CN211088457U - 一种自检双开关锂电池应急电源低温加热电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自检双开关锂电池应急电源低温加热电路，包括：电源电路、温度检测电路、保护电路、主控模块和与所述主控模块依次连接的开关控制电路、加热电路以及故障检测电路；所述温度检测电路与所述主控模块连接，并将检测到的温度信号传输至所述主控模块，所述主控模块根据所述温度信号控制所述开关控制电路导通，进而使所述加热电路与所述电源电路导通进行加热；所述主控模块与所述开关控制电路之间连接有所述保护电路。本实用新型一种自检双开关锂电池应急电源低温加热电路，保证了低温环境下锂电池的正常使用，并且具有很好的安全性能。

Description

一种自检双开关锂电池应急电源低温加热电路

技术领域

本实用新型涉及锂电池领域，特别涉及一种自检双开关锂电池应急电源低温加热电路。

背景技术

锂电池作为新能源的代表，在很多领域得到广泛应用。但由于锂电池材料的固有特性，导致它对使用环境温度的要求非常苛刻，目前很难做到低温能正常放电。锂电池在低温下实际放电性能远远低于常温下的放电性能，而且是随着温度下降而下降。

低温环境下，电池充电也有一定的风险。因为随着温度的降低，石墨负极的动力学特性进步一变差，充电过程中，负极的电化学极化明显加剧，析出的金属锂容易形成锂枝晶，穿破隔膜并导致正负极短路。低温下正极材料活性降低，使得能够发生移动带来放电电流的锂离子数量下降，是容量下降的根本原因。因此，在低温环境下如何提高锂电池包温度以保证锂电池包正常充放电，保证锂电池包正常使用，成为当前需要解决的问题。市面上已经存在一些能够对锂电池进行加热的装置及其控制电路，但在安全性上都存在着一定的缺陷，一旦出现元器件短路，导致加热装置一直处于加热状态，容易出现事故，具有很大的危险性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是提供一种自检双开关锂电池应急电源低温加热电路，以克服锂电池加热电路安全性能低以及低温环境下锂电池容量下降、且不能正常充放电的问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种自检双开关锂电池应急电源低温加热电路，包括：电源电路、温度检测电路、保护电路、主控模块和与所述主控模块依次连接的开关控制电路、加热电路以及故障检测电路；所述温度检测电路与所述主控模块连接，并将检测到的温度信号传输至所述主控模块，所述主控模块根据所述温度信号控制所述开关控制电路导通，进而所述加热电路与所述电源电路导通进行加热；所述主控模块与所述开关控制电路之间连接有所述保护电路，当所述主控模块错误发出加热信号，所述保护电路使所述开关控制电路不导通，所述加热电路不工作；当电路中元器件出现故障，所述故障检测电路将检测信号传输至所述主控模块，所述主控模块根据所述检测信号切断所述电源电路并发出故障警报指示。

进一步的，所述开关控制电路包括高端开关电路和低端开关电路；所述高端开关电路包括三极管Q2和MOS管Q1，所述三极管Q2的基极与发射极之间连接有相互串联的电阻R6和电阻R8，所述电阻R6和所述电阻 R8的公共端连接至所述主控模块的输出端，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极通过电阻R3与所述MOS管Q1的栅极连接，所述MOS管Q1的源极连接至电源PV+端，所述MOS管Q1的源极与栅极之间并联有电容C1和电阻R2，所述MOS管Q1的漏极连接至所述加热电路的一端；所述低端开关电路包括MOS管Q3，所述MOS管Q3的栅极通过电阻R7连接至所述电阻R6和电阻RH1的公共端，所述MOS管Q3的漏极连接至所述加热电路的另一端，所述MOS管Q3的源极接地。所述主控模块的输出端能够输出高电平，通过所述电阻RH1和所述电阻R6使所述三极管Q2导通，同时通过所述电阻RH1和所述电阻R7使所述MOS管 Q3导通；所述三极管Q2导通之后，所述电源PV+端经所述电阻R2、所述电阻R3和所述三极管Q2到地端形成通路，并驱动所述MOS管Q1导通；所述电源PV+端经过所述MOS管Q1、所述加热电路和所述MOS管 Q3到地端形成通路，所述加热电路开始加热。

进一步的，所述温度检测电路包括热敏电阻RT1、热敏电阻RT2和热敏电阻RT3，所述热敏电阻RT2和所述热敏电阻RT3均与所述主控模块连接。所述热敏电阻RT2和所述热敏电阻RT3用于对电池温度进行实时监控，当电池温度低于0度时，所述主控模块控制输出端输出高电平，所述加热电路开始加热；当电池温度加热至5度时，所述主控模块控制输出端输出低电平，所述加热电路停止加热。

进一步的，所述保护电路包括三极管Q4，所述三极管Q4的基极通过所述热敏电阻RT1连接至所述主控模块的输出端，所述三极管Q4的集电极通过电阻RH1连接至所述主控模块的输出端，所述三极管Q4的发射极接地，所述三极管Q4的基极与发射极之间连接有电阻RH2。当电池温度高于15度，而所述主控模块又错误的将输出端输出高电平时，所述热敏电阻RT1电阻阻值减小，使所述三极管Q4导通，将所述三极管Q2和所述 MOS管Q3均短路掉，从而进行保护电路。

