CN107086635B - 一种带有双控加温功能的储能充放电控制器 - Google Patents

一种带有双控加温功能的储能充放电控制器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带有双控加温功能的储能充放电控制器,包括充放电控制器（1）、锂电池（2）和太阳能电池（3），锂电池（2）上贴合有加热片（4）；所述充放电控制器（1）包括通用充电电路（11）、测温电路（12）、MCU主控制电路（13）、加热板控制电路（14）和加热供电选择电路（15）；所述测温电路（12）连接MCU主控制电路（13）的测温输入端，测温电路（12）的测温探头贴合于锂电池（2）的表面；所述加热片（4）的两端连接加热板控制电路（14），锂电池（2）和太阳能电池（3）连接加热供电选择电路（15），加热板控制电路（14）和加热供电选择电路（15）连接MCU主控制电路（13）。本发明的优点在于它能克服现有技术的弊端，结构设计合理新颖。

Description

一种带有双控加温功能的储能充放电控制器
技术领域
本发明涉及一种储能充放电控制器，具体涉及一种带有加温功能的储能充放电控制器。
背景技术
“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用，预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力。锂电被广泛应用于电动车行业，特别是磷酸铁锂及三元材料电池的出现，更推动了锂电池产业的发展和应用。但是由于锂电池的化学特性，使得锂电池在低温环境下的充放电效率、寿命、安全性等有重大影响。
目前太阳能-锂能路灯充放电控制器对于锂电池低温加热功能尚不完善；特别是针对东北、西藏等长期极低温和阴雪天气环境中，一旦连续多日太阳能电池板没有发电条件；锂电池亏电后处于极低温环境下；只有当电池温度随环境温度升高后才能重新充入电流，致整个低温季节无法正常使用。低温环境中，采用锂电池供电池的单控加温方式，当电池欠压后若不能及时充电则失去加温的电源后的电池温度不断降低，若低于-15度时(因电池成份有所差异)，恢复太阳能电池板的发电能力，也无法充电；整个低温的季节将无法正常使用。低温环境中，采用太阳能电池板供电池的单控加温方式，仅白天有充电能力时会启动加温功能，一旦当太阳能电池板因无阳光或积雪不能发电后，失去加温电源后的电池温度不断降低，若低于-15度时(因电池成份有所差异)，恢复太阳能电池板的发电能力，也无法充电；整个低温的季节将无法正常使用。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种带有双控加温功能的储能充放电控制器，采用双控方式，低温环境中，当太阳能电池有发电能力时优先使用太阳能电池供电加温，当太阳能电池无发电能力时使用锂电池作为供电源智能节能供电加温；电池亏电后，只要具备发电条件则先加温后充电，有效保证了电池在合适的环境温度下充放电，确保产品的正常使用。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是，一种带有双控加温功能的储能充放电控制器,包括充放电控制器(1)、锂电池(2)和太阳能电池(3)，锂电池(2)上贴合有加热片(4)；所述充放电控制器(1)包括通用充电电路(11)、测温电路(12)、MCU主控制电路(13)、加热板控制电路(14)和加热供电选择电路(15)；所述测温电路(12)连接MCU主控制电路(13)的测温输入端，测温电路(12)的测温探头贴合于锂电池(2)的表面；所述加热片(4)的两端连接加热板控制电路(14)，锂电池(2)和太阳能电池(3)连接加热供电选择电路(15)，加热板控制电路(14)和加热供电选择电路(15)连接MCU主控制电路(13)。
优化的，上述带有双控加温功能的储能充放电控制器，所述测温电路(12)包括热敏电阻一(37)、热敏电阻二(39)、瓷片电容一(21)、瓷片电容二(22)、电阻八、电阻十(40)，热敏电阻一(37)、热敏电阻二(39)贴合于锂电池(2)表面，MCU主控制电路(13)的ADC-NTC端通过热敏电阻一(37)连接5V电源，电阻八、瓷片电容一(21)并联后串联于MCU主控制电路(13)的ADC-NTC端与接地端之间；MCU主控制电路(13)的第二ADC-NTC端通过热敏电阻二(39)连接5V电源，电阻十(40)、瓷片电容二(22)并联后串联于MCU主控制电路(13)的第二ADC-NTC端与接地端之间。
