CN109860955B - 加热电路及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种加热电路及装置，包括：加热模块、调节模块和控制模块；所述调节模块与所述加热模块连接，所述调节模块用于调节加热模块中加热电流的大小；所述控制模块用于控制输入所述比较器的正极输入端中电压的大小，进而控制所述比较器输出端中电压的大小。本发明的有益效果：通过控制模块控制调节模块并将调节模块中的三极管Q1并入加热回路中，实现了自动调节加热回路中的电流，另外根据检测电池中的温度对电池进行智能加热，使加热电路更安全、可靠。

Description

加热电路及装置

技术领域

本发明涉及电池加热领域，尤其涉及一种加热电路及装置。

背景技术

随着社会的发展，使用电子产品的范围越来越广泛，但是在锂电池在低温条件下的放电特性和放电容量都会变差，因此在低温条件下锂电池的使用会受到限制。

目前为了克服锂电池在低温条件下性能变差的状况，一般是采用加热电路给锂电池进行加热，但是现有的加热电路都是以恒定的电流对电池进行加热，且控制加热电路的开启和关闭只是简单的通过温控开关，这样容易导致加热过度，损坏锂电池，且若温控开关损坏也无法关闭加热电路，在使用过程中具有一定的危险性。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种加热电路及装置，解决了现有的加热电路因恒定电流加热锂电池带来的问题。

本发明提供了一种加热电路，包括：加热模块、调节模块和控制模块；

所述调节模块与所述加热模块连接，所述调节模块用于调节加热模块中加热电流的大小；

所述调节模块包括运算放大电路、比较器、电阻RS和三极管Q1，所述运算放大电路一端与所述电阻RS连接，另一端与所述比较器的负极输入端连接，所述比较器的正极输入端与所述控制模块连接，所述比较器的输出端与所述三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极与所述加热模块连接，所述三极管Q1的发射极与所述电阻RS连接，所述电阻RS与所述加热模块连接，所述加热模块与所述三极管Q1、所述电阻RS以及加热电源构成加热回路，所述运算放大电路用于将所述电阻RS中的电压放大后输入所述比较器的负极输入端中；

所述控制模块用于控制输入所述比较器的正极输入端中电压的大小，进而控制所述比较器输出端中电压的大小。

进一步地，所述控制模块包括受控电源、MCU和温度检测电路，所述温度检测电路与所述受控电源连接，所述MCU与所述受控电源连接，用于控制所述受控电源与所述温度检测电路的通断；

所述温度检测电路与所述比较器的正极输入端连接。

进一步地，所述温度检测电路包括温度传感器RT1、电阻R3和电阻R1，所述受控电源与所述电阻R1连接，所述电阻R1的另一端与所述调节模块连接，所述电阻R1的另一端还与所述电阻R3和所述温度传感器RT1并联的电路连接，所述电阻R3和所述温度传感器RT1并联的电路的另一端接地，所述温度传感器RT1的电阻值会随着电池的温度升高而降低。

进一步地，所述控制模块还包括电阻R7、电阻R6和三极管Q2，所述受控电源分别与所述电阻R1和所述三极管Q2的发射极连接，所述电阻R1的另一端与所述电阻R7连接，所述R7的另一端连接所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的集电极分别与所述电阻R6和所述MCU连接，所述电阻R6的另一端接地。

进一步地，所述加热模块还包括安全模块，所述安全模块并入所述加热回路中，所述安全模块用于当所述加热回路中的电流大于预设电流值时，切断所述加热回路中的电流。

进一步地，所述安全模块为熔断体，所述熔断体并入所述加热回路中，所述熔断体与所述三极管Q1接触连接，所述熔断体用于当所述三极管Q1中的温度达到预设温度值时，切断所述加热回路中的电流。

进一步地，所述加热模块还包括温控开关，所述温控开关用于根据电池的温度控制所述加热回路中电流的导通和关闭。

进一步地，所述加热模块使用加热丝为电池加热。

进一步地，所述控制模块还包括第二温度检测电路，所述第二温度检测电路包括温度传感器RT2，所述温度传感器RT2与所述MCU连接，所述温度传感器RT2用于检测电池的温度信息并将所述温度信息传递给所述MCU。

