CN205609701U - 电池散热管理电路 - Google Patents

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王兴庆
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胡元科
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Abstract

本实用新型公开了一种电池散热管理电路，包括风扇、散热开关、温度检测模块、散热供电模块、控制器、电池。风扇经过散热供电模块与太阳能板相连接；散热开关接在风扇与散热供电模块所在的线路上。温度检测模块用于检测电池的温度。控制器根据温度检测模块的检测数据来控制散热开关。该电路通过温度检测模块感应电池的温度，当电池的温度过高时，会自动通过散热开关启动风扇工作，为电池散热，从而解决高温度环境对电池的影响，提供电池的使用寿命。

Description

电池散热管理电路
技术领域
本实用新型涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种在高温情况下可为电池散热的电路。
背景技术
光伏照明中，大多数使用的是功率密度高的电池。电池工作在高温环境下，化学活性强，电解液蒸发快，极板易损坏，同时易产生过充电现象，严重影响了蓄电池的使用寿命。现有的技术是将电池装在灯具内部，靠电池自身散热，在高温环境下的很难保证电池工作温度在允许范围内，难以解决电池的高温问题。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种电池散热管理电路，该电路感应电池的温度，当电池的温度过高时，会自动启动风扇工作为电池散热，从而解决高温度环境对电池的影响。
为了实现上述目的，本实用新型技术方案如下：
一种电池散热管理电路，包括风扇、散热开关、温度检测模块、散热供电模块、控制器、电池。风扇经过散热供电模块与太阳能板相连接；散热开关接在风扇与散热供电模块所在的线路上。温度检测模块用于检测电池的温度。控制器根据温度检测模块的检测数据来控制散热开关。
进一步地，该电池散热管理电路还包括充电开关。电池经过充电开关与太阳能板相连接；控制器根据温度检测模块的检测数据来控制充电开关。
进一步地，散热供电模块包含温度保护开关、前级滤波单元、降压单元、后级滤波单元。前级滤波单元的输入端连接太阳能板的正极；前级滤波单元的输出端与降压单元的第一输入端连接；降压单元的输出端输出风扇工作所需的电压；后级滤波单元对降压单元输出的电压进行滤波。降压单元的第二输入端经过温度保护开关接地；温度保护开关根据电池温度来控制降压单元的工作状态。
进一步地，该电池散热管理电路还包括TVS管。TVS管与太阳能板相并联。TVS管用于防止瞬时尖锐脉冲对电路的损害。
进一步地，充电开关包含P沟道MOS管Q3、Q4、NPN型三极管Q17。P沟道MOS管Q3的漏极接太阳能板的正极，P沟道MOS管Q3的源极接P沟道MOS管Q4的漏极；P沟道MOS管Q4的漏极接电池的正极。PNP型三极管Q17的集电极与P沟道MOS管Q3、Q4的栅极分别连接；PNP型三极管Q17的发射极接地；PNP型三极管Q17的基极接收控制器的控制信号。P沟道MOS管Q4用于控制太阳能板对电池充电。P沟道MOS管Q3用于防止电池对太阳能电池板反向放电。
进一步地，充电开关还包含稳压二极管D15、电阻R62、R59、R54。电阻R62为PNP型三极管Q17的基极偏置电阻；PNP型三极管Q17的集电极经过电阻R59与P沟道MOS管Q3、Q4的栅极分别连接。稳压管D15、电阻R54分别并联在P沟道MOS管Q3的栅极与源极之间。
