CN207303302U - 一种电池加热电路、电池和无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种电池加热电路、电池和无人机，电池加热电路包括加热装置、温度采集模块、微控制器、开关模块、电池管理模块、电池的正输出端、负输出端和通信端，开关模块的一端与正输出端连接，另一端与电池的正极连接，加热装置与开关模块连接，温度采集模块与微控制器连接，微控制器与开关模块连接；电池管理模块分别与通信端和微控制器连接，在电池温度低于阈值，且电池管理模块检测到电池与充电器连接时，微控制器控制开关模块连接充电器和加热装置，由充电器对加热装置供电，解决了锂电池电量耗尽需要充电时，不能有效地对锂电池加热的问题，使得锂电池电量耗尽时可以先通过充电器对锂电池加热，可以有效保证锂电池的寿命。

Description

一种电池加热电路、电池和无人机

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池加热电路、电池和无人机。

背景技术

随着无人机技术的快速发展，尤其是电动无人机由于使用清洁能源而被广泛应用。锂电池由于具有高储存能量密度、使用寿命长、额定电压高、高功率承受力和放电能量强等优点，成为电动无人机电池的首选。

目前锂电池在低温环境下，尤其是在0℃以下低温环境中，其工作性能较差，例如低温中锂电池的放电能力和工作电压都会降低，并且在低温情况下对锂电池充电会降低锂电池的寿命，上述缺点使得锂电池应用受到了限制。当前降低锂电池在低温环境下使用受限，一方面可以更改锂电池化学配方提高低温性能，这会造成投入大量研发经费，另一方面是在锂电池组内部增加加热装置，利用锂电池的电能对锂电池加热，这种方法结构简单，成本较低，但是这会造成锂电池使用的时长变短，并且在锂电池电量耗尽需要充电时，并不能有效地对锂电池进行加热。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种电池加热电路、电池和无人机。

一方面，本实用新型实施例提供了一种电池加热电路，包括加热装置、温度采集模块、微控制器、开关模块、电池管理模块、电池的正输出端、负输出端和通信端；

所述开关模块的一端与所述正输出端连接，另一端与电池的正极连接，所述电池的负极与所述负输出端连接，在所述开关模块导通时，所述电池通过所述正输出端和负输出端对外放电，或者充电；

所述温度采集模块与所述微控制器连接，用于采集所述电池的温度值并发送至所述微控制器；

所述微控制器的信号输出端与所述开关模块连接，用于根据所述电池的温度值控制所述开关模块的导通或者截止；

所述加热装置的一端与所述开关模块连接，另一端与所述电池的负极连接，在所述开关模块导通或者截止时，从所述电池或者从与所述正输出端、负输出端连接的外部电源获取电源，以对所述电池加热或者停止加热；

所述电池管理模块分别与所述通信端和所述微控制器连接，用于获取电池信息并发送至所述通信端，或者从所述通信端获取通信信息并发送至所述微控制器。

可选地，所述开关模块包括第一开关、第二开关；

所述第一开关的一端与所述正输出端连接，所述第一开关的另一端与所述电池的正极连接，所述第一开关的控制端与所述微控制器连接；

所述第二开关的一端与所述正输出端连接，所述第二开关的另一端与所述加热装置连接，所述第二开关的控制端与所述微控制器连接；

在所述微控制接收到的电池的温度值低于阈值，且所述电池处于充电时，所述微控制控制所述第一开关截止，所述第二开关导通，以导通所述正输出端的外部电源和所述加热装置，以对所述电池进行加热；在所述电池的温度高于阈值时，所述微控制器控制所述第二开关截止，所述第一开关导通，以使得所述加热装置停止加热，所述外部电源对所述电池进行充电。

可选地，所述开关模块还包括第三开关；

所述第三开关的一端与所述电池的正极连接，所述第三开关的另一端与所述加热装置连接，所述第三开关的控制端与所述微控制器连接；

在所述微控制接收到的电池的温度值低于阈值，且所述电池对外放电时，所述微控制控制所述第一开关和第二开关截止，所述第三开关导通，以导通所述电池的正极和所述加热装置，以对所述电池进行加热；在所述电池的温度高于阈值时，所述微控制器控制所述第二开关和所述第三开关截止，所述第一开关导通，以导通电池的正极和所述正输出端，所述电池对外放电。

