CN209719311U - 一种基于太阳能电池的锂离子动力电池加热/充电装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于太阳能电池的锂离子动力电池加热/充电装置，属于锂离子动力电池低温加热与充电技术领域。本实用新型为了解决现有技术中低温环境下锂离子动力电池效率低的问题；本实用新型包括太阳能电池、电池加热/充电装置、DC/DC变换电路、锂离子动力电池、开关电路和加热电路，电池加热/充电装置包括采集电路、传输总线和上位机，太阳能电池通过DC/DC变换电路与锂离子动力电池建立连接，锂离子动力电池通过采集电路连接传输总线，传输总线与上位机建立连接，上位机输出端通过开关电路与加热电路建立连接；本实用新型利用太阳能电池给加热电路提供电能进而对低温下锂电池预热至合适工作温度范围后利用太阳能电池对锂离子动力电池充电。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种锂离子动力电池加热/充电技术，属于锂离子动力电池低温加热与充电技术领域。
背景技术
锂离子电池以其比功率高、能量密度大、自放电率低和贮藏时间长等优点，正逐步取代其他电池成为主要的动力电池。虽然锂离子电池有很多优点，但是在低温下，锂离子电池的充放电性能仍存在较大问题，例如：各种活性物质活跃性降低，电芯电极的反应率低，石墨负极锂离子电池内部各类阻抗大幅增加，电池可用容量减少，输出功率明显下降，这对电动汽车的使用性能影响较大。
发明内容
为了解决现有技术中锂动力电池在低温环境下充放电性能降低的问题，本申请提出了基于太阳能电池的锂离子动力电池加热/充电装置。
一种基于太阳能电池的锂离子动力电池加热/充电装置，包括太阳能电池、电池加热/充电装置、DC/DC变换电路、锂离子动力电池、开关电路和加热电路，电池加热/充电装置包括采集电路、传输总线和上位机，太阳能电池通过DC/DC变换电路与锂离子动力电池建立连接，锂离子动力电池通过采集电路连接传输总线，传输总线与上位机建立连接，上位机输出端通过开关电路与加热电路建立连接。
进一步的，所述采集电路包括电压采集电路、电流采集电路和温度传感器，电压采集电路、电流采集电路和温度传感器的输入端均与锂离子动力电池建立连接，电压采集电路、电流采集电路和温度传感器的输出端均与总线建立连接。
进一步的，所述DC/DC变换电路为Boost升压电路。
进一步的，所述开关电路为MOS开关电路。
进一步的，所述加热电路包括温度控制电路和加热片，加热片包覆在锂离子动力电池表面，所述温度控制电路包括继电器和开关管，开关电路的输出端通过开关管连接继电器，所述太阳能供电电池通过继电器的敞开出点与加热片建立连接。
进一步的，电压采集电路包括依次连接的第一分压电路、管沟隔离电路和稳压电路。
进一步的，电流采集电路包括串联连接电流传感器芯片和第二分压电路。
进一步的，温度传感器使用Pico TC-08。
本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、装置在充电前对锂电池温度、电压和电流进行采集，并将采集数据通过总线送至上位机，上位机根据电池的情况给与开关管电路或DC/DC变换电路打开或关断信号，利用加热电路电池表面进行加热，本实用新型在锂动力电池温度在正常范围数值情况下通过太阳能电池对锂动力电池充电，当锂动力电池温度降低时，通过太阳能电池对加热片供电，加热片对锂动力电池加热，通过清洁能源的太阳能电池对锂动力电池进行充电或加热，保证锂动力电池在北方或其他寒冷环境下也能正常运行。
2、本实用新型采用总线与上位机进行传输，传输效率高、实时性能强，抗干扰能力强，满足现场控制的实时性要求。
3、本实用新型不仅实时采集电池的温度情况，还采集电池的电压和电流情况，进而可以更为全面的掌握电池的当前温度数据、电压数据和电流数据，为后续的锂动力电池的研究提供了更全面的基础数据。
附图说明
图1是本实用新型实施例的整体结构框图；
图2是本实用新型实施例的DC/DC变换电路电路图；
图3是本实用新型实施例的加热电路图；
图4是本实用新型实施例的电压检测电路图；
图5是本实用新型实施例的电流检测电路图；
图6是本实用新型实施例的开关电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的实施例进行进一步描述。
由于在低温下锂电池充电会破坏锂电池性能，且减少锂电池使用寿命，因此解决低温环境中保证锂离子动力电池的性能是本实施例要解决的问题。本实施例的一种基于太阳能电池的锂离子动力电池加热/充电装置，如图1所示，包括太阳能电池、电池加热/充电装置、DC/DC变换电路、锂离子动力电池、开关电路和加热电路，电池加热/充电装置包括采集电路、传输总线和上位机，太阳能电池通过DC/DC变换电路与锂离子动力电池建立连接，传输总线与上位机建立连接，上位机输出端通过开关电路与加热电路建立连接，所述采集电路包括电压采集电路、电流采集电路和温度传感器，电压采集电路、电流采集电路和温度传感器的输入端均与锂离子动力电池建立连接，电压采集电路、电流采集电路和温度传感器的输出端均与总线建立连接。
由于对锂动力电池充电需要有稳定的电压，而太阳能电池提供的电压打不到锂动力电池的需要，因此采用如图2所述的Boost升压电路做为DC/DC变换电路，通过Boost升压电路提高太阳能输出的电压为锂离子动力电池，减小电池损伤，保护电池的性能，延长锂离子动力电池的使用寿命。
本实施例采用的开关电路为MOS开关电路，这种开关电路除了具备基本的开关功能，而且具有可控性好，功耗低的优点，能够满足本申请对于装置灵敏性、可控性和低耗能性的要求。
本实施例的一个重要部件是加热电路，加热电路是直接给锂离子动力电池加热的部分，温度对电池的性能影响很大，外界温度过高或过低等变化都会对锂离子动力电池造成损害，会使其性能变差，因此本实施例的加热电路包括温度控制电路和加热片，加热片包覆在锂离子动力电池表面，加热片与锂离子电池之间安装只有导热硅胶夹层，导热硅胶夹层使热恋通过热传导为锂离子动力电池加热，并且导热硅胶夹层具有良好的保温效果，保持热量长时间的聚集在锂离子动力电池的外部，所述温度控制电路包括继电器和开关管，开关电路的输出端通过开关管连接继电器，所述太阳能供电电池通过继电器的敞开出点与加热片建立连接。
