CN212060996U - 电芯温度调节电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池电路领域，其实施方式提供了一种电芯温度调节电路，包括测温电路、比较电路和温控电路：所述测温电路用于根据所述电芯的温度生成对应的测量电压，包括：测温电阻、包含所述测温电阻的测量电桥和运算放大器；所述比较电路包括电压比较器，用于根据所述测量电压与预设电压值的比较结果，输出高电平或低电平；所述电压比较器的正向输入端为所述预设电压值，反向输入端为所述测量电压，所述电压比较器的输出端为第一使能端，所述第一使能端通过反相电路得到第二使能端；所述温控电路用于对所述电芯进行温度控制。同时还提供了一种包含电芯温度调节电路的装置。本实用新型适用电芯或电池的温度调节。

Description

电芯温度调节电路及装置

技术领域

本实用新型涉及电池电路领域，特别涉及一种电芯温度调节电路和一种电芯温度调节装置。

背景技术

现有调节电芯温度的设备都是将其置于环境仓里，通过调节环境仓的温度实现调节电芯温度的目的,此种热传导方式属于气固传热，在实际加热过程中，恒温箱环境仓必须先通过加热空气温度，然后保持环境仓温度恒定，通过电芯与环境的自然热交换使电芯达到期望温度。此方式在对电芯进行恒温实验优势明显，但当需要改变恒温箱环境仓温度时，改变一次往往需要等待很长时间，不能很快的调节电芯本身的温度，而且由于环境仓往往较大，温感器较为分散，使得环境仓保持一个恒定温度时所需的调节时间长，温度震荡范围大，导致环境仓调节精度差，严重影响电芯寿命及实验的效率、准确性。

现有的温度调节电路大多采用单片机的逻辑控制方式实现，通过热敏电阻的温度与电阻的关系，将采集到电压经运算放大器放大后送入A/D转换器，经过单片机的运算之后，通过控制I/O口的高低电平输出来对温控电路进行控制。此种方式在进行温度控制的时候往往有滞后性。综上，现有的电芯调节装置在电路上和结构上均存在不足。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种电芯温度调节电路和装置，以至少解决现有电芯温度调节中温度变化响应不够及时的问题。

为了实现上述目的，本实用新型第一方面提供一种电芯温度调节电路，包括测温电路、比较电路和温控电路：

所述测温电路用于根据所述电芯的温度生成对应的测量电压，所述测温电路包括：测温电阻、包含所述测温电阻的测量电桥和运算放大器；

所述比较电路包括电压比较器，用于根据所述测量电压与预设电压值的比较结果，输出高电平或低电平；所述电压比较器的正向输入端用于输入所述预设电压值，反向输入端用于输入所述测量电压，所述电压比较器的输出端为温控电路的第一使能端，所述第一使能端通过反相电路得到第二使能端；

所述温控电路用于对所述电芯进行温度控制，包括降温子电路和升温子电路，所述降温子电路的控制端与所述第一使能端相连，所述升温子电路的控制端与所述第二使能端相连。

可选的，所述电芯温度调节电路还包括单片机，所述单片机包括：

预设电压输出引脚，用于提供所述预设电压值。

可选的，所述单片机还包括：

温度信号输入引脚，用于获取所述测温电路的测量电压；

降温控制引脚，用于与所述降温子电路的控制端相连；以及

升温控制引脚，用于与所述升温子电路的控制端相连。

可选的，所述降温子电路包括：第一三极管和第一舌簧继电器，所述第一三极管的发射极与所述第一舌簧继电器的控制端相连，源极接地，基极为所述降温子电路的控制端，所述第一舌簧继电器的受控端串联至散热部件与电源的回路之间；

所述升温子电路包括：第二三极管和第二舌簧继电器，所述第二三极管的发射极与所述第二舌簧继电器的控制端相连，源极接地，基极为所述升温子电路的控制端，所述第二舌簧继电器的受控端串联至加热部件与电源的回路之间。