可选地，所述第一开关、第二开关和第三开关为电子开关。

可选地，所述第一开关、第二开关和第三开关为MOS管。

可选地，所述加热装置为加热片或者加热膜。

另一方面，本实用新型实施例提供了一种电池，所述电池包括电芯以及本实用新型提供的任一项所述的电池加热电路。

可选地，所述电池加热电路的开关模块与所述电芯的正极连接，所述电池加热电路的负输出端与所述电芯的负极连接。

可选地，所述电池包括至少一个电芯。

又一方面，本实用新型实施例提供了一种无人机，所述无人机包括本实用新型提供的任一项所述的电池，所述电池的正输出端、负输出端与所述无人机的用电设备电连接，所述电池的通信端与所述无人机的通信系统连接。

本实用新型实施例的电池加热电路，包括加热装置、温度采集模块、微控制器、开关模块、电池管理模块、电池的正输出端、负输出端和通信端，开关模块的一端与正输出端连接，另一端与电池的正极连接，电池的负极与负输出端连接；加热装置的一端与开关模块连接，另一端与电池的负极连接；温度采集模块与微控制器连接，微控制器的信号输出端与开关模块连接；电池管理模块分别与通信端和微控制连接，在电池温度低于阈值时，电池管理模块检测到电池与充电器连接时，可以通过微控制器控制开关模块连接充电器和加热装置，由充电器对加热装置供电，解决了锂电池电量耗尽需要充电时，不能有效地对锂电池加热的问题，使得锂电池电量耗尽时可以先通过充电器对锂电池加热，可以有效保证锂电池的寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的一种电池加热电路的示意图；

图2是本实用新型实施例的一种电池加热电路的另一示意图；

图3是本实用新型实施例的一种电池加热电路的控制流程图；

图4是本实用新型实施例的一种电池加热电路的又一示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型实施例的电池加热电路，包括加热装置2、温度采集模块3、微控制器4、开关模块5、电池管理模块9、电池1的正输出端6、负输出端7和通信端8。

开关模块5的一端与正输出端6连接，另一端与电池1的正极连接，电池1的负极与负输出端7连接，在开关模块5导通时，电池1通过正输出端6和负输出端7对外放电，或者充电。

温度采集模块3与微控制器4连接，温度采集模块3可以采集电池1的温度值并发送至与之连接的微控制器4。

微控制器4的信号输出端与开关模块5连接，微控制器4可以根据电池1的温度值控制开关模块5的导通或者截止。

加热装置2和温度采集模块3位于电池1内部，加热装置2的一端与开关模块5连接，另一端与电池1的负极连接，在开关模块5导通或者截止时，从电池1或者从与所述正输出端6、负输出端7连接的外部电源获取电源，以对电池1加热或者停止加热。电池管理模块9分别与通信端8和微控制器4连接，用于获取电池信息并发送至通信端8，或者从通信端8获取通信信息并发送至微控制器4。

具体而言，本实用新型实施例的所指的电池1可以包括多个电芯，多个电芯可以是串联或者并联形式组成一个电池，还可以是多个电芯先通过串联或者并联的形式构成一个电池包，然后多个电池包串联或者并联组成一个电池1。

加热装置2可以是加热片或者加热膜，例如可以是陶瓷加热片、电阻丝、导电硅胶加热膜、石墨烯加热膜等等，加热片和加热膜相对于传统的光辐射加热具有体积小和加热效率高等优点，不会造成电池1的体积臃肿。

温度采集模块3可以是温度传感器，例如可以是热敏电阻温度传感器。

本实用新型实施例中，电池1可以包括多个电芯，则加热装置2和温度传感器可以位于多个电芯之间，例如，可以位于并联或者串联的两个电芯之间。

在实际应用中，多个电芯串联或者并联后，具有一个正极和负极，该正极可以通过开关模块5与电池的正输出端6连接，电芯的负极与电池的负输出端7连接。

对于一个电池，其输出端同时也是充电器的输出端，并且电池具有与充电器通信的通信端8，优选地，正输出端6、负输出端7和通信端8可以集成为一个接口，电池通过该接口可以与外部设备通信、充电和放电。具体而言，电池管理模块9与通信端8连接，以检测电池1是否与充电器等外部充电设备连接，例如电池管理模块9可以检测通信端8的电压，以确定是否有外部充电设备连接电池1，并将连接状态通知与之连接的微控制器4。