进一步地，散热开关2包含NPN型三极管Q22、P沟道MOS管Q21、电阻R11、R12。P沟道MOS管Q21的栅极经过电阻R11接散热供电模块4的输出端，P沟道MOS管Q21的源极接散热供电模块4的输出端，P沟道MOS管Q21的漏极与风扇1连接。NPN型三极管Q22的集电极经过R12接P沟道MOS管Q21的栅极、发射极接地、基极接收控制器的控制信号。
本实用新型的有益效果：该电路通过温度检测模块感应电池的温度，当电池的温度过高时，会自动通过散热开关启动风扇工作，为电池散热，从而解决高温度环境对电池的影响，提供电池的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型的结构方框示意图。
图2为图1中散热供电模块的结构方框示意图。
图3为本实用新型的电路原理示意图。
其中，图1-图3的附图标记为：风扇1、散热开关2、温度检测模块3、散热供电模块4、充电开关5、控制器6、电池7、TVS管8，温度保护开关41、前级滤波单元42、降压单元43、后级滤波单元44。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。
如图1所示，为本实用新型的结构方框示意图。一种具有电池散热功能的充电电路，包括风扇1、散热开关2、温度检测模块3、散热供电模块4、充电开关5、控制器6、电池7、TVS管8。
风扇1经过散热供电模块4与太阳能板相连接，散热开关2接在风扇1与散热供电模块4所在的线路上；温度检测模块3用于检测电池7的温度。电池7经过充电开关5与太阳能板相连接。控制器6根据温度检测模块3的检测数据来控制散热开关2、充电开关3。TVS管8与太阳能板并联。温度检测模块3检测电池7的温度，并将电池7的温度转化为电信号传送给控制器6。控制器6将电池7的温度与电池7可充电温度做对比分析。风扇1安装在电池7表面。
当温度检测模块3检测到电池7的温度低于电池7允许使用的最高阈值时，控制器6控制散热开关2断开，风扇1不工作。当温度检测模块3检测到电池7的温度高于电池7允许使用的最高阈值时，散热供电模块4输出风扇1所需的工作电压，控制器6控制散热开关2闭合，风扇1工作，为电池7散热。在电池7充电时，当温度检测模块3检测到电池7的温度高于电池7允许充电的最高阈值时，控制器6控制充电开关5断开，太阳能板不为电池7供电；并且控制器6控制散热开关2闭合，散热供电模块4输出风扇1所需的工作电压，风扇1工作，为电池7散热。当温度检测模块3检测到电池7的温度低于电池7允许充电的最高阈值时，控制器6控制充电开关5闭合，太阳能板为电池7供电；并且控制器6控制散热开关2断开，风扇1停止为电池7散热。TVS管8用于消除瞬时尖锐脉冲对电路的损害。
如图2所示，为散热供电模块4的结构方框示意图。
散热供电模块4包含温度保护开关41、前级滤波单元42、降压单元43、后级滤波单元44。前级滤波单元42的输入端连接太阳能板的正极(PV+)；前级滤波单元42的输出端与降压单元43的第一输入端连接；降压单元43的输出端输出风扇1工作所需的电压；后级滤波单元44对降压单元43输出的电压进行滤波。降压单元43的第二输入端经过温度保护开关41接地；温度保护开关41根据电池温度来控制降压单元43的工作状态。
太阳能板的电流通过前级滤波单元42滤波后输入到降压单元43。当温度高于温度保护开关41的阈值时，温度保护开关41触发降压单元43工作，降压单元43为风扇1输出电压。当温度低于温度保护开关41的阈值时，温度保护开关41触使降压单元43停止工作，降压单元43不为风扇1输出电压。
如图3所示，为本实用新型的电路原理示意图。
风扇1包含带有叶扇的电机M1，电机M1带动叶扇旋转为电池7散热。
散热开关2包含NPN型三极管Q22、P沟道MOS管Q21、电阻R11、R12。P沟道MOS管Q21的栅极经过电阻R11接散热供电模块4的输出端，P沟道MOS管Q21的源极接散热供电模块4的输出端，P沟道MOS管Q21的漏极与风扇1连接。NPN型三极管Q22的集电极经过R12接P沟道MOS管Q21的栅极、发射极接地、基极接收控制器6的控制信号(FAN)。