本发明还提供了一种电池加热装置，包括上述任一项所述的加热电路。

本发明的有益效果：通过控制模块控制调节模块并将调节模块中的三极管Q1并入加热回路中，实现了自动调节加热回路中的电流，另外根据检测电池中的温度对电池进行智能加热，使加热电路更安全、可靠。

附图说明

图1是本发明加热电路一实施例的结构示意图；

图2是本发明加热电路一实施例的控制模块结构示意图；

图3是本发明加热电路一实施例的调节模块结构示意图；

图4是本发明加热电路一实施例的加热模块结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参照图1-4，本申请提供了一种加热电路，包括：加热模块3、调节模块1和控制模块2；

调节模块1与加热模块3连接，调节模块1用于调节加热模块3中加热电流的大小；

调节模块1包括运算放大电路、比较器A1、电阻RS和三极管Q1，运算放大电路一端与电阻RS连接，另一端与比较器A1的负极输入端连接，比较器A1的正极输入端与控制模块2连接，比较器A1的输出端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极与加热模块3连接，三极管Q1的发射极与电阻RS连接，电阻RS与加热模块3连接，加热模块3与三极管Q1、电阻RS以及加热电源构成加热回路，运算放大电路用于将电阻RS中的电压放大后输入比较器A1的负极输入端中；

控制模块2用于控制输入比较器A1的正极输入端中电压的大小，进而控制比较器A1输出端中电压的大小。

本实施例中，通过设置加热模块3给所述电池进行加热，调节模块1用于调节加热模块3中的电流，控制模块2用于控制调节模块1，实现根据温度智能控制输入加热模块3中的电流。进一步地，调节模块1包括运算放大电路、比较器A1电阻RS与三极管Q1，通过上述的连接方式将调节模块1中的三极管Q1、电阻RS与加热模块3串联起来形成加热回路，调节模块1通过调节三极管Q1来实现调节加热回路中电流的大小。具体地，比较器A1根据控制模块2输入至比较器A1正极输入端的电压以及运算放大电路输入至比较器A1负极输入端的电压在比较器A1的输出端输出电压至三极管Q1的基极中，通过设定参数，保持输出端的电压能够使三极管Q1进行导通；此时，若控制模块2输入至比较器A1正极输入端中的电压增大，则比较器A1输出端输出的电压增大，三极管Q1允许通过的电压也相应的增大，通过电阻RS的电压也增大，此时运算放大电路将电阻RS的电压放大一定倍数后再输入至比较器A1负极输入端中，输入的电压也相应的增大，此时比较器A1输出端输出电压就会减小，三极管Q1基极接收到的电压减小，会控制加热回路中的电压也会减小；同理，若加热中的电压减小，则运算放大电路将电阻RS的电压放大一定倍数后再输入至比较器A1负极输入端中，输入的电压也相应的减小，此时输出端输出电压就会增大，三极管Q1基极接收到的电压增大，会控制加热回路中的电压也会增大，反复循环，即可实现加热电路中是以变换的电流对电池进行加热，防止电池因恒定电流带来的过度加热等问题。

应当理解，比较器A1输出端的电压范围应该在可以调节的范围内，即范围的最小值都是可以使三极管Q1完全导通的值，此时无法对三极管Q1的导通进行调节，范围的最大值也不能太小，否则控制三极管Q1导通后加热回路中的电流对电池加热的效果不明显，在实际的应用过程中可以根据应用场景和各电路元件的参数进行具体设定，三极管Q1的种类也可以根据加热回路中的参数来确定是PNP型三极管还是NPN型三极管。

本实施例中，运算放大电路包括多个电阻和放大器A2，电阻RS与三极管Q1连接的一端还与电阻R5连接，电阻R5的另一端与放大器A2的正极输入端连接，电阻RS远离三极管Q1的一端分别与电阻R4和电阻R40连接，电阻R4的另一端与放大器A2的正极输入端连接，电阻R40的另一端分别连接放大器A2的负极输入端和电阻R50连接，电阻R50与放大器A2的输出端连接，放大器A2的输出端还连接比较器A1的负极输入端。其中运算放大电路中的电阻R5和电阻R50的电阻值相同，电阻R4与电阻R40的电阻值相同，放大倍数为电阻R5的电阻值与电阻R4的电阻值的比值。