可选的，所述散热部件为散热风扇。

可选的，所述加热部件为加热电阻

可选的，所述电芯温度调节电路还包括：

人机互交电路，用于与所述单片机进行数据互交；

报警电路，用于当所述电芯的温度过高时产生报警；以及

显示电路，用于显示所述电芯的温度。

在本实用新型的第二方面，还提供了一种电芯温度调节装置，包括：

箱体，所述箱体的第一侧壁上开设有通孔，所述通孔位置安装有散热风扇，所述箱体内还包括导热板，置入所述箱体内的电芯的表面与所述导热板紧贴；所述导热板上还设置有加热部件和测温电阻；

所述散热风扇、加热部件和测温电阻通过前述的电芯温度调节电路相连。

可选的，所述导热板通过紧固件与所述电芯的表面紧贴。

可选的，所述第一侧壁上还设置有电源输入接口和防水电缆接口；

所述电源输入接口用于提供所述电芯温度调节装置的内部供电；

所述防水电缆接口用于提供所述电芯温度调节装置的内部通信。

通过本实用新型提供的上述技术方案，形成了采集电压直接控制为主，单片机运算控制为辅的形式来控制温控电路。提高了温度控制的速度，有效减缓温控滞后性，达到温度精准控制的目的，同时，提供的装置能够快速准确地调节电芯地温度，保证电芯寿命以及提升实验中的实验效果。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型一种实施方式提供的电芯温度调节电路的示意图；

图2是本实用新型一种实施方式提供的测温电路的电路结构图；

图3是本实用新型一种实施方式提供的比较电路的电路结构图；

图4是本实用新型一种实施方式提供的降温子电路的电路结构图；

图5是本实用新型一种实施方式提供的升温子电路的电路结构图；

图6是本实用新型一种实施方式提供的调节电芯温度的装置的第一侧面布置图；

图7是本实用新型一种实施方式提供的调节电芯温度的装置的侧面剖视图；

图8是本实用新型一种实施方式提供的调节电芯温度的装置的顶部俯视图。

附图标记说明

1装置外壳2电芯

3、4、5紧固件6散热器

7加热电阻8风扇

9信号源连接排10连接排支架

11电源输入接口12防水电缆接口

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

图1是本实用新型一种实施方式提供的电芯温度调节电路的示意图，如图1所示，一种电芯温度调节电路，包括测温电路、比较电路和温控电路：

所述测温电路用于根据所述电芯的温度生成对应的测量电压，包括：测温电阻、包含所述测温电阻的测量电桥和运算放大器；

所述比较电路包括电压比较器，用于根据所述测量电压与预设电压值的比较结果，输出高电平或低电平；所述电压比较器的正向输入端为所述预设电压值，反向输入端为所述测量电压，所述电压比较器的输出端为温控电路的第一使能端，所述第一使能端通过反相电路得到第二使能端；

所述温控电路用于对所述电芯进行温度控制，包括降温子电路和升温子电路，所述降温子电路的控制端与所述第一使能端相连，所述升温子电路的控制端与所述第二使能端相连。

如此，提升了对温度控制的实时性。现有技术中，对于温度的精确控制大多采用温度采集、单片机判断和升降温执行的控制思路和电路结构，通过对单片机的编程来实现逻辑控制功能，但是该方式具有一定的滞后性。本实施方式通过温控电阻的直接比较，以比较结果的高低电平对降温部件和加热部件进行直接控制，而且通过反相电路实现降温部件和加热部件工作状态的互斥，避免其在工作中被同时开启，降低了能耗。