优化的，上述带有双控加温功能的储能充放电控制器，所述加热板控制电路(14)包括LM358运算放大器(51)、N沟道MOS管(52)、二极管二十一(57)、电阻十一(90)、电阻二(82)、电阻三(83)、电阻四(84)、电阻五(85)、电阻六(86)、热敏电阻三(81)、电容三(23)；所述热敏电阻三(81)的一端连接LM358运算放大器(51)的第二引脚，另一端连接10伏电压，热敏电阻三(81)贴合于锂电池(2)的表面；电阻三(83)的一端连接LM358运算放大器(51)的第三引脚，另一端连接10伏电压；LM358运算放大器(51)的第二引脚、电阻四(84)、电阻二(82)、LM358运算放大器(51)的第二引脚依次串联；所述LM358运算放大器(51)的第八引脚通过电容三(23)设备内接地，LM358运算放大器(51)的第四引脚设备内接地；所述电阻五(85)与电阻六(86)并联后与N沟道MOS管(52)的G极串联，电阻五(85)的端部连接LM358运算放大器(51)的第一引脚，电阻六(86)的端部连接LM358运算放大器(51)的第四引脚；所述N沟道MOS管(52)的S极连接LM358运算放大器(51)的第四引脚；所述二极管二十一(57)与电阻十一(90)并联后与N沟道MOS管(52)的D极连接。
优化的，上述带有双控加温功能的储能充放电控制器，所述加热片(4)并联于二极管二十一(57)的两端，二极管二十一(57)的正极连接电源电压。
优化的，上述带有双控加温功能的储能充放电控制器，所述电阻十一(90)串联有一个发光二极管。
优化的，上述带有双控加温功能的储能充放电控制器，所述加热供电选择电路(15)包括二极管十八(53)、二极管十九(54)、稳压二极管二十(55)、电阻七(87)、电阻八(88)、电阻九(89)、N沟道MOS管二、电容四(24)；所述稳压二极管二十(55)与电容四(24)并联后并联电路的两端分别与电阻七(87)和二极管十九(54)串联，电阻七(87)的一端连接太阳能电池(3)的电源正极和电源电压；所述电阻八(88)、N沟道MOS管二的G极、N沟道MOS管二的D极、电阻九(89)依次串联，二极管十八(53)的集电极通过电容四(24)连接10V电源，二极管十八(53)的发射极连接N沟道MOS管二的S极；所述电阻九(89)连接MCU主控制电路(13)的WARM-EN端，N沟道MOS管二的D极通过电阻八(88)连接锂电池(2)的负极并连接MCU主控制电路(13)的接地端，二极管十九(54)的发射极连接太阳能电池(3)的负极。
本申请的技术方案区别于仅采用锂电池供电的单控加温方式或仅采用太阳能供电的单控加温方式。本申请的技术方案双控方式，低温环境中，当太阳能电池有发电能力时优先使用太阳能电池供电加温，当太阳能电池无发电能力时使用锂电池作为供电源智能节能供电加温；电池亏电后，只要具备发电条件则先加温后充电，有效保证了电池在合适的环境温度下充放电，确保产品的正常使用。本申请中的通用充电电路(11)使用现有技术中使用的充电电池通用型充放电控制器即可，上述工作状态检测其即可实现，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的测温电路的结构示意图；
图3为本发明的加热供电选择电路的结构示意图；
图4为本发明的加热板控制电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。
本发明为一种带有双控加温功能的储能充放电控制器,包括充放电控制器(1)、锂电池(2)和太阳能电池(3)，锂电池(2)上贴合有加热片(4)；所述充放电控制器(1)包括通用充电电路(11)、测温电路(12)、MCU主控制电路(13)、加热板控制电路(14)和加热供电选择电路(15)；所述测温电路(12)连接MCU主控制电路(13)的测温输入端，测温电路(12)的测温探头贴合于锂电池(2)的表面；所述加热片(4)的两端连接加热板控制电路(14)，锂电池(2)和太阳能电池(3)连接加热供电选择电路(15)，加热板控制电路(14)和加热供电选择电路(15)连接MCU主控制电路(13)。
