CN209730879U - 一种快速加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种快速加热装置，包括壳体，加热元件，以及设置在壳体内的控制电路、第一充电接口、整流电路、第一开关以及快速充放电电池；控制电路与整流电路、快速充放电电池及第一开关均连接。本实用新型快速加热装置能够可通过外部电源和/或快速充放电电池进行快速加热液体或其他物体，加热效率大大提升；同时，在室外可通过快速充放电电池单独加热，快速加热且携带方便，大大提升了外出旅游的体验；在室内时，也可以通过充电单元外接外部电源结合快速充放电电池同时加热，加热效率更高。

Description

一种快速加热装置

技术领域

本实用新型涉及快速加热技术领域，尤其涉及一种快速加热装置。

背景技术

随着电池技术的发展，锂离子电池由于其高比能，高电压以及低污染的特性逐渐成为现在的主流产品。锂离子电池的负极材料主要有碳基材料、氮化物、硅基材料、锡基材料、各种新型合金等，其中已经实际应用的主要是碳基材料，其他材料多处于实验室研究阶段。

快速充放电电池(Li4Ti5O12，LTO)是一种用作锂离子电池负极材料-钛酸锂，可与锰酸锂、三元材料或磷酸铁锂等正极材料组成2.4V或1.9V的锂离子二次电池。此外，它还可以用作正极，与金属锂或锂合金负极组成1.5V的锂二次电池。快速充放电电池优势：①安全性高，在极端情况下(针刺、挤压、跌落、火烧等)电池不起火不爆炸；②高低温特性好，在低温情况下优异；③循环寿命超长，循环寿命12000次以上；④充放电快，最高可达8C倍率充放电。

传统的加热装置一般为家用电器，体积较大，且需要插接外部电源；随着时代的发展，人们生活质量的提高，外出旅游、外出郊游的需求越来越大，在旅游或郊游时，需要快速加热水或加热其他食品，传统的加热装置不易携带且加热速度慢，需要接入外部电源，因此不能满足人们的需求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种快速加热装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种快速加热装置，包括壳体，加热元件，以及设置在壳体内的控制电路、第一充电接口、整流电路、第一开关以及快速充放电电池；控制电路与整流电路、快速充放电电池及第一开关均连接；第一充电接口，用于接入第一外部电源且与整流电路连接；整流电路与快速充放电电池连接用于将第一外部电源转换为直流电对快速充放电电池进行快速充电；第一开关与快速充放电电池以及加热元件均连接，用于控制开启/关闭快速充放电电池对加热元件进行快速放电；当控制电路控制第一开关闭合时，快速充放电电池快速放电至加热元件进行快速加热；当控制电路控制第一开关断开时，快速充放电电池断开与加热元件连接进而停止快速加热。

优选的，还包括设置在壳体内的供电保护电路，供电保护电路与控制电路、第一充电接口以及第一开关均连接；当第一充电接口接入第一外部电源时，控制电路控制快速充放电电池给加热元件快速放电和/或第一外部电源通过供电保护电路给加热元件进行放电。

优选的，还包括充电保护电路及逆变器，充电保护电路与整流电路及快速充放电电池均连接，用于对快速充放电电池进行充电保护；逆变器与控制电路、快速充放电电池以及第一开关均连接。

优选的，还包括第二充电接口，第二充电接口与快速充放电电池连接，用于接入第二外部电源对快速充放电电池进行快速充电。

优选的，还包括与控制电路均连接的检测电路及第二开关；检测电路与快速充放电电池连接，用于实时检测快速充放电电池的电量；第二开关输入端与第一充电接口和/或第二充电接口连接、输出端与快速充放电电池连接，用于控制快速充放电电池充电的开启/关闭；当检测电路检测到快速充放电电池的电量高于第二电量阈值时，控制电路控制第二开关断开停止给快速充放电电池充电。

优选的，快速充放电电池为钛酸锂电池或固态锂电池。

优选的，还包括与控制电路连接的温度传感器；当温度传感器检测到待加热容器的温度到达第一温度阈值时，控制电路控制第一开关断开。

优选的，壳体的上顶面为用于放置待加热容器的耐高温隔板，加热元件为线圈盘，加热元件设置在耐高温隔板的内表面；温度传感器为热敏电阻，热敏电阻设置在耐高温隔板的内表面中心位置用于检测待加热容器内的温度。

