CN103515669A - 电子设备电池加热装置及加热方法 - Google Patents

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Abstract

一种电子设备电池加热装置，包括电池温度检测单元、中央控制单元、供电单元、加热单元；所述电池温度检测单元分别与电池以及中央控制单元相连，用于检测电池的温度变化，并将检测数据传送至所述中央控制单元；所述中央控制单元分别与电池温度检测单元以及供电单元相连，用于处理所述检测数据，并控制所述供电单元为所述加热单元提供电能；所述供电单元与加热单元相连，所述加热单元进一步与电池相连，用于实现为电池加热功能。保证了在低温环境下的电子设备的正常充电、正常使用。

Description

电子设备电池加热装置及加热方法
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种可在低温下为手机等电子设备的电池加热的电子设备电池加热装置及加热方法。
背景技术
随着手机的日益普及，手机等电子设备的使用范围越来越广，电子设备在使用过程中难免会遇到低温环境。根据锂电池的固有特性，当电池温度低于0摄氏度时，电池内部电荷运动极其缓慢，已经无法进行充电了。电子设备不能在低温环境下充电，电池容量也大大降低，尤其在严寒环境下需要长时间使用并希望能为电子设备充电的场景，传统电子设备将无法胜任。当前已有的锂电池恒温运行装置通过给锂电池装上一个恒温箱来对其加热，主要应用场合是电瓶车、电动车的电池等，但其仅针对电池单体进行加热，目前还没有针对电子设备整机的电池加热的技术。如何保证在低温环境下的电子设备正常使用、正常充电的问题仍需要解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种电子设备电池加热装置及加热方法，解决现有技术无法在低温环境下针对电子设备整机的电池进行加热的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种电子设备电池加热装置，包括电池温度检测单元、中央控制单元、供电单元、加热单元；所述电池温度检测单元分别与电池以及中央控制单元相连，用于检测电池的温度变化，并将检测数据传送至所述中央控制单元；所述中央控制单元分别与电池温度检测单元以及供电单元相连，用于处理所述检测数据，并控制所述供电单元为所述加热单元提供电能；所述供电单元与加热单元相连，所述加热单元进一步与电池相连，用于实现为电池加热功能。
进一步，所述电池温度检测单元包括一电池温度引脚，所述电池温度引脚与电池的热敏电阻的引脚相连，用于检测所述热敏电阻的电阻变化，并将电阻变化数据传送至所述中央控制单元；所述中央处理单元内部设有电阻与温度的对应码表以及第一温度阀值、第二温度阀值，其中第二温度阀值大于第一温度阀值，所述中央处理单元接收所述电阻变化数据，并根据所述对应码表处理所述电阻变化数据；当电池温度小于所述第一温度阀值时，控制所述供电单元为所述加热单元提供电能；当电池温度大于所述第二温度阀值时，控制所述供电单元停止为所述加热单元提供电能。
进一步，所述第一温度阀值设定范围为-1到1摄氏度；所述第二温度阀值设定范围为20到30摄氏度。
进一步，所述加热单元包括一电热膜，所述加热单元通过所述电热膜接收所述供电单元提供的电能为电池加热。
进一步，所述电热膜贴敷于电池表面。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种电子设备电池加热方法，包括如下步骤：（1）所述电池温度检测单元检测电池的温度变化，并将检测数据传送至所述中央控制单元；（2）所述中央控制单元处理所述检测数据，并控制所述供电单元为所述加热单元提供电能；（3）所述加热单元接收所述供电单元提供的电能为电池加热。
进一步，所述电池温度检测单元包括一电池温度引脚，所述中央处理单元内部设有电阻与温度的对应码表以及第一温度阀值、第二温度阀值，其中第二温度阀值大于第一温度阀值，步骤（1）包括将所述电池温度引脚与电池的热敏电阻的引脚相连，检测所述热敏电阻的电阻变化，并将电阻变化数据传送至所述中央控制单元；步骤（2）包括所述中央处理单元接收所述电阻变化数据，并根据所述对应码表处理所述电阻变化数据；当电池温度小于所述第一温度阀值时，控制所述供电单元为所述加热单元提供电能；当电池温度大于所述第二温度阀值时，控制所述供电单元停止为所述加热单元提供电能。