所述测温电路(12)包括热敏电阻一(37)、热敏电阻二(39)、瓷片电容一(21)、瓷片电容二(22)、电阻八、电阻十(40)，热敏电阻一(37)、热敏电阻二(39)贴合于锂电池(2)表面，MCU主控制电路(13)的ADC-NTC端通过热敏电阻一(37)连接5V电源，电阻八、瓷片电容一(21)并联后串联于MCU主控制电路(13)的ADC-NTC端与接地端之间；MCU主控制电路(13)的第二ADC-NTC端通过热敏电阻二(39)连接5V电源，电阻十(40)、瓷片电容二(22)并联后串联于MCU主控制电路(13)的第二ADC-NTC端与接地端之间。
所述加热板控制电路(14)包括LM358运算放大器(51)、N沟道MOS管(52)、二极管二十一(57)、电阻十一(90)、电阻二(82)、电阻三(83)、电阻四(84)、电阻五(85)、电阻六(86)、热敏电阻三(81)、电容三(23)；所述热敏电阻三(81)的一端连接LM358运算放大器(51)的第二引脚，另一端连接10伏电压，热敏电阻三(81)贴合于锂电池(2)的表面；电阻三(83)的一端连接LM358运算放大器(51)的第三引脚，另一端连接10伏电压；LM358运算放大器(51)的第二引脚、电阻四(84)、电阻二(82)、LM358运算放大器(51)的第二引脚依次串联；所述LM358运算放大器(51)的第八引脚通过电容三(23)设备内接地，LM358运算放大器(51)的第四引脚设备内接地；所述电阻五(85)与电阻六(86)并联后与N沟道MOS管(52)的G极串联，电阻五(85)的端部连接LM358运算放大器(51)的第一引脚，电阻六(86)的端部连接LM358运算放大器(51)的第四引脚；所述N沟道MOS管(52)的S极连接LM358运算放大器(51)的第四引脚；所述二极管二十一(57)与电阻十一(90)并联后与N沟道MOS管(52)的D极连接。
所述加热片(4)并联于二极管二十一(57)的两端，二极管二十一(57)的正极连接电源电压。
所述电阻十一(90)串联有一个发光二极管。
所述加热供电选择电路(15)包括二极管十八(53)、二极管十九(54)、稳压二极管二十(55)、电阻七(87)、电阻八(88)、电阻九(89)、N沟道MOS管二、电容四(24)；所述稳压二极管二十(55)与电容四(24)并联后并联电路的两端分别与电阻七(87)和二极管十九(54)串联，电阻七(87)的一端连接太阳能电池(3)的电源正极和电源电压；所述电阻八(88)、N沟道MOS管二的G极、N沟道MOS管二的D极、电阻九(89)依次串联，二极管十八(53)的集电极通过电容四(24)连接10V电源，二极管十八(53)的发射极连接N沟道MOS管二的S极；所述电阻九(89)连接MCU主控制电路(13)的WARM-EN端，N沟道MOS管二的D极通过电阻八(88)连接锂电池(2)的负极并连接MCU主控制电路(13)的接地端，二极管十九(54)的发射极连接太阳能电池(3)的负极。
LM358运算放大器(51)作为比较器使用，当热敏电阻三(81)阻值>20K时(此时锂电池(2)温度低于-10度)，LM358运算放大器(51)的第一脚输出高电平，N沟道MOS管(52)导通，加热片(4)导通工作。反之，加热片(4)断开，停止加热。
图中：VBAT接太阳能及锂电池的正极，CHGM接太阳能的负极，GND为锂电池的负极；JRM及JRP为加温线的两极。
锂电池加温加热操作分为三种状态：
状态1：白天时，锂电池(2)处于充电状态，锂电池(2)若不能供电。当锂电池(2)温度低于10度时，LM358运算放大器(51)的第一脚驱动N沟道MOS管(52)使锂电池(2)的加热片(4)处于加温状态，锂电池(2)温度上升至10度以上则停止加温。
状态2，白天时，锂电池(2)处于充电状态，锂电池(2)若能供电，则主控制器的MCU正常工作，锂电池(2)温度低于10度时，MCU主控制电路(13)控制其WARMEN_EN脚输出高电平，N沟道MOS管二导通，太阳能电池(3)的负极等同锂电池(2)的负极；太阳能电池(3)及锂电池(2)共同供电，LM358运算放大器(51)的第一脚驱动N沟道MOS管(52)使锂电池(2)的加热片(4)处于加温状态，锂电池(2)温度上升至10度以上则停止加温。