本实施例中，三极管Q1为PNP型三极管，比较器A1的输出端与PNP型三极管Q1的基极连接，PNP型三极管Q1的集电极与加热模块3的正极连接，PNP型三极管Q1的发射极与电阻RS连接，电阻RS与加热模块3的负极连接。加热模块3的负极与PNP型三极管Q1的发射极连接，只需要将PNP型三极管Q1的基极与发射极导通即可实现将PNP型三极管Q1导通；即在PNP型三极管Q1的基极输入的电压是变化的，而发射极的电压几乎是恒定不变的，此时可以将PNP型三极管Q1的基极输入的电压视为加在PNP型三极管Q1的基极和发射极电压，即可实现PNP型三极管Q1的导通，若采用NPN型三极管Q1，则NPN型三极管Q1的集电极的电压是不确定的，在三极管Q1的基极输入的电压不是加在三极管Q1的基极和集电极的电压，因此优选为NPN型三极管Q1。

本实施例中，控制模块2可根据电池中的温度进行控制输入至比较器A1正极输入端中的电流，实现控制模块2与加热模块3的连接，以便于控制模块2可以从加热模块3中得到反馈，实现自动控制加热。即根据上述方案，可实现智能调控加热回路中的电流，使加热回路可根据电池的温度对加热回路中的电压进行智能调控，即在电池温度低时，控制模块2根据温度低可输入大一点的电压至比较器A1正极输入端中，以实现电池的快速加热，若电池的温度高时，则输入小一点的电压至比较器A1正极输入端中，可实现对电池的保温功能。

本实施例中，控制模块2包括受控电源100、MCU200和温度检测电路，温度检测电路与受控电源100连接，MCU200与受控电源100连接，用于控制受控电源100与温度检测电路的通断；温度检测电路与比较器A1的正极输入端连接。即通过温度检测电路检测电池中的温度控制输入至比较器A1的正极输入端中的电压，进而实现控制比较器A1输出端的电压。即MCU200(微控制单元，Microcontroller Unit；)可以控制受控电源100的开启和关闭，温度检测电路与比较器A1并联连接，受控电源100用于给比较器A1和温度检测电路提供电源，在另一个实施例中，温度检测电路也可以与比较器A1串联连接，应当理解，凡可以用于根据温度控制输入至比较器A1正极输入端中的电压的连接方式及检测电路的组成结构均在本申请的保护范围内。

本实施例中，受控电源100为基准电压源，温度检测电路包括温度传感器RT1、电阻R3和电阻R1，受控电源100与电阻R1连接，电阻R1的另一端与调节模块1连接，电阻R1的另一端还与电阻R3和温度传感器RT1并联的电路连接，电阻R3和温度传感器RT1并联的电路的另一端接地，温度传感器RT1的电阻值会随着电池的温度升高而降低。即可以通过温度传感器RT1来根据电池中的温度来控制输入至比较器A1正极输入端中的电压，具体地，当电池中的温度升高时，RT1的阻值会降低，此时RT1与R3串联的电阻也会变小，温度检测电路中电流会增大，电阻R1的分压变大，由于电阻R1与比较器A1是串联连接的，则输入至比较器A1正极输入端中的电压则变减小；同理，若温度降低，则输入至比较器A1正极输入端中的电压增大。

本实施例中，控制模块2还包括电阻R7、电阻R6和三极管Q2，受控电源100分别与电阻R1和三极管Q2的发射极连接，电阻R1的另一端与电阻R7连接，R7的另一端连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极分别与电阻R6和MCU200连接，电阻R6的另一端接地。即通过电阻R7、电阻R6和三极管Q2与MCU200可实现控制模块2中电源的关闭，进而控制本申请中所有电路的关闭。具体地，三极管Q2为NPN型三极管，如上述，当电池的温度上升至一定程度时，温度传感器RT1的电阻会变小，此时电阻R1的分压会变大，即施加在NPN型三极管Q2的发射极和基极两端的电压会增大，当增大至NPN型三极管Q2的导通电压时，三极管Q2被导通，使三极管中可以导通电流，此时与电阻R6连接的MCU200检测到有电流通过时，即视为电池中的温度已经达到一定值了，可以控制受控电源100关闭。