具体的，本实施方式通过比较电路，具体通过电压比较器实现采集温度和预设温度(对应于预设电压值)之间的比较，相对于单片机的逻辑比较，其反馈的速度更快。图2是本实用新型一种实施方式提供的测温电路的电路结构图，如图2所示，具体电路包括：测温电路通过稳压管二极管D1提供一个稳定的基准电压，为测量电桥供电。测量电桥由R6、R7、RT2和RT1 组成，其中RT2为测温电阻，RT1采用可调电阻，通过调节RT1的阻值可以调整输入到运放的差分电压信号大小，通常用于调节零点。当RT2的电阻值随着温度发生变化时，输出运算放大器两端的电压会随之发生变化，形成一个差分信号，该差分信号经过运算放大器放大后，得到所述测量电压。该测量电压作为采集的温度数据，通常用于单片机的输入，而本实施方式将其与预设电压进行比较，以得到对应的控制信号。图3是本实用新型一种实施方式提供的比较电路的电路结构图，在测量电桥采集到的电压直接送入比较器的正向输入端，使采集电压与门限电压进行比较。若采集电压高于(低于) 门限电压，电压比较器翻转，将控制端口电压拉高(低)，控制散热装置(加热装置)进行散热(加热)，同时反相端口将控制端口电压取反，以保证加热装置与散热装置不是同时开启，提高散热(加热)效率，减少能耗。电路中的Q3作为反相电路，当其基极为低电平时，Q3处于截止状态，此时Q3 源极为高电平，而当其基极为高电平时，Q3处于导通状态，此时Q3源极为低电平，由此实现反相的目的。Q3的基极和源极分别作为第一使能端和第二使能端，两者的信号为反相关系，以此实现对电路的择一控制。Q3的型号选择不限于图中所示的NPN管，只要能实现反相目的的三极管均可使用。该电路中的电压比较器和运算放大器可以采用LM358芯片进行实现。

在本实用新型提供的一种实施方式中，所述电芯温度调节电路还包括单片机，所述单片机包括：预设电压输出引脚，用于提供所述预设电压值。此处是通过单片机产生PWM波来设置一个门限电压，此预设的门限电压值根据所需控制温度及需要的温度控制精度计算后输出。通过单片机换算后产生所述预设电压值，不仅有利于用户直接输入预设温度，同时也便于对该温度阈值的灵活调整。

在本实用新型提供的一种实施方式中，所述单片机还包括：温度信号输入引脚，用于获取所述测温电路的测量电压；降温控制引脚，用于与所述降温子电路的控制端相连；以及升温控制引脚，用于与所述升温子电路的控制端相连。前述的实施方式提供了一种采用电芯温度调节电路直接根据采集的温度对芯片执行温度调节，该方法更为快速直接。本实施方式增加了传统的单片机温控的方式，即通过单片机的逻辑控制进行温度调节，其具体软件上的实现参考现有技术，本实用新型并未对其进行改进。采集的温度对应的测量电压通过温度信号输入引脚输入单片机，单片机通过降温控制引脚和升温控制引脚分别执行降温和升温的动作。本实施方式在单片机直接进行控制的基础上，增加单片机的逻辑控制，从而形成了采集电压直接控制为主，单片机运算控制为辅的形式来控制温控电路，以此增加该电芯温度调节电路的冗余和鲁棒性。

在本实用新型提供的一种实施方式中，所述降温子电路包括：第一三极管和第一舌簧继电器，所述第一三极管的发射极与所述第一舌簧继电器的控制端相连，源极接地，基极为所述降温子电路的控制端，所述第一舌簧继电器的受控端串联至散热部件与电源的回路之间；所述升温子电路包括：第二三极管和第二舌簧继电器，所述第二三极管的发射极与所述第二舌簧继电器的控制端相连，源极接地，基极为所述升温子电路的控制端，所述第二舌簧继电器的受控端串联至加热部件与电源的回路之间。图4是本实用新型一种实施方式提供的降温子电路的电路结构图，图5是本实用新型一种实施方式提供的升温子电路的电路结构图，如图4和图5所示，当控制端为低电平时，三极管打开，舌簧继电器的控制端有电流通过，其受控端从开路状态变为闭路装置，工作电路成为完整回路，散热部件或加热部件开始工作。当控制端为高电平时，三极管闭合，舌簧继电器的控制端没有电流通过，受控端开路，工作电路的完整回路断开，散热部件或加热部件停止工作。此处的舌簧继电器的优选型号为JWD-172-1，具有响应速度快，触点容量大的优点。