进一步的，所述加热电路包括加热片H1，所述加热片H1为电阻丝式加热。

进一步的，所述故障检测电路包括二极管D1、电阻R1、电阻R5和电阻R4，所述二极管D1的正极与所述电源PV+端连接，所述二极管D1的负极通过电阻R1与所述MOS管Q1的漏极连接；所述电阻R5和所述电阻R4相互串联并连接在所述加热电路与地端之间；所述电阻R5和所述电阻R4的公共端与所述主控模块的输入端连接。当所述MOS管Q1或者所述MOS管Q3出现短路情况，或者所述加热片H1出现故障，所述主控模块的输入端检测到信号与正常状态下的信号有差别，所述主控模块切断所述电源电路并发出故障警报指示。

(三)有益效果

本实用新型一种自检双开关锂电池应急电源低温加热电路，能够在低温下，通过控制开关控制电路的导通，使加热片开始工作，对锂电池进行加热，使锂电池在低温环境下依然能够正常进行充放电，保证了锂电池的正常使用；同时，电路中还设置有保护电路和故障检测电路，当主控模块发出错误加热信号或者电路中元器件出现故障时，能够对电路进行保护，防止意外发生，保证了电路的安全性。

附图说明

图1为本实用新型一种自检双开关锂电池应急电源低温加热电路的示意框图；

图2为本实用新型一种自检双开关锂电池应急电源低温加热电路的电路原理图。

具体实施方式

参阅图1，本实用新型提供一种自检双开关锂电池应急电源低温加热电路，包括：电源电路、温度检测电路、保护电路、主控模块和与主控模块依次连接的开关控制电路、加热电路以及故障检测电路；温度检测电路与主控模块连接，并将检测到的温度信号传输至主控模块，主控模块根据温度信号控制开关控制电路导通，进而加热电路与电源电路导通进行加热。加热电路包括加热片H1，加热片H1安装在锂电池包上，用于给锂电池包进行加热。开关控制电路包括高端开关电路和低端开关电路；高端开关电路包括三极管Q2和MOS管Q1，三极管Q2的基极与发射极之间连接有相互串联的电阻R6和电阻R8，电阻R6和电阻R8的公共端通过电阻RH1 连接至主控模块的输出端，电阻R6起到限流的作用，可以限制三极管Q2 的基极电流；电阻R8的作用是固定电平；三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极通过电阻R3与MOS管Q1的栅极连接。MOS管Q1的源极连接至电源PV+端，MOS管Q1的源极与栅极之间并联有电容C1和电阻R2，电阻R2两端分压得到的电压能够使得MOS管Q1导通；MOS管 Q1的漏极连接至加热片H1的一端。低端开关电路包括MOS管Q3，MOS 管Q3的栅极通过电阻R7连接至电阻R6和电阻RH1的公共端，MOS管 Q3的漏极连接至加热片H1的另一端，MOS管Q3的源极接地。电阻R7 起到限流的作用，可以限制MOS管Q3的栅极电流。

其中，温度检测电路包括热敏电阻RT1、热敏电阻RT2和热敏电阻 RT3，热敏电阻RT2和热敏电阻RT3均与主控模块连接。热敏电阻RT2和热敏电阻RT3均贴敷在锂电池包上，用于实时感应锂电池包温度。主控模块与开关控制电路之间连接有保护电路，保护电路包括三极管Q4，三极管 Q4的基极通过热敏电阻RT1连接至主控模块的输出端，三极管Q4的集电极通过电阻RH1连接至主控模块的输出端，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极与发射极之间连接有电阻RH2。热敏电阻RT1为负温度系数热敏电阻，随着温度的升高热敏电阻RT1的阻值降低。

其中，故障检测电路包括二极管D1、电阻R1、电阻R5和电阻R4，二极管D1的正极与电源PV+端连接，二极管D1的负极通过电阻R1与 MOS管Q1的漏极连接；电阻R5和电阻R4相互串联并连接在加热电路与地端之间，电阻R4上还并联有电容C2；电阻R5和电阻R4的公共端与主控模块的输入端连接，且电阻R5和电阻R4的公共端通过二极管D2连接至主控模块的VDD端。

具体的，本实施例中，三极管Q2和三极管Q4均为NPN型三极管； MOS管Q1为P沟道MOS管；MOS管Q3为N沟道MOS管；电阻R1 的阻值为20K欧；电阻R2和电阻R4的阻值为10K欧；电阻R3、电阻R6、电阻R7和电阻RH1的阻值为4.7K欧；电阻R5的阻值为30K欧；电阻 R8的阻值为47K欧；电阻RH2的阻值为2K欧；电容C1和电容C2的容值为100nF；加热片H1为电阻丝式加热；主控模块可以采用纯硬件电路实现，也可以采用单片机实现，本实施例中采用SC92F7446型号的单片机。