本实施例中，加热模块3还包括安全模块，安全模块并入加热回路中，安全模块用于当加热模块3中的电流大于预设电流值时，切断加热回路中的电流。即安全模块用于检测加热回路中的电流，若电流大于设定的预设值，表明加热电路在对电池进行不正常的加热，此时的情况可能是加热电路发生短路或者是三极管损坏、或者是其他异常情况。此时甲上安全模块对加热回路中的电流进行检测，可提高本申请加热电路的安全性。

本实施例中，安全模块为熔断体F1，熔断体F1并入加热回路中，熔断体F1与三极管Q1接触连接，熔断体F1用于当三极管Q1中的温度达到预设温度值时，切断加热回路中的电流。用熔断体F1作为安全模块，不仅可以检测加热回路中的电流，当电流大于设定值时，熔断体F1可自熔将加热回路中的电流断开；还可以将熔断体F1与三极管Q1连接，由于三极管Q1在损坏时会放出大量的热量，此时，可能会导致电路回路中的电流发生异常，损坏整个加热电路甚至损坏电池，因此将熔断体F1与三极管Q1接触连接，可以减少因三极管Q1损坏带来的异常情况。

本实施例中，加热模块3还包括温控开关，温控开关用于根据电池的温度控制加热回路中电流的导通和关闭。即通过温控开关实现加热回路的自动开启和关闭，与调控单元一起对加热回路进行控制。

本实施例中，加热模块3使用加热丝为电池加热。使用加热丝给电池加热，可以使加热电路对电池加热更加均匀，避免局部过热，影响电池放热性能。

本实施例中，控制模块2还包括第二温度检测电路，第二温度检测电路包括温度传感器RT2，温度传感器RT2与MCU200连接，温度传感器RT2用于检测电池的温度信息并将温度信息传递给MCU200。即MCU200还可以通过第二温度检测电路获取电池的温度。进一步地，温度传感器RT2检测温度后将温度信息传递给MCU200，MCU200根据温度信息来判定是否关闭受控电源100，即若温度信息中温度大于设定的保护温度，MCU200可控制受控电源100关闭。

本发明还提供了一种电池加热装置，包括：加热模块3、调节模块1和控制模块2；所述调节模块1与加热模块3连接，调节模块1用于调节加热模块3中加热电流的大小；调节模块1包括运算放大电路、比较器A1、电阻RS和三极管Q1，运算放大电路一端与电阻RS连接，另一端与比较器A1的负极输入端连接，比较器A1的正极输入端与控制模块2连接，比较器A1的输出端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极与加热模块3连接，三极管Q1的发射极与电阻RS连接，电阻RS与加热模块3连接，加热模块3与三极管Q1以及RS构成加热回路，运算放大电路用于将电阻RS中的电压放大后输入比较器A1的负极输入端中；控制模块2用于控制输入比较器A1的正极输入端中电压的大小，进而控制比较器A1输出端中电压的大小。

本实施例中，控制模块2包括受控电源100、MCU200和温度检测电路，温度检测电路与受控电源100连接，MCU200与受控电源100连接，用于控制受控电源100与温度检测电路的通断；温度检测电路与比较器A1的正极输入端连接。

本实施例中，温度检测电路包括温度传感器RT1、电阻R3和电阻R1，受控电源100与电阻R1连接，电阻R1的另一端与调节模块1连接，电阻R1的另一端还与电阻R3和温度传感器RT1并联的电路连接，电阻R3和温度传感器RT1并联的电路的另一端接地，温度传感器RT1的电阻值会随着电池的温度升高而降低。进一步地，控制模块2还包括电阻R7、电阻R6和三极管Q2，受控电源100分别与电阻R1和三极管Q2的发射极连接，电阻R1的另一端与电阻R7连接，R7的另一端连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极分别与电阻R6和MCU200连接，电阻R6的另一端接地。