在本实用新型提供的一种实施方式中，所述散热部件为散热风扇。以及，在本实用新型提供的一种实施方式中，所述加热部件为加热电阻。所述加热与散热装置不仅限于加热电阻，散热风扇，还可以采用液冷导热系统、热管导热系统、热电导热系统等。本实施方式采用散热风扇和加热电阻，具有电路结构简单和成本较低的优点。

在本实用新型提供的一种实施方式中，所述电芯温度调节电路还包括：人机互交电路，用于与所述单片机进行数据互交；简称为HMI，该人机接口通常安装在电气设备的柜门上，以实现在电气设备外部与电气设备通信。报警电路，用于当所述电芯的温度过高时产生报警；此处的报警电路包括采用声音或灯光等提示。以及显示电路，用于显示所述电芯的温度，其外部器件为显示屏，以及内部的显示屏驱动和译码电路等。

在本实用新型提供的一种实施方式中，还提供了一种电芯温度调节装置，包括：箱体，所述箱体的第一侧壁上开设有通孔，所述通孔位置安装有散热风扇，所述箱体内还包括导热板，置入所述箱体内的电芯的表面与所述导热板紧贴；所述导热板上还设置有加热部件和测温电阻；所述散热风扇、加热部件和测温电阻通过前述的电芯温度调节电路相连。本实施方式提供的装置是电芯温度调节电路的具体使用场景，通过在箱体内设置散热风扇、加热部件和测温电阻，实现了对温度的快速准确的控制。

在本实用新型提供的一种实施方式中，所述导热板通过紧固件与所述电芯的表面紧贴。现有调节电芯温度的设备都是将其置于环境仓里，通过调节环境仓的温度实现调节电芯温度的目的。此种热传导方式属于气固传热，在实际加热过程中，恒温箱环境仓必须先通过加热空气温度，然后保持环境仓温度恒定，通过电芯与环境的自然热交换使电芯达到期望温度。此方式在对电芯进行恒温实验优势明显，但当需要改变恒温箱环境仓温度时，改变一次往往需要等待很长时间，不能很快的调节电芯本身的温度，而且由于环境仓往往较大，温感器较为分散，使得环境仓保持一个恒定温度时所需的调节时间长，温度震荡范围大，导致环境仓调节精度差，严重影响电芯寿命及实验的效率和准确性。本实施方式中的装置是通过调节加热电阻与散热风扇的工作状态来调节电芯温度的。因此，本实施方式技术方案采用导热系数较高的导热板与电芯直接接触，并通过紧固件进行紧固，通过控制导热板的温度来快速精确调节电芯温度。图6是本实用新型一种实施方式提供的调节电芯温度的装置的第一侧面布置图，如图6所示，该面中间的通孔为圆形，与散热风扇对应设置，散热风扇工作时，通过该通孔形成的箱体内外的空气交换。同时该侧面上还设置有电源输入接口和防水电缆接口。

在本实用新型提供的一种实施方式中，所述第一侧壁上还设置有电源输入接口和防水电缆接口；所述电源输入接口用于提供所述电芯温度调节装置的内部供电；所述防水电缆接口用于提供所述电芯温度调节装置的内部通信。通过电源输入接口和防水电缆接口，解决了装置内部的供电和通信问题，同时也增加了装置的密封性。

图7是本实用新型一种实施方式提供的调节电芯温度的装置的侧面剖视图，其中右侧为前述的第一侧面，左侧设置有信号源连接排和连接排支架，用于测试线缆的固定。中间为待调节的电芯，由紧固件与导热板固定。图8 是本实用新型一种实施方式提供的调节电芯温度的装置的顶部俯视图。主要展示了电芯在箱体内的布放方式和与紧固件的设置方式。