优选的，温度传感器及加热元件均设置在待加热容器内，加热元件为电阻丝、加热片、加热管、热电偶或水泥电阻，壳体的上顶面具有连接待加热容器的连接器。

优选的，还包括与控制电路连接的显示屏和按键模块，按键模块和显示屏均设于壳体外侧。

实施本实用新型快速加热装置的技术方案，具有以下优点或有益效果：本实用新型快速加热装置能够可通过外部电源和/或快速充放电电池进行快速加热液体或其他物体，加热效率大大提升；同时，在室外可通过快速充放电电池单独加热，快速加热且携带方便，大大提升了外出旅游的体验；在室内时，也可以通过充电单元外接外部电源结合快速充放电电池同时加热，加热效率更高。

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，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，附图中：

图1是本实用新型快速加热装置实施例的第一模块示意图；

图2是本实用新型快速加热装置实施例的第二模块示意图；

图3是本实用新型快速加热装置实施例的第三模块示意图；

图4是本实用新型快速加热装置实施例的第四模块示意图；

图5是本实用新型快速加热装置实施例的第一结构示意图；

图6是本实用新型快速加热装置实施例的第二结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了实施例的一部分，其中描述了实现本实用新型可能采用的各种实施例。应明白，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本实用新型的范围和实质。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

如图1-6示出了本实用新型快速加热装置实施例提供的示意图，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。本实用新型快速加热装置，包括壳体1，加热元件2，以及设置在壳体1内的控制电路5、第一充电接口8、整流电路6、第一开关7以及快速充放电电池4；控制电路5与整流电路6、快速充放电电池4及第一开关7均连接。其中，第一充电接口8，用于接入第一外部电源100且与整流电路6连接；整流电路6与快速充放电电池4连接，用于将第一外部电源100转换为直流电对快速充放电电池4进行快速充电；第一开关7与快速充放电电池以及加热元件2均连接，用于控制开启/关闭快速充放电电池4对加热元件2进行快速放电。

具体的，当控制电路5控制第一开关7闭合时，快速充放电电池4快速放电至加热元件2进行快速加热；当控制电路5控制第一开关7断开时，快速充放电电池4断开与加热元件2连接进而停止快速加热。优选的，控制电路5包括控制芯片及其外围电路，控制芯片可以为STM32F1系列芯片，也可以是MPS的MP2637、致尚微的ZS6300、英集芯的IP5209S等等不同公司不同系列的芯片，在此不做具体限制。第一充电接口8包括但不限于市电接口，外部电源包括但不限于市电，如接入220V电源等。

在本实施例中，快速加热装置还包括设置在壳体1内的供电保护电路10，供电保护电路10与控制电路5、第一充电接口8以及第一开关7均连接；具体的，当第一充电接口8接入第一外部电源100时，控制电路5控制快速充放电电池4给加热元件2快速放电和/或第一外部电源100通过供电保护电路10给加热元件2放电。当需要外出或停电时，可以单独携带快速加热装置，控制电路5控制快速充放电电池4单独快速放电给加热元件2进行快速加热，在有第一外部电源100(如市电)时，可以使用控制电路5选择第一外部电源100直接通过供电保护电路10给加热元件2进行加热，当然，为了更快速更高效加热，可以启用供电保护电路10及快速充放电电池4同时给加热元件2快速加热，可以大大缩短加热时间。

例如，通过供电保护电路10加热一壶水，需要15分钟，通过快速充放电电池4加热同样一壶水需要8分钟，而通过供电保护电路10及快速充放电电池4同时加热同样一壶水就只需要1分钟，大大提高了加热效率，节约用户等待时间。供电保护电路11用于进行温度保护、输入过压保护、输入过流保护、短路保护等，可以采用现有的保护电路或自行设计的电路，在此不做具体限制。

如图4所示，在本实施例中，快速加热装置还包括充电保护电路12及逆变器9，充电保护电路12与整流电路6及快速充放电电池4均连接，用于对所述快速充放电电池4进行充电保护(如短路、过载、过/欠电压、超温等保护功能)；所述逆变器9与控制电路5、快速充放电电池4以及所述第一开关7均连接；具体的，充电保护电路12可以监视快速加热装置的工作情况，及时发现故障并切断故障设备的电源，防止快速充放电电池4在快充快放时发生故障造成器件损坏；其中，充电保护电路12可以采用现有的保护电路或自行设计的电路，在此不做具体限制。快速充放电电池4通过逆变器9与第一开关7连接，逆变器9将快速充放电电池4(电池、蓄电瓶)的直流电转换为交流电(一般为220V，50Hz正弦波)给加热元件2；由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。更为具体的，由于快速充放电电池4能瞬间释放大功率，为了保护加热元件2，特设逆变器9进行相应的保护。