在本实用新型实施例中，当温度采集模块3采集到电池1的温度低于阈值时，与之连接的微控制器4通过电池管理模块9确定电池1是否通过正输出端6、负输出端7与充电器连接，如果电池1与充电器连接，微控制器4通过信号输出端输出控制信号至开关模块5，控制开关模块5连接正输出端6和加热装置2，通过充电器对加热装置2供电以对电池1进行加热，当电池1的温度大于预设值时，微控制器4控制开关模块5断开正输出端6与加热装置2的连接，停止对电池1进行加热，同时连接正输出端6与电池1的正极，以对电池1进行充电，可以实现在电池温度低于预设值时，先通过充电器对电池进行加热至温度高于预设值，然后再进行充电，解决了电池电量低且处于低温状态无法对电池进行加热时，对电池充电损害电池，造成电池寿命缩短的问题，可以有效保证锂电池的寿命。

如图2所示，在本实用新型的一种优选实施例中，开关模块5包括第一开关S1、第二开关S2。

其中，第一开关S1的一端与正输出端6连接，第一开关S1的另一端与电池1的正极连接，第一开关S1的控制端与微控制器4连接。

第二开关S2的一端与正输出端6连接，第二开关S2的另一端与加热装置2连接，第二开关S2的控制端与微控制器4连接。

本优选实施例中，第一开关S1和第二开关S2可以是电子开关，例，第一开关S1接收到不同的脉冲信号时，可以实现导通或者截止，第二开关S2在接收到不同的电平信号时，可以实现导通或者截止，例如第二开关S2可以是MOS管(金属氧化物半导体场效应晶体管，metal oxide semiconductor)，微控制器4在接收到温度采集模块3采集到的温度值低于阈值，并且电池管理模块9检测到电池1与充电器连接时，控制第二开关S2导通，第一开关S1截止，实现充电器先对加热装置2供电，当接收到温度采集模块3采集到的温度值高于预设值时，微控制器4控制第一开关S1导通，第二开关S2截止，实现充电器对电池1充电，即电池充电时，如果电池处于低温状态，先通过充电器对电池进行加热，解决了电池电量低且处于低温状态无法对电池进行加热时，对电池充电损害电池，造成电池寿命缩短的问题，可以有效保证锂电池的寿命。

为了使本领域技术人员更清晰的理解本实用新型实施例，以下结合附图3对本实用新型实施例的充电和加热过程进行说明。

如图3所示，本实用新型实施例的控制流程包括：

S0，开始；

S1，电池开机；

S2，检测电池温度；

S3，检测电池是否连接充电器，若是，执行S4，若否，执行S7；

S4，判断电池温度是否低于阈值；若是执行S5，若否执行S6；

S5，控制开关模块连接正输出端和加热装置；

S6，控制开关模块连接正输出端和电池；

S7，结束。

以上图3对电池温度低于预设值需要充电时的控制流程进行了说明，如果电池处于低温状态，先通过充电器对电池进行加热，解决了电池电量低且处于低温状态无法对电池进行加热时，对电池充电损害电池，造成电池寿命缩短的问题，可以有效保证锂电池的寿命。

如图4所示，在本实用新型的另一优选实施例中，开关模块5还包括第三开关S3，第三开关S3的一端与电池1的正极连接，第三开关S3的另一端与加热装置2连接，第三开关S3的控制端与微控制器4连接。

在电池的使用过程中，电池有可能处于低温状态，例如无人机在较为寒冷的户外进行植保、测绘等作业时，如果电池的温度低于预设值，将会影响到电池的放电能力和输出电压，有可能造成无人机停机。

为了避免上述问题，微控制器4在接收到温度采集模块3采集到的温度值低于阈值，并且电池管理模块9检测到电池1未与充电器连接时，控制第三开关S3导通，第一开关S1和第二开关S2截止，实现利用电池本身的电能对加热装置2供电，以实现对电池进行加热，当接收到温度采集模块3采集到的温度值高于阈值时，微控制器4控制第二开关S2和第三开关S3截止，第一开关S1导通，保证了电池在合适的温度范围内放电，保证了电池放电能力和输出电压的稳定性。