通过以上实施方式，主要是提供了一种采集电压直接控制为主，单片机运算控制为辅的形式来控制温控电路，以及应用此电路进行温度控制的一种电芯温度调节装置，从电路优化和结构优化两个方面提升电芯温度调节装置的温控准确性和温控效率。

以上结合附图详细描述了本实用新型实施例的可选实施方式，但是，本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施例的技术构思范围内，可以对本实用新型实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施例的思想，其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种电芯温度调节电路，其特征在于，包括测温电路、比较电路和温控电路：

所述测温电路用于根据所述电芯的温度生成对应的测量电压，所述测温电路包括：测温电阻、包含所述测温电阻的测量电桥和运算放大器；

所述比较电路包括电压比较器，用于根据所述测量电压与预设电压值的比较结果，输出高电平或低电平；所述电压比较器的正向输入端用于输入所述预设电压值，反向输入端用于输入所述测量电压，所述电压比较器的输出端为第一使能端，所述第一使能端通过反相电路形成第二使能端；

所述温控电路用于对所述电芯进行温度控制，所述温控电路包括降温子电路和升温子电路，所述降温子电路的控制端与所述第一使能端相连，所述升温子电路的控制端与所述第二使能端相连。

2.根据权利要求1所述的电芯温度调节电路，其特征在于，所述电芯温度调节电路还包括单片机，所述单片机包括：

预设电压输出引脚，用于提供所述预设电压值。

3.根据权利要求2所述的电芯温度调节电路，其特征在于，所述单片机还包括：

温度信号输入引脚，用于获取所述测温电路的所述测量电压；

降温控制引脚，用于与所述降温子电路的控制端相连；以及

升温控制引脚，用于与所述升温子电路的控制端相连。

4.根据权利要求2至3中任一项所述的电芯温度调节电路，其特征在于，

所述降温子电路包括：第一三极管和第一舌簧继电器，所述第一三极管的发射极与所述第一舌簧继电器的控制端相连，源极接地，基极为所述降温子电路的控制端，所述第一舌簧继电器的受控端串联至散热部件与电源的回路之间；

所述升温子电路包括：第二三极管和第二舌簧继电器，所述第二三极管的发射极与所述第二舌簧继电器的控制端相连，源极接地，基极为所述升温子电路的控制端，所述第二舌簧继电器的受控端串联至加热部件与电源的回路之间。

5.根据权利要求4所述的电芯温度调节电路，其特征在于，所述散热部件为散热风扇。

6.根据权利要求4所述的电芯温度调节电路，其特征在于，所述加热部件为加热电阻。

7.根据权利要求4所述的电芯温度调节电路，其特征在于，所述电芯温度调节电路还包括：

人机互交电路，用于与所述单片机进行数据互交；

报警电路，用于当所述电芯的温度超过预设值时产生报警；以及

显示电路，用于显示所述电芯的温度。

8.一种电芯温度调节装置，其特征在于，包括：

箱体，所述箱体的第一侧壁上开设有通孔，所述通孔位置安装有散热风扇，所述箱体内还包括导热板，置入所述箱体内的电芯的表面与所述导热板紧贴；所述导热板上还设置有加热部件和测温电阻；

所述散热风扇、加热部件和测温电阻通过权利要求5所述的电芯温度调节电路相连。

9.根据权利要求8所述的电芯温度调节装置，其特征在于，所述导热板通过紧固件与所述电芯的表面紧贴。

10.根据权利要求8所述的电芯温度调节装置，其特征在于，所述第一侧壁上还设置有电源输入接口和防水电缆接口；

所述电源输入接口用于提供所述电芯温度调节装置的内部供电；

所述防水电缆接口用于提供所述电芯温度调节装置的内部通信。

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