如图2所示，快速加热装置还包括第二充电接口21，所述第二充电接口21与所述快速充放电电池4连接，用于接入第二外部电源200对快速充放电电池4进行快速充电。具体的，第二充电接口21包括但不限于USB接口，第二外部电源200包括但不限于移动电源。即在室外使用时，可以通过移动电源给快速充放电电池4进行快速充电，进一步延长快速充放电电池4的使用时间。如图3所示，第二充电接口21还可以与第二开关19输入端连接，进而可以通过第二开关19来控制对快速充放电电池4的充电管理。

在本实施例中，快速加热装置还包括与控制电路5均连接的检测电路18及第二开关19；检测电路18与快速充放电电池4连接，用于实时检测快速充放电电池4的电量；第二开关19输入端与第一充电接口8和/或第二充电接口21连接、输出端与快速充放电电池4连接，用于控制快速充放电电池4充电的开启/关闭。具体的，当检测电路18检测到快速充放电电池4的电量高于第二电量阈值时，控制电路5控制第二开关19断开停止给快速充放电电池4充电；优选的，第二电量阈值为90％-100％。

在本实施例中，快速充放电电池4为钛酸锂电池或固态锂电池，也可以是其他具有高充放电倍率的电池；钛酸锂电池，是一种锂离子二次电池。负极材料选用钛酸锂，正极材料选用三元、磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂和镍酸锂等，组成电压2.4V或1.9V的锂离子二次电池。充放电倍率，是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它在数据值上等于电池额定容量的倍数，通常以字母C表示。

电池荷电状态(State of Charge，SOC)，也叫剩余电量，代表的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余可放电电量与其完全充电状态的电量的比值，常用百分数表示。其一般用一个字节也就是两位的十六进制表示(取值范围为0～100)，含义是剩余电量为0％～100％，当SOC＝0时表示电池放电完全，当SOC＝100％时表示电池完全充满。

在本实施例中，快速加热装置还包括与控制电路5连接的温度传感器17；当温度传感器17检测到待加热容器的温度到达第一温度阈值时，控制电路5控制第一开关7断开。其中，第一温度阀值可以根据客户的需要或者加热不同的物体设置不同的阈值。优选的，如水的第一温度阈值为90-100℃，如食物的可以是40-50℃等等，具体在此不做限制。

在本实施例中，快速加热装置还包括与控制电路5连接的显示屏15和按键模块14，按键模块14和显示屏15均设于壳体1外侧。具体的，显示屏15用于显示温度信息，按键模块14包括温度调节按键，用于调节第一温度阀值。更为具体的，按键模块14还可以包括开关按键，如开关按键用于操作整个加热装置的开关，或者与第一开关、第二开关连接，实现手动操作第一开关和第二开关等等，具体在此做进一步限制。

如图4所示，在本实施例中，壳体1的上顶面为用于放置待加热容器的耐高温隔板，加热元件2为线圈盘，加热元件2设置在耐高温隔板的内表面；温度传感器17为热敏电阻，热敏电阻设置在耐高温隔板的内表面中心位置用于检测待加热容器的温度。

具体的，加热元件2采用电磁式发热，壳体1的上顶面为用于放置待加热容器的耐高温隔板，加热元件2为设置在耐高温隔板的内表面的线圈盘，待加热容器底部设置用不锈钢板等导磁金属支撑的导热盘，线圈盘通电后，产生磁场，导热盘发热，对待加热容器内的食物或水进行加热。

实施例二：

与实施例一相同部分内容在此不做赘述，不同之处在于，温度传感器17及加热元件2均设置在待加热容器内，加热元件2为电阻丝、加热片、加热管、热电偶或水泥电阻，壳体1的上顶面具有连接待加热容器的连接器20。

如图5所示，具体的，加热元件2采用电阻式加热，温度传感器17及加热元件2均设置在待加热容器内，加热元件2为电阻丝、加热片、加热管、热电偶或水泥电阻，快速加热装置通过连接器20与待加热容器电连接给待加热容器内的温度传感器17及加热元件2供电，通电后，电阻丝、加热片、加热管、热电偶或水泥电阻发热对待加热容器内的食物或水进行加热。电阻加热是最简单(也是最老的)基于电力的加热方法，可加热金属、熔融金属或非金属，效率几乎可达到100％，同时工作温度可达到2000℃。故而可应用于高温加热，也可应用于低温加热。由于其可控性和快速升温的特性，电阻加热应用于从加热熔融金属到加热食物的方方面面。更为具体的，待加热容器可以是电水壶、电热锅、奶瓶、饭盒等等，在此不做具体限制。