本实用新型实施例的电池加热电路，包括加热装置、温度采集模块、微控制器、开关模块、电池管理模块、电池的正输出端、负输出端和通信端，开关模块的一端与正输出端连接，另一端与电池的正极连接，电池的负极与负输出端连接；加热装置的一端与开关模块连接，另一端与电池的负极连接；温度采集模块与微控制器连接，微控制器的信号输出端与开关模块连接；电池管理模块分别与通信端和微控制连接，在电池温度低于阈值时，电池管理模块检测到电池与充电器连接时，可以通过微控制器控制开关模块连接充电器和加热装置，由充电器对加热装置供电，解决了锂电池电量耗尽需要充电时，不能有效地对锂电池加热的问题，使得锂电池电量耗尽时可以先通过充电器对锂电池加热，可以有效保证锂电池的寿命。

本实用新型实施例还提供了一种电池，该电池包括电芯以及本实用新型实施例提供的电池加热电路，所述电池加热电路的开关模块与所述电芯的正极连接，所述电池加热电路的负输出端与所述电芯的负极连接。

优选地，所述电池包括至少一个电芯。

本实用新型实施例还提供了一种无人机，该无人机包括本实用新型实施例提供的电池，电池的正输出端、负输出端与无人机的用电设备电连接，电池的通信端与无人机的通信系统连接。

尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电池加热电路，其特征在于，包括加热装置、温度采集模块、微控制器、开关模块、电池管理模块、电池的正输出端、负输出端和通信端；

所述开关模块的一端与所述正输出端连接，另一端与电池的正极连接，所述电池的负极与所述负输出端连接，在所述开关模块导通时，所述电池通过所述正输出端和负输出端对外放电，或者充电；

所述温度采集模块与所述微控制器连接，用于采集所述电池的温度值并发送至所述微控制器；

所述微控制器的信号输出端与所述开关模块连接，用于根据所述电池的温度值控制所述开关模块的导通或者截止；

所述加热装置的一端与所述开关模块连接，另一端与所述电池的负极连接，在所述开关模块导通或者截止时，从所述电池或者从与所述正输出端、负输出端连接的外部电源获取电源，以对所述电池加热或者停止加热；

所述电池管理模块分别与所述通信端和所述微控制器连接，用于获取电池信息并发送至所述通信端，或者从所述通信端获取通信信息并发送至所述微控制器。

2.根据权利要求1所述的电池加热电路，其特征在于，所述开关模块包括第一开关、第二开关；

所述第一开关的一端与所述正输出端连接，所述第一开关的另一端与所述电池的正极连接，所述第一开关的控制端与所述微控制器连接；

所述第二开关的一端与所述正输出端连接，所述第二开关的另一端与所述加热装置连接，所述第二开关的控制端与所述微控制器连接；

在所述微控制接收到的电池的温度值低于阈值，且所述电池处于充电时，所述微控制控制所述第一开关截止，所述第二开关导通，以导通所述正输出端的外部电源和所述加热装置，以对所述电池进行加热；在所述电池的温度高于阈值时，所述微控制器控制所述第二开关截止，所述第一开关导通，以使得所述加热装置停止加热，所述外部电源对所述电池进行充电。

3.根据权利要求2所述的电池加热电路，其特征在于，所述开关模块还包括第三开关；

所述第三开关的一端与所述电池的正极连接，所述第三开关的另一端与所述加热装置连接，所述第三开关的控制端与所述微控制器连接；

在所述微控制接收到的电池的温度值低于阈值，且所述电池对外放电时，所述微控制控制所述第一开关和第二开关截止，所述第三开关导通，以导通所述电池的正极和所述加热装置，以对所述电池进行加热；在所述电池的温度高于阈值时，所述微控制器控制所述第二开关和所述第三开关截止，所述第一开关导通，以导通电池的正极和所述正输出端，所述电池对外放电。

4.根据权利要求2或3所述的电池加热电路，其特征在于，所述第一开关、第二开关和第三开关为电子开关。

5.根据权利要求4所述的电池加热电路，其特征在于，所述第一开关、第二开关和第三开关为MOS管。

6.根据权利要求1所述的电池加热电路，其特征在于，所述加热装置为加热片或者加热膜。

7.一种电池，其特征在于，所述电池包括电芯以及如权利要求1-6任一项所述的电池加热电路。

8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述电池加热电路的开关模块与所述电芯的正极连接，所述电池加热电路的负输出端与所述电芯的负极连接。

9.根据权利要求7或8所述的电池，其特征在于，所述电池包括至少一个电芯。

10.一种无人机，其特征在于，所述无人机包括如权利要求7-9任一项所述的电池，所述电池的正输出端、负输出端与所述无人机的用电设备电连接，所述电池的通信端与所述无人机的通信系统连接。