充电开关5包含P沟道MOS管Q3、Q4、NPN型三极管Q17、稳压二极管D15、电阻R62、电阻R59、电阻R54。P沟道MOS管Q3、Q4分别带有寄生二极管。P沟道MOS管Q3的漏极接太阳能板的正极(PV+)，P沟道MOS管Q3的源极接P沟道MOS管Q4的漏极；P沟道MOS管Q4的漏极接电池7的正极(B+)；P沟道MOS管Q3、Q4的栅极相互连接，且栅极的节点经过电阻R59接PNP沟道三极管Q7的集电极；PNP沟道三极管Q7的发射极接地，控制器6经过电阻R62为PNP沟道三极管Q7的基极提供控制信号(ctr_chg)。稳压管D15、电阻R54分别并联在P沟道MOS管Q3的栅极与源极之间。
温度检测模块3包含电阻R28、热敏电阻Rt1。电阻R28一端接5V供电电源(VCC_5V)，另一端经热敏电阻Rt1接地；电阻R28与热敏电阻Rt1的公共节点为温度检测模块3的输出端(T_protection)。
前级滤波单元42包含滤波电容C9；降压单元43包含芯片U1、电阻R19、R13、R14、二极管D1、D2、电容C10；后级滤波单元44包含电感L2、电容C11。芯片U1优先选用的型号为MCP16301H，MCP16301H芯片为一款常用的的降压直流-直流转换芯片。太阳能板的正极(PV+)输出的电压经过电容C9滤波后为芯片U1的第五引脚(VIN)供电，并且进过电阻R19分压后为芯片U1的第四引脚(EN)供电；芯片U1将太阳能板的电压降到12V后经过第六引脚(SW)输出，然后依次经过电感L2、C11滤波后为风扇1提供12V电压。电感L2的输出端经二极管D1接芯片U1的第一引脚(BOOST)；电容C10接在芯片U1的第一引脚(BOOST)与第六引脚(SW)之间。芯片U1的第六引脚(SW)经二极管D2接地、第三引脚(FB)经电阻R14接地、第二引脚(GND)直接接地。
该电路的工作原理为：
当温度高于温度保护开关41的阈值时，温度保护开关41断开，芯片U1的使能端第四引脚(EN)为高电平，此时芯片U1的输出端第四引脚(EN)输出12V电压到直流风扇1。当温度低于温度保护开关41的阈值时，温度保护开关41导通，芯片U1的使能端第四脚(EN)为低电平，芯片U1无电压输出。
温度检测模块3中的热敏电阻Rt1的阻值受电池7的温度的变化而变化，控制器6通过温度检测模块3检测电池7的温度，当电池7的温度接近最高允许使用温度时，控制器6控制散热开关2的IO口将输出高电平到NPN型三极管Q22的基极，NPN型三极管Q22导通，P沟道MOS管Q21栅极为低电平，P沟道MOS管Q21导通，散热供电模块4输出12V电压给直流风扇1，风扇1开始工作，为电池散热。
在电池7处于充电的状态下，当温度检测模块3检测到电池7的温度接近最高允许使用温度时，控制器6控制充电开关5的IO口输出低电平到PNP沟道三极管Q17的基极，此时，P沟道MOS管Q3，Q4截止，太阳能板不为电池7充电。同时，控制器6控制散热开关2，开启风扇1开始工作，为电池散热。当电池7的温度低于最高允许使用温度后，控制器6控制风扇1关闭，并控制充电开关5的IO口输出高电平到PNP沟道三极管Q17的基极，此时，P沟道MOS管Q3，Q4导通，太阳能板为电池7充电。
可以想到的是，在电池7处于放电的状态下，当电池7的温度接近最高允许使用温度时，控制器6控制亦可控制电池7放电的开关闭合，电池7不为负载放电；同时，控制器6控制风扇1开启，为电池散热。当电池7的温度低于最高允许使用温度后，控制器6控制风扇1关闭，并控制电池7为负载供电。