如图4所示，本实施例的电压采集电路包括依次连接的第一分压电路1、光耦隔离电路2和稳压电路3，图中第一分压电路1的电阻R1满足：第一分压电路1输出的电压值U满足：采用的光耦隔离的作用使被隔离的两部分电路之间没有电的直接连接，主要是防止因有电的连接而引起的干扰，稳压电路3的作用是保持输出电压基本不变，以及过压保护，经过电压采样，光耦隔离，经过稳压后，传输到上位机或DSP等元器件进行处理。
如图5所示，本实施例的电流采集电路包括串联连接电流传感器ACS712芯片4和第二分压电路5，电池串联到IA和IB口，Vcc管脚用于芯片ACS712的供电，GND管脚接地，FILTER管脚用于滤波，图中R1、R2和R3构成第二分压电路，第二分压电路5的输出电压U满足：，避免输出电压过高，损坏处理器，如上位机、单片机、DSP等，即ACS712芯片的作用是将采集到的电流信号转换成电压信号，再作为输入信号传给上位机等控制器。
本实施例的工作过程为：当低温环境下锂离子动力电池的温度低于其安全值时，上位机使开关管电路导通，此时太阳能电池对加热电路供电，加热电路对锂离子动力电池进行加热，当锂离子动力电池的温度升高至目标温度后，上位机光端开关电路，加热电路停止工作，当锂离子动力电池的电荷状态低于预设电压值时，表明此时锂离子动力电池的电荷状态低于正常值，此时上位机驱动DC/DC变换电路将太阳能电池的电压升压后对锂动力电池充电；所述温度安全值、目标温度以及锂离子动力电池的正常值可以根据电池本身标注的数值设定。
本实用新型的实施例的上述描述是为了示例和说明的目的而给出的。它们并不是穷举性，也不意于将本实用新型限制于这些精确描述的内容，在上述教导的指引下，还可以有许多改动和变化。这些实施例被选中和描述仅是为了最好解释本实用新型的原理以及它们的实际应用，从而使得本领域技术人员能够更好地在各种实施例中并且使用适合于预期的特定使用的各种改动来应用本实用新型。因此，应当理解的是，本实用新型意欲覆盖在下面权利要求范围内的所有改动和等同。
Claims (7)
1.一种基于太阳能电池的锂离子动力电池加热/充电装置，其特征在于：包括太阳能电池、电池加热/充电装置、DC/DC变换电路、锂离子动力电池、开关电路和加热电路，电池加热/充电装置包括采集电路、传输总线和上位机，太阳能电池通过DC/DC变换电路与锂离子动力电池建立连接，锂离子动力电池通过采集电路连接传输总线，传输总线与上位机建立连接，上位机输出端通过开关电路与加热电路建立连接。
2.根据权利要求1所述一种基于太阳能电池的锂离子动力电池加热/充电装置，其特征在于：所述采集电路包括电压采集电路、电流采集电路和温度传感器，电压采集电路、电流采集电路和温度传感器的输入端均与锂离子动力电池建立连接，电压采集电路、电流采集电路和温度传感器的输出端均与总线建立连接。
3.根据权利要求1所述一种基于太阳能电池的锂离子动力电池加热/充电装置，其特征在于：所述DC/DC变换电路为Boost升压电路。
4.根据权利要求1所述一种基于太阳能电池的锂离子动力电池加热/充电装置，其特征在于：所述开关电路为MOS开关电路。
5.根据权利要求1所述的一种基于太阳能电池的锂离子动力电池加热/充电装置，其特征在于电压采集电路包括依次连接的第一分压电路、管沟隔离电路和稳压电路。
6.根据权利要求1所述的一种基于太阳能电池的锂离子动力电池加热/充电装置，其特征在于电流采集电路包括串联连接电流传感器芯片和第二分压电路。
7.根据权利要求1所述的一种基于太阳能电池的锂离子动力电池加热/充电装置，其特征在于温度传感器使用Pico TC-08。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201920405325.6U CN209719311U (zh) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | 一种基于太阳能电池的锂离子动力电池加热/充电装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201920405325.6U CN209719311U (zh) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | 一种基于太阳能电池的锂离子动力电池加热/充电装置 |
Publications (1)
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| CN201920405325.6U Expired - Fee Related CN209719311U (zh) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | 一种基于太阳能电池的锂离子动力电池加热/充电装置 |
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| CN (1) | CN209719311U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109866652A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-11 | 哈尔滨理工大学 | 一种基于太阳能电池的锂离子动力电池加热/充电装置及方法 |
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2019
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