电不足问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种低温环境下的锂电池发热机构，以此克服锂电池在低温环境下放电不足的缺陷。
为达成上述目的，本发明创造应用的技术是：一种低温环境下的锂电池发热机构，包括温控板及其连接驱动的电热膜，其特征在于：该温控板包括电源单元及其连接的温度检测单元、温度处理单元和电热控制单元，该温度检测单元与该温度处理单元信号连接，该温度处理单元与该电热控制单元信号连接，以及该电热膜连接所述电热控制单元。
在本发明之优选方案中，所述温度处理单元包括两串联电阻和运算放大器。
在本发明之优选方案中，所述温度检测单元，包括负温度系数电阻及其与之串联的电阻，该负温度系数电阻与该串联的电阻共有一串联端。
在本发明之优选方案中，所述串联端与所述运算放大器的同向输入端连接。
在本发明之优选方案中，所述负温度系数电阻贴近电热膜安装。
在本发明之优选方案中，所述两串联电阻的一端连接于所述运算放大器反向输入端。
在本发明之优选方案中，所述运算放大器输出端与所述电热控制单元连接。
在本发明之优选方案中，所述电热控制单元包括电阻和三极管，该三极管与所述电热膜连接。
在本发明之优选方案中，所述电热膜包括绝缘膜和电热丝，其中：所述绝缘膜分为上下两层，将所述电热丝夹持于上层绝缘膜与下层绝缘膜中间。
在本发明之优选方案中，所述电源单元包括供电保护电阻。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
一是在低温环境条件下，锂离子电池芯不能够充分激活锂离子，使得此类产品在低温环境中难以正常使用，本发明藉由发热机构有效地解决了低温环境中充分激活锂离子的技术问题，尤其在恶劣的环境（郊外、雨雪、冰冻）中，本发明应用在汽车启动电源设备上能够瞬间启动汽车；
二是本发明之发热机构适于移动电源，解决了在恶劣环境下汽车熄火，因冷冻无法启动汽车，且孤立无援的情况下能够自行解决问题，不需请人上门维修。
三是在北方或者欧美国家的冬天，通常是零下气温，汽车点不了火的现象时有发生，如遇道路拥堵本发明之适于锂电池的发热机构便能快速解决此问题；
四是如果在高速公路上汽车点不着火，无疑增大了交通事故风险，本发明之适于锂电池的发热机构能够在最短的时间内解决问题，减少交通事故的发生率。
附图说明
图1为本发明之优选方案的平面示意图。
图2为本发明之优选方案的工作原理方框图。
图3为本发明之优选方案的电路原理图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创造特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
请参阅图1并结合参阅图2所示，本发明提供一种低温环境下的锂电池发热机构，该锂电池发热机构，包括温控板10及其连接驱动的电热膜20，其中：该温控板10，包括电源单元11连接的温度检测单元12、温度处理单元13和电热控制单元14，该温度检测单元12与该温度处理单元13信号连接，该温度处理单元13与该电热控制单元14信号连接，以及该电热膜20连接所述电热控制单元14，所述电热膜20包括绝缘膜21和电热丝22，所述绝缘膜21为上下两层，并通过热合（或粘贴）方式将所述电热丝22夹持于上层绝缘膜（未图示）和下层绝缘膜（未图示）的中间，藉此设计可方便所述电热膜20吸附于锂电池（未图示）上安装。
请再参阅图2并结合参阅图3所示，在本发明之优选方案中，所述电源单元11，包括供电保护电阻R1，该供电保护电阻R1串联在电源中为整体电路供电；所述温度检测单元12，包括负温度系数电阻NTC及其串联的电阻R4，这二者的串联端与所述温度处理单元13中的运算放大器U1的同向输入端（+）连接，该负温度系数电阻NTC贴近电热膜20安装（起到温度传感器的作用），其可根据温度变化而随之变化，并将其变化的信号传递送给所述运算放大器U1；所述温度处理单元13，包括两串联电阻R2、R3和运算放大器U1，其中所述两串联电阻R2、R3连接于运算放大器U1的反向输入端（-），为其提供参考基准电压值（即设定温度值），此时，所述运算放大器U1根据变化的电压信号与设定温度值进行运算比较，从该运算放大器U1的输出端输出结果至电热控制单元14；所述电热控制单元14，包括电阻R5和三极管Q1，该三极管Q1控制所述电热膜20的通电与否，藉此控制并调节所述锂电池（未图示）的加热温度。
综上结合附图描述了本发明的基本原理、主要特征和发明创造的优点，本行业一般技术人员应该了解。本发明不受上述优选方案的限制，上述优选方案和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，如藉由这些变化和改进所做的简单外修饰，都将落入要求保护的本发明的权利范围。本发明要求保护的范围，由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种低温环境下的锂电池发热机构，包括温控板及其连接驱动的电热膜，其特征在于：该温控板包括电源单元及其连接的温度检测单元、温度处理单元和电热控制单元，该温度检测单元与该温度处理单元信号连接，该温度处理单元与该电热控制单元信号连接，以及该电热膜连接所述电热控制单元。
2.如权利要求1所述低温环境下的锂电池发热机构，其特征在于：所述温度处理单元包括两串联电阻和运算放大器。
3.如权利要求1所述低温环境下的锂电池发热机构，其特征在于：所述温度检测单元，包括负温度系数电阻及其与之串联的电阻，该负温度系数电阻与该串联的电阻共有一串联端。
4.如权利要求3所述低温环境下的锂电池发热机构，其特征在于：所述串联端与所述运算放大器的同向输入端连接。
5.如权利要求3所述低温环境下的锂电池发热机构，其特征在于：所述负温度系数电阻贴近电热膜安装。
6.如权利要求2所述低温环境下的锂电池发热机构，其特征在于：所述两串联电阻的一端连接于所述运算放大器反向输入端。
7.如权利要求2、4或6任一项所述低温环境下的锂电池发热机构，其特征在于：所述运算放大器输出端与所述电热控制单元连接。
8.如权利要求1所述低温环境下的锂电池发热机构，其特征在于：所述电热控制单元包括电阻和三极管，该三极管与所述电热膜连接。
9.如权利要求1所述低温环境下的锂电池发热机构，其特征在于：所述电热膜包括绝缘膜和电热丝，其中：所述绝缘膜分为上下两层，将所述电热丝夹持于上层绝缘膜与下层绝缘膜中间。
10.如权利要求1所述低温环境下的锂电池发热机构，其特征在于：所述电源单元包括供电保护电阻。
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