进一步，所述第一温度阀值设定范围为-1到1摄氏度；所述第二温度阀值设定范围为20到30摄氏度。
进一步，所述加热单元包括一电热膜，其特征在于，步骤（3）包括所述加热单元通过所述电热膜接收所述供电单元提供的电能为电池加热。
本发明的优点在于，通过电池温度检测单元检测电子设备的电池温度，然后通过中央控制单元控制供电单元为加热单元提供电能，从而为电子设备的电池加热，结构简单，操作方便；可以针对电子设备整机的电池进行加热，保证了在低温环境下的电子设备的正常充电、正常使用。
附图说明
附图1，本发明所述电子设备电池加热装置的结构示意图；
附图2，本发明所述电子设备电池加热装置的一实施方式示意图；
附图3，本发明所述电子设备电池加热方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的电子设备电池加热装置及加热方法的具体实施方式做详细说明。本发明中电子设备可以为手机、平板电脑、随身娱乐产品等。
参考附图1，本发明所述电子设备电池加热装置的结构示意图，包括电池温度检测单元M10、中央控制单元M20、供电单元M30、加热单元M40以及电子设备的电池M50。
所述电池温度检测单元M10分别与电池M50以及中央控制单元M20相连，用于检测电池的温度变化，并将检测数据传送至所述中央控制单元M20。例如，通常锂电池都有热敏电阻的引脚，将所述电池温度检测单元M10与所述热敏电阻的引脚相连，监测随着温度变化热敏电阻产生的电阻变化所反映的电池M50表面温度变化情况，并将检测数据传送至所述中央控制单元M20。其中，热敏电阻是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻（PTC）和负温度系数热敏电阻（NTC）。热敏电阻的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻（PTC）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻（NTC）在温度越高时电阻值越低。
所述中央控制单元M20分别与电池温度检测单元M10以及供电单元M30相连，用于处理所述检测数据，并控制所述供电单元M30为所述加热单元M40提供电能。所述中央控制单元M20接收所述电池温度检测单元M10传送的检测数据，并根据电池温度变化情况，启动所述供电单元M30为所述加热单元M40提供电能或者控制所述供电单元M30停止为所述加热单元M40提供电能。
所述供电单元M30与加热单元M40相连，用于为所述加热单元M40提供电能。供电单元M30的电能来源可以由电子设备的充电器提供。
所述加热单元M40与电池M50相连，用于为电池M50加热。在本具体实施方式中，所述加热单元M40可以包括一电热膜，所述加热单元M40通过所述电热膜接收所述供电单元M30提供的电能，将电能转化为热能为电池M50加热。由于电热膜为纯电阻电路，故其转换效率高，除一小部分损失（2%），绝大部分（98%）被转化成热能。所述电热膜贴敷于电池M50表面，以保证对电池M50充分、均匀加热。在其他实施方式中，所述加热单元M40也可以包括其它可以接收电能为电池M50加热的加热组件。
为了充分利用电子设备本身的资源，减少对电子设备的改动，所述电池温度检测单元M10可以包括一电池温度引脚，所述电池温度引脚为电子设备内部的电池温度引脚。所述电池温度引脚与电池M50的热敏电阻的引脚相连，用于检测所述热敏电阻的电阻变化，并将电阻变化数据传送至所述中央控制单元M20。所述中央处理单元M20可以为电子设备基带芯片中的ARM核，所述中央处理单元M20内部设有电阻与温度的对应码表以及第一温度阀值、第二温度阀值，其中第二温度阀值大于第一温度阀值。所述中央处理单元M20接收电池温度检测单元M10传送的电阻变化数据，并根据所述对应码表处理所述电阻变化数据；即根据电阻与温度的对应码表，查找接收到的电阻变化数据中的电阻值所对应的温度值，得到电池M50的当前电池温度，之后判断所得到的电池温度对应的温度阀值范围。当电池温度小于所述第一温度阀值时，控制所述供电单元M30为所述加热单元M40提供电能，使所述加热单元M40为电池M50 加热；当电池温度大于所述第二温度阀值时，控制所述供电单元M30停止为所述加热单元M40提供电能，使所述加热单元M40停止为电池M50 加热。根据锂电池的固有特性，当电池温度低于0摄氏度时，电池内部电荷运动极其缓慢，已经无法进行充电了，需要对电池进行加热，所以第一温度阀值设定范围可以取-1到1摄氏度范围的任意值，优选为0摄氏度；而如果电池温度过高，会影响电池的电学特性，因此当电池温度高于一定值时就可以停止对其加热，所述第二温度阀值范围为20到30摄氏度，优选为25摄氏度。