当由于太阳能板环境的变化而导致一些瞬时脉冲出现时，TVS管8将瞬时脉冲接引到地。当瞬时电压超过电路正常的工作电压后，TVS管8将发生雪崩击穿，从而提供给瞬时电流一个超低阻抗的通路，其结果是瞬时电流通过TVS管8被短路到地，从而避开电路中被保护器件，并且在电压回复到正常值之前使得被保护回路一直保持截止状态。而当瞬时脉冲结束以后，TVS管8再自动回复至高阻状态，整个回路又回到正常电压状态。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的基本构思的前提下直接导出或联想到的其它改进和变化均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电池散热管理电路，包括控制器(6)、电池(7)，其特征在于：
还包括风扇(1)、散热开关(2)、温度检测模块(3)、散热供电模块(4)；
所述风扇(1)经过散热供电模块(4)与太阳能板相连接；所述散热开关(2)接在风扇(1)与散热供电模块(4)所在的线路上；
所述温度检测模块(3)用于检测电池(7)的温度；
所述控制器(6)根据温度检测模块(3)的检测数据来控制散热开关(2)。
2.根据权利要求1所述的电池散热管理电路，其特征在于：
还包括充电开关(5)；
所述电池(7)经过充电开关(5)与太阳能板相连接；
所述控制器(6)根据温度检测模块(3)的检测数据来控制充电开关(5)。
3.根据权利要求1所述的电池散热管理电路，其特征在于：
所述散热供电模块(4)包含温度保护开关(41)、前级滤波单元(42)、降压单元(43)、后级滤波单元(44)；
所述前级滤波单元(42)的输入端连接太阳能板的正极(PV+)；所述前级滤波单元(42)的输出端与降压单元(43)的第一输入端连接；降压单元(43)的输出端输出风扇(1)工作所需的电压；后级滤波单元(44)对降压单元(43)输出的电压进行滤波；
降压单元(43)的第二输入端经过温度保护开关(41)接地；温度保护开关(41)根据电池温度来控制降压单元(43)的工作状态。
4.根据权利要求1所述的电池散热管理电路，其特征在于：
还包括TVS管(8)；
所述TVS管(8)与太阳能板相并联；
所述TVS管(8)用于防止瞬时尖锐脉冲对电路的损害。
5.根据权利要求2所述的电池散热管理电路，其特征在于：
所述充电开关(5)包含P沟道MOS管Q3、Q4、NPN型三极管Q17；
P沟道MOS管Q3的漏极接太阳能板的正极(PV+)，P沟道MOS管Q3的源极接P沟道MOS管Q4的漏极；P沟道MOS管Q4的漏极接电池(7)的正极(B+)；
PNP型三极管Q17的集电极分别与P沟道MOS管Q3、Q4的栅极连接；PNP型三极管Q17的发射极接地；PNP型三极管Q17的基极接收控制器(6)的控制信号；
P沟道MOS管Q4用于控制太阳能板对电池(7)充电；
P沟道MOS管Q3用于防止电池(7)对太阳能电池板反向放电。
6.根据权利要求5所述的电池散热管理电路，其特征在于：
所述充电开关(5)还包含稳压二极管D15、电阻R62、R59、R54；
电阻R62为PNP型三极管Q17的基极偏置电阻；PNP型三极管Q17的集电极经过电阻R59与P沟道MOS管Q3、Q4的栅极分别连接；
稳压管D15、电阻R54分别并联在P沟道MOS管Q3的栅极与源极之间。
7.根据权利要求1所述的电池散热管理电路，其特征在于：
散热开关(2)包含NPN型三极管Q22、P沟道MOS管Q21、电阻R11、R12；
P沟道MOS管Q21的栅极经过电阻R11接散热供电模块4的输出端，P沟道MOS管Q21的源极接散热供电模块(4)的输出端，P沟道MOS管Q21的漏极与风扇(1)连接；
NPN型三极管Q22的集电极经过R12接P沟道MOS管Q21的栅极、发射极接地、基极接收控制器(6)的控制信号。
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