本实用新型快速加热装置能够可通过外部电源和/或快速充放电电池进行快速加热液体或其他物体，加热效率大大提升；同时，在室外可通过快速充放电电池单独加热，快速加热且携带方便，大大提升了外出旅游的体验；在室内时，也可以通过充电单元外接外部电源结合快速充放电电池同时加热，加热效率更高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种快速加热装置，其特征在于，包括壳体(1)，加热元件(2)，以及设置在所述壳体(1)内的控制电路(5)、第一充电接口(8)、整流电路(6)、第一开关(7)以及快速充放电电池(4)；所述控制电路(5)与所述整流电路(6)、快速充放电电池(4)及第一开关(7)均连接；

所述第一充电接口(8)，用于接入第一外部电源(100)且与所述整流电路(6)连接；所述整流电路(6)与所述快速充放电电池(4)连接用于将所述第一外部电源(100)转换为直流电对所述快速充放电电池(4)进行快速充电；所述第一开关(7)与所述快速充放电电池(4)以及所述加热元件(2)均连接，用于控制开启/关闭所述快速充放电电池(4)对所述加热元件(2)进行快速放电；

当所述控制电路(5)控制所述第一开关(7)闭合时，所述快速充放电电池(4)快速放电至所述加热元件(2)进行快速加热；当所述控制电路(5)控制所述第一开关(7)断开时，所述快速充放电电池(4)断开与所述加热元件(2)连接进而停止快速加热。

2.根据权利要求1所述的快速加热装置，其特征在于，还包括设置在所述壳体(1)内的供电保护电路(10)，所述供电保护电路(10)与所述控制电路(5)、所述第一充电接口(8)以及所述第一开关(7)均连接；

当所述第一充电接口(8)接入所述第一外部电源(100)时，所述控制电路(5)控制所述快速充放电电池(4)给所述加热元件(2)快速放电和/或所述第一外部电源(100)通过所述供电保护电路(10)给所述加热元件(2)进行放电。

3.根据权利要求1所述的快速加热装置，其特征在于，还包括充电保护电路(12)及逆变器(9)，所述充电保护电路(12)与所述整流电路(6)及所述快速充放电电池(4)均连接，用于对所述快速充放电电池(4)进行充电保护；

所述逆变器(9)与所述控制电路(5)、所述快速充放电电池(4)以及所述第一开关(7)均连接。

4.根据权利要求3所述的快速加热装置，其特征在于，还包括第二充电接口(21)，所述第二充电接口(21)与所述快速充放电电池(4)连接，用于接入第二外部电源(200)对所述快速充放电电池(4)进行快速充电。

5.根据权利要求4所述的快速加热装置，其特征在于，还包括与所述控制电路(5)均连接的检测电路(18)及第二开关(19)；

所述检测电路(18)与所述快速充放电电池(4)连接，用于实时检测所述快速充放电电池(4)的电量；

所述第二开关(19)输入端与所述第一充电接口(8)和/或所述第二充电接口(21)连接、输出端与所述快速充放电电池(4)连接，用于控制所述快速充放电电池(4)充电的开启/关闭；

当所述检测电路(18)检测到所述快速充放电电池(4)的电量高于第二电量阈值时，所述控制电路(5)控制所述第二开关(19)断开停止给所述快速充放电电池(4)充电。

6.根据权利要求1所述的快速加热装置，其特征在于，所述快速充放电电池(4)为钛酸锂电池或固态锂电池。

7.根据权利要求1-6任一项所述的快速加热装置，其特征在于，还包括与所述控制电路(5)连接的温度传感器(17)；

当所述温度传感器(17)检测到待加热容器的温度到达第一温度阈值时，所述控制电路(5)控制所述第一开关(7)断开。

8.根据权利要求7所述的快速加热装置，其特征在于，所述壳体(1)的上顶面为用于放置所述待加热容器的耐高温隔板，所述加热元件(2)为线圈盘，所述加热元件(2)设置在所述耐高温隔板的内表面；

所述温度传感器(17)为热敏电阻，所述热敏电阻设置在所述耐高温隔板的内表面中心位置用于检测待加热容器内的温度。

9.根据权利要求7所述的快速加热装置，其特征在于，所述温度传感器(17)及加热元件(2)均设置在所述待加热容器内，所述加热元件(2)为电阻丝、加热片、加热管、热电偶或水泥电阻，所述壳体(1)的上顶面具有连接所述待加热容器的连接器(20)。

10.根据权利要求8或9所述的快速加热装置，其特征在于，还包括与所述控制电路(5)连接的显示屏(15)和按键模块(14)，所述按键模块(14)和所述显示屏(15)均设于所述壳体(1)外侧。