参考附图2，本发明所述电子设备电池加热装置的一实施方式示意图，包括电池温度引脚210、中央处理单元220、供电单元230、电热膜240以及电池250，为了使得本实方式的描述简单明了仅以手机为例进行描述，其它的电子设备与手机的原理是相同的。
所述电池温度引脚210（BAT_TEMP）与手机电池的热敏电阻引脚相连，负责对电池250的电池温度进行实时监测，根据热敏电阻随温度变化产生的电阻变化来反映电池250表面温度的变化情况。本实施方式中热敏电阻采用负温度系数热敏电阻（NTC），其在温度越高时电阻值越低。电池温度引脚210定时将变化的NTC情况即电阻变化数据上报给中央处理单元220。
所述中央处理单元220负责对上报的电阻变化数据做分析判断。其中，中央处理单元220可以就是手机基带芯片中的ARM核。中央处理单元220中存放着NTC变化的电阻与温度之间的对应码表，并设置0摄氏度为低温阀值，电池温度上限取25摄氏度为高温阀值。当电池温度小于或等于0摄氏度时，中央处理单元220命令供电单元230给电热膜240供电；当电池温度高于25摄氏度时，中央处理单元220命令供电单元230关闭对电热膜240的供电。
所述供电单元230负责给电热膜240提供电能来源。供电单元230的电能可以由手机的充电器供给，手机充电器正常插在手机的充电接口处。当中央处理单元220判断电池250表面温度低于0摄氏度，需要给电池加热时，手机充电器开启对电热膜240的加热。根据锂电池的固有特性，当电池温度低于0摄氏度时，电池内部电荷运动极其缓慢，已经无法进行充电了，因此需要对电池进行加热，以提高其温度；当电池温度加热至0摄氏度以上时，手机充电器就可以在为电热膜230加热的同时，也为电池250充电。当电池温度高于25摄氏度时，中央处理单元220命令供电单元230关闭对电热膜240的供电，以节省能源，并保证电池250的电学特性不被破坏。
所述电热膜240负责为手机内安装的电池250进行加热。电热膜240贴敷在电池250的外表面，保证充分、均匀加热。电热膜240可以采用上海易佳yjpi或GOODWAY的电热膜。
参考附图3，本发明所述电子设备电池加热方法的流程示意图，包括如下步骤：
S31：所述电池温度检测单元检测电池的温度变化，并将检测数据传送至所述中央控制单元。
所述电池温度检测单元M10分别与电池M50以及中央控制单元M20相连，检测电池的温度变化，并将检测数据传送至所述中央控制单元M20。例如，通常锂电池都有热敏电阻的引脚，将所述电池温度检测单元M10与所述热敏电阻的引脚相连，监测随着温度变化热敏电阻产生的电阻变化所反映的电池M50表面温度变化情况，并将检测数据传送至所述中央控制单元M20。
S32：所述中央控制单元处理所述检测数据，并控制所述供电单元为所述加热单元提供电能。
所述中央控制单元M20分别与电池温度检测单元M10以及供电单元M30相连，接收所述电池温度检测单元M10传送的检测数据，对所述检测数据进行分析得到电池温度变化情况；根据电池温度变化情况，启动所述供电单元M30为所述加热单元M40提供电能或者控制所述供电单元M30停止为所述加热单元M40提供电能。
S33：所述加热单元接收所述供电单元提供的电能为电池加热。
所述供电单元M30与加热单元M40相连，为所述加热单元M40提供电能，供电单元M30的电能来源可以由电子设备的充电器提供。所述加热单元M40进一步与电池M50相连，接收所述供电单元M30提供的电能为电池M50加热。所述加热单元M40可以包括一电热膜，所述加热单元M40通过所述电热膜接收所述供电单元M30提供的电能，将电能转化为热能为电池M50加热。在其他实施方式中，所述加热单元M40也可以包括其它可以接收电能为电池M50加热的加热组件。