本实施例中，加热模块3还包括安全模块，安全模块并入加热回路中，安全模块用于当加热模块3中的电流大于预设电流值时，切断加热回路中的电流。

本实施例中，安全模块为熔断体F1，熔断体F1并入加热回路中，熔断体F1与三极管Q1接触连接，熔断体F1用于当三极管Q1中的温度达到预设温度值时，切断加热回路中的电流。

本实施例中，加热模块3还包括温控开关，温控开关用于根据电池的温度控制加热回路中电流的导通和关闭。

本实施例中，加热模块3使用加热丝为电池加热。

本实施例中，控制模块2还包括第二温度检测电路，第二温度检测电路包括温度传感器RT2，温度传感器RT2与MCU200连接，温度传感器RT2用于检测电池的温度信息并将温度信息传递给MCU200。

本发明的有益效果：通过控制模块2控制调节模块1并将调节模块1中的三极管Q1并入加热回路中，实现了自动调节加热回路中的电流，另外根据检测电池中的温度对电池进行智能加热，使加热电路更安全、可靠。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种加热电路，其特征在于，包括：加热模块、调节模块和控制模块；

所述调节模块与所述加热模块连接，所述调节模块用于调节加热模块中加热电流的大小；

所述调节模块包括运算放大电路、比较器、电阻RS和三极管Q1，所述运算放大电路一端与所述电阻RS连接，另一端与所述比较器的负极输入端连接，所述比较器的正极输入端与所述控制模块连接，所述比较器的输出端与所述三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极与所述加热模块连接，所述三极管Q1的发射极与所述电阻RS连接，所述电阻RS与所述加热模块连接，所述加热模块与所述三极管Q1、所述电阻RS以及加热电源构成加热回路，所述运算放大电路用于将所述电阻RS中的电压放大后输入所述比较器的负极输入端中；

所述控制模块用于控制输入所述比较器的正极输入端中电压的大小，进而控制所述比较器输出端中电压的大小；

所述控制模块包括受控电源和温度检测电路，所述温度检测电路与所述受控电源连接，所述温度检测电路包括温度传感器RT1、电阻R3和电阻R1，所述受控电源与所述电阻R1连接，所述电阻R1的另一端与所述比较器的正极输入端连接，所述电阻R1的另一端还与所述电阻R3和所述温度传感器RT1并联的电路连接，所述电阻R3和所述温度传感器RT1并联的电路的另一端接地，所述温度传感器RT1的电阻值会随着电池的温度升高而降低。

2.如权利要求1所述的加热电路，其特征在于，所述控制模块还包括MCU，所述MCU与所述受控电源连接，用于控制所述受控电源与所述温度检测电路的通断。

3.如权利要求2所述的加热电路，其特征在于，所述控制模块还包括电阻R7、电阻R6和三极管Q2，所述受控电源分别与所述电阻R1和所述三极管Q2的发射极连接，所述电阻R1的另一端与所述电阻R7连接，所述R7的另一端连接所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的集电极分别与所述电阻R6和所述MCU连接，所述电阻R6的另一端接地。

4.如权利要求1所述的加热电路，其特征在于，所述加热模块还包括安全模块，所述安全模块并入所述加热回路中，所述安全模块用于当所述加热回路中的电流大于预设电流值时，切断所述加热回路中的电流。

5.如权利要求4所述的加热电路，其特征在于，所述安全模块为熔断体，所述熔断体并入所述加热回路中，所述熔断体与所述三极管Q1接触连接，所述熔断体用于当所述三极管Q1中的温度达到预设温度值时，切断所述加热回路中的电流。

6.如权利要求1所述的加热电路，其特征在于，所述加热模块还包括温控开关，所述温控开关用于根据电池的温度控制所述加热回路中电流的导通和关闭。

7.如权利要求1所述的加热电路，其特征在于，所述加热模块使用加热丝为电池加热。

8.如权利要求2所述的加热电路，其特征在于，所述控制模块还包括第二温度检测电路，所述第二温度检测电路包括温度传感器RT2，所述温度传感器RT2与所述MCU连接，所述温度传感器RT2用于检测电池的温度信息并将所述温度信息传递给所述MCU。

9.一种电池加热装置，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的加热电路。

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