状态3，晚上时，锂电池(2)处于放电状态，锂电池(2)无充电能力，锂电池(2)若能供电，则MCU主控制电路(13)正常工作，低于-15度(此温度可以根据锂电池的选型调整)时，MCU主控制电路(13)控制WARMEN_EN脚输出高电平，N沟道MOS管二导通，太阳能电池(3)的负极等同锂电池(2)的负极；锂电池(2)供电，LM358运算放大器(51)的第一引脚驱动N沟道MOS管(52)使锂电池(2)的加热片(4)处于加温状态，锂电池(2)温度上升至-5度(此温度可以根据锂电池的选型调整)以上则MCU主控制电路(13)控制WARMEN_EN脚关闭输出高电平，N沟道MOS管二不通，停止供电则关闭加温。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种带有双控加温功能的储能充放电控制器,其特征在于：包括充放电控制器(1)、锂电池(2)和太阳能电池(3)，锂电池(2)上贴合有加热片(4)；所述充放电控制器(1)包括通用充电电路(11)、测温电路(12)、MCU主控制电路(13)、加热板控制电路(14)和加热供电选择电路(15)；所述测温电路(12)连接MCU主控制电路(13)的测温输入端，测温电路(12)的测温探头贴合于锂电池(2)的表面；所述加热片(4)的两端连接加热板控制电路(14)，锂电池(2)和太阳能电池(3)连接加热供电选择电路(15)，加热板控制电路(14)和加热供电选择电路(15)连接MCU主控制电路(13)，所述测温电路(12)包括热敏电阻一(37)、热敏电阻二(39)、瓷片电容一(21)、瓷片电容二(22)、电阻八、电阻十(40)，热敏电阻一(37)、热敏电阻二(39)贴合于锂电池(2)表面，MCU主控制电路(13)的ADC-NTC端通过热敏电阻一(37)连接5V电源，电阻八、瓷片电容一(21)并联后串联于MCU主控制电路(13)的ADC-NTC端与接地端之间；MCU主控制电路(13)的第二ADC-NTC端通过热敏电阻二(39)连接5V电源，电阻十(40)、瓷片电容二(22)并联后串联于MCU主控制电路(13)的第二ADC-NTC端与接地端之间，所述加热板控制电路(14)包括LM358运算放大器(51)、N沟道MOS管(52)、二极管二十一(57)、电阻十一(90)、电阻二(82)、电阻三(83)、电阻四(84)、电阻五(85)、电阻六(86)、热敏电阻三(81)、电容三(23)；所述热敏电阻三(81)的一端连接LM358运算放大器(51)的第二引脚，另一端连接10伏电压，热敏电阻三(81)贴合于锂电池(2)的表面；电阻三(83)的一端连接LM358运算放大器(51)的第三引脚，另一端连接10伏电压；LM358运算放大器(51)的第二引脚、电阻四(84)、电阻二(82)、LM358运算放大器(51)的第二引脚依次串联；所述LM358运算放大器(51)的第八引脚通过电容三(23)设备内接地，LM358运算放大器(51)的第四引脚设备内接地；所述电阻五(85)与电阻六(86)并联后与N沟道MOS管(52)的G极串联，电阻五(85)的端部连接LM358运算放大器(51)的第一引脚，电阻六(86)的端部连接LM358运算放大器(51)的第四引脚；所述N沟道MOS管(52)的S极连接LM358运算放大器(51)的第四引脚；所述二极管二十一(57)与电阻十一(90)并联后与N沟道MOS管(52)的D极连接，所述加热供电选择电路(15)包括二极管十八(53)、二极管十九(54)、稳压二极管二十(55)、电阻七(87)、电阻八(88)、电阻九(89)、N沟道MOS管二、电容四(24)；所述稳压二极管二十(55)与电容四(24)并联后并联电路的两端分别与电阻七(87)和二极管十九(54)串联，电阻七(87)的一端连接太阳能电池(3)的电源正极和电源电压；所述电阻八(88)、N沟道MOS管二的G极、N沟道MOS管二的D极、电阻九(89)依次串联，二极管十八(53)的集电极通过电容四(24)连接10V电源，二极管十八(53)的的发射极连接N沟道MOS管二的S极；所述电阻九(89)连接MCU主控制电路(13)的WARM-EN端，N沟道MOS管二的D极通过电阻八(88)连接锂电池(2)的负极并连接MCU主控制电路(13)的接地端，二极管十九(54)的发射极连接太阳能电池(3)的负极。
2.根据权利要求1所述的带有双控加温功能的储能充放电控制器，其特征在于：所述加热片(4)并联于二极管二十一(57)的两端，二极管二十一(57)的正极连接电源电压。
3.根据权利要求1所述的带有双控加温功能的储能充放电控制器，其特征在于：所述电阻十一(90)串联有一个发光二极管。
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