进一步对本实施例进行说明，热敏电阻RT2和热敏电阻RT3用于对锂电池温度进行实时监控，当电池温度低于0度时，单片机控制输出端，即 JR-SW端输出高电平，通过电阻RH1和电阻R6使三极管Q2导通，同时通过电阻RH1和电阻R7使MOS管Q3导通；三极管Q2导通之后，电源 PV+端经电阻R2、电阻R3和三极管Q2到地端形成通路，并驱动MOS管 Q1导通；电源PV+端经过MOS管Q1、加热片H1和MOS管Q3到地端形成通路，加热电路开始加热。当电池温度加热至5度时，单片机控制 JR-SW端输出低电平，三极管Q2和MOS管Q3均截止，使得MOS管Q1截止，加热电路停止加热。当电池温度高于15度，而单片机又错误的将 JR-SW端输出高电平时，热敏电阻RT1在15度时电阻阻值减小，输出端经热敏电阻RT1和电阻RH2接地导通，三极管Q4基极与发射极之间形成压差，使三极管Q4导通，将三极管Q2和MOS管Q3均短路掉，从而进行保护电路。当MOS管Q1或者MOS管Q3出现短路情况，或者加热片 H1出现故障，单片机的输入端，即JR-V端通过电阻R4检测到的信号与正常状态下的信号有差别，单片机切断电源电路并发出故障警报指示，保证了电路的安全性。

本实用新型一种自检双开关锂电池应急电源低温加热电路，能够在低温下，通过控制开关控制电路的导通，使加热片开始工作，对锂电池进行加热，使锂电池在低温环境下依然能够正常进行充放电，保证了锂电池的正常使用；同时，电路中还设置有保护电路和故障检测电路，当主控模块发出错误加热信号或者电路中元器件出现故障时，能够对电路进行保护，防止意外发生，保证了电路的安全性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种自检双开关锂电池应急电源低温加热电路，其特征在于，包括：电源电路、温度检测电路、保护电路、主控模块和与所述主控模块依次连接的开关控制电路、加热电路以及故障检测电路；所述温度检测电路与所述主控模块连接，并将检测到的温度信号传输至所述主控模块，所述主控模块根据所述温度信号控制所述开关控制电路导通，进而使所述加热电路与所述电源电路导通进行加热；所述主控模块与所述开关控制电路之间连接有所述保护电路，当所述主控模块错误发出加热信号，所述保护电路使所述开关控制电路不导通，所述加热电路不工作；当电路中元器件出现故障，所述故障检测电路将检测信号传输至所述主控模块，所述主控模块根据所述检测信号切断所述电源电路并发出故障警报指示。

2.如权利要求1所述的自检双开关锂电池应急电源低温加热电路，其特征在于：所述开关控制电路包括高端开关电路和低端开关电路；所述高端开关电路包括三极管Q2和MOS管Q1，所述三极管Q2的基极与发射极之间连接有相互串联的电阻R6和电阻R8，所述电阻R6和所述电阻R8的公共端连接至所述主控模块的输出端，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极通过电阻R3与所述MOS管Q1的栅极连接，所述MOS管Q1的源极连接至电源PV+端，所述MOS管Q1的源极与栅极之间并联有电容C1和电阻R2，所述MOS管Q1的漏极连接至所述加热电路的一端；所述低端开关电路包括MOS管Q3，所述MOS管Q3的栅极通过电阻R7连接至所述电阻R6和电阻RH1的公共端，所述MOS管Q3的漏极连接至所述加热电路的另一端，所述MOS管Q3的源极接地。

3.如权利要求1所述的自检双开关锂电池应急电源低温加热电路，其特征在于：所述温度检测电路包括热敏电阻RT1、热敏电阻RT2和热敏电阻RT3，所述热敏电阻RT2和所述热敏电阻RT3均与所述主控模块连接。

4.如权利要求3所述的自检双开关锂电池应急电源低温加热电路，其特征在于：所述保护电路包括三极管Q4，所述三极管Q4的基极通过所述热敏电阻RT1连接至所述主控模块的输出端，所述三极管Q4的集电极通过电阻RH1连接至所述主控模块的输出端，所述三极管Q4的发射极接地，所述三极管Q4的基极与发射极之间连接有电阻RH2。

5.如权利要求2所述的自检双开关锂电池应急电源低温加热电路，其特征在于：所述故障检测电路包括二极管D1、电阻R1、电阻R5和电阻R4，所述二极管D1的正极与所述电源PV+端连接，所述二极管D1的负极通过电阻R1与所述MOS管Q1的漏极连接；所述电阻R5和所述电阻R4相互串联并连接在所述加热电路与地端之间；所述电阻R5和所述电阻R4的公共端与所述主控模块的输入端连接。

6.如权利要求1所述的自检双开关锂电池应急电源低温加热电路，其特征在于：所述加热电路包括加热片H1，所述加热片H1为电阻丝式加热。

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