为了充分利用电子设备本身的资源，减少对电子设备的改动，所述电池温度检测单元M10可以包括一电池温度引脚，所述电池温度引脚为电子设备内部的电池温度引脚；所述中央处理单元M20可以为电子设备基带芯片中的ARM核，所述中央处理单元M20内部设有电阻与温度的对应码表以及第一温度阀值、第二温度阀值，其中第二温度阀值大于第一温度阀值。例如，所述第一温度阀值设定范围为-1到1摄氏度，优选0摄氏度；所述第二温度阀值设定范围为20到30摄氏度，优选25摄氏度。则步骤S31进一步包括：将电池温度检测单元的电池温度引脚与电池的热敏电阻的引脚相连，检测所述热敏电阻的电阻变化，并将电阻变化数据传送至所述中央控制单元；步骤S32进一步包括：所述中央处理单元接收所述电阻变化数据，并根据所述对应码表处理所述电阻变化数据；当电池温度小于所述第一温度阀值时，控制所述供电单元为所述加热单元提供电能；当电池温度大于所述第二温度阀值时，控制所述供电单元停止为所述加热单元提供电能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。  

Claims (9)

1.一种电子设备电池加热装置，其特征在于，包括电池温度检测单元、中央控制单元、供电单元、加热单元； 所述电池温度检测单元分别与电池以及中央控制单元相连，用于检测电池的温度变化，并将检测数据传送至所述中央控制单元； 所述中央控制单元分别与电池温度检测单元以及供电单元相连，用于处理所述检测数据，并控制所述供电单元为所述加热单元提供电能； 所述供电单元与加热单元相连，所述加热单元进一步与电池相连，用于实现为电池加热功能。
2.根据权利要求1所述的电子设备电池加热装置，其特征在于，所述电池温度检测单元包括一电池温度引脚，所述电池温度引脚与电池的热敏电阻的引脚相连，用于检测所述热敏电阻的电阻变化，并将电阻变化数据传送至所述中央控制单元； 所述中央处理单元内部设有电阻与温度的对应码表以及第一温度阀值、第二温度阀值，其中第二温度阀值大于第一温度阀值，所述中央处理单元接收所述电阻变化数据，并根据所述对应码表处理所述电阻变化数据；当电池温度小于所述第一温度阀值时，控制所述供电单元为所述加热单元提供电能；当电池温度大于所述第二温度阀值时，控制所述供电单元停止为所述加热单元提供电能。
3.根据权利要求2所述的电子设备电池加热装置，其特征在于，所述第一温度阀值设定范围为-1到1摄氏度；所述第二温度阀值设定范围为20到30摄氏度。
4.根据权利要求1所述的电子设备电池加热装置，其特征在于，所述加热单元包括一电热膜，所述加热单元通过所述电热膜接收所述供电单元提供的电能为电池加热。
5.根据权利要求4所述的电子设备电池加热装置，其特征在于，所述电热膜贴敷于电池表面。
6.一种电子设备电池加热方法，采用权利要求1所述加热装置，其特征在于，包括如下步骤：（1）所述电池温度检测单元检测电池的温度变化，并将检测数据传送至所述中央控制单元；（2）所述中央控制单元处理所述检测数据，并控制所述供电单元为所述加热单元提供电能；（3）所述加热单元接收所述供电单元提供的电能为电池加热。
7.根据权利要求6所述电子设备电池加热方法，所述电池温度检测单元包括一电池温度引脚，所述中央处理单元内部设有电阻与温度的对应码表以及第一温度阀值、第二温度阀值，其中第二温度阀值大于第一温度阀值，其特征在于，步骤（1）进一步包括将所述电池温度引脚与电池的热敏电阻的引脚相连，检测所述热敏电阻的电阻变化，并将电阻变化数据传送至所述中央控制单元；步骤（2）进一步包括所述中央处理单元接收所述电阻变化数据，并根据所述对应码表处理所述电阻变化数据；当电池温度小于所述第一温度阀值时，控制所述供电单元为所述加热单元提供电能；当电池温度大于所述第二温度阀值时，控制所述供电单元停止为所述加热单元提供电能。
8.根据权利要求7所述电子设备电池加热方法，其特征在于，所述第一温度阀值设定范围为-1到1摄氏度；所述第二温度阀值设定范围为20到30摄氏度。
9.根据权利要求6所述电子设备电池加热方法，所述加热单元包括一电热膜，其特征在于，步骤（3）进一步包括所述加热单元通过所述电热膜接收所述供电单元提供的电能为电池加热。
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