CN214542341U - 一种主动控温保护型锂电池箱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种主动控温保护型锂电池箱，包括箱体和锂电池，所述箱体顶部设有风扇，两个侧壁分别设有通风口和充电口，箱体内部设有控制单元、温度传感器、电流取样电阻、继电器和加热器；所述控制单元分别与风扇、温度传感器、继电器和加热器连接。本实用新型的主动控温保护型锂电池箱，通过温度传感器获取锂电池温度，并通过风扇和加热丝进行温度调控，提高了整体适应能力，改善了因温度过高或过低对锂电池所造成的各种不利影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种锂电池箱，尤其涉及一种主动控温保护型锂电池箱。
背景技术
锂离子电池自问世以来因其优异的电性能而得到了广泛的应用，但是，目前锂电池在使用过程中仍然存在一些问题，其中在所有环境因素中对锂电池影响最大的就是温度，当环境温度较低时，锂电池内部的化学反应速度会大大降低，并导致容量降低，放电电流减小，功率下降。低温下，锂离子电池充电困难，并在阳极表面析出金属锂，而且这个过程是不可逆的，这会导致锂电池的使用寿命大幅缩短。同样，锂电池温度过高也会带来极其不利的影响，严重时，锂电池的会出现自燃或者爆炸，这类问题一旦发生都是非常危险的，应该极力避免。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种安全高效的主动控温保护型锂电池箱。
技术方案：本实用新型的主动控温保护型锂电池箱，包括箱体和锂电池，所述箱体顶部设有风扇，两个侧壁分别设有通风口和充电口，箱体内部设有控制单元、温度传感器、电流取样电阻、继电器和加热器；所述控制单元分别与风扇、温度传感器、电流取样电阻、继电器和加热器连接。
进一步地，所述锂电池连接降压型变换器产生辅助电源，所述辅助电源为风扇、控制单元、温度传感器、电流取样电阻、继电器和加热器供电。
进一步地，所述降压型变换器为BUCK变换器。
进一步地，所述控制单元为MCU单片机。
进一步地，所述加热器为加热丝，加热丝设于箱体底部。
进一步地，所述风扇为5VDC风扇，数量为2个。
进一步地，所述风扇的数量为2-3个。
进一步地，所述箱体内部设有声光报警器，并与控制单元连接。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有如下显著优点：
(1)本实用新型的主动控温保护型锂电池箱，通过温度传感器和NTC热敏电阻获取锂电池温度，并通过风扇和加热丝进行温度调控，提高了整体适应能力，改善了因温度过高或过低对锂电池所造成的各种不利影响。
(2)同时提升了安全性，避免了锂电池因温度过高所发生的自燃或爆炸的危险，避免了锂电池充电时因温度过低所导致的短路危险，实现了在充放电的过程中，锂电池的温度始终保持在安全范围内，提高了锂电池组的总体工作效率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型电路整体架构示意图；
图3为本实用新型辅助电源功率拓扑及控制电路示意图；
图4为本实用新型锂电池组升温电路原理图；
图5为本实用新型继电器及其驱动电路；
图6为本实用新型直流风扇及其驱动电路；
图7为本实用新型声光报警电路。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。
本实用新型的是一种主动控温保护型锂电池箱，包括箱体和锂电池，其特征在于，所述箱体顶部设有风机风扇，两个侧壁分别设有通风口和充电口，箱体内部设有控制单元、温度传感器、电流传感器电流取样电阻、继电器和加热器；所述控制单元分别与于风机风扇、温度传感器、电流传感器电流取样电阻、继电器和加热器连接。
为了实现上述规划的功能，本设计改变了锂电池箱体的一些结构并加入了一些必要的硬件电路。具体箱体结构和硬件架构说明如下：
(1)辅助源电路：为控制电路中的继电器、风机风扇、LED和驱动部分以及其他电路提供稳定的5V供电电压。
(2)保护电路：通过温度传感器和热敏电阻NTC热敏电阻对锂电池进行温度采样，并且同时对电路电流采样，最终由MCU输出控制信号用于实现电路的报警和保护功能。
(3)锂电池降温电路：对锂电池温度传感器的采样值与设定温度范围上限作比较，当温度大于设定值的上限时单片机输出风机风扇控制信号驱动风机风扇进行降温。
(4)锂电池升温电路：通过对温度传感器和热敏电阻NTC热敏电阻输出电压的数据采集，经过逻辑运算后输出一个控制信号来驱动MOS管Q2动作，从而达到对锂电池加热的目的，进而实现锂电池的升温。
锂电池通过BUCK降压电路产生VCC即5V的辅助电源，辅助电源主要用于为风机风扇、继电器、MCU和加热丝等器件供电。将电路采样电流和室箱内温度传感器的采样值送入单片机中与设定范围值进行比较，而后通过相应I/O输出高低电平来控制整个锂电池组的保护、散热和加热功能。当电路电流过大，或锂电池温度传感器采样值过高时，系统将断开继电器对锂电池进行保护。
散热部分工作原理如下：如图1所示，锂电池箱顶部开有进风窗口，并安装有5V 直流风机风扇，侧面开有通风口。当检测到锂电池箱内温度超过所设置的温度范围上限时，单片机的I/O口输出具有一定占空比的控制信号，而后通过驱动电路实现对电机的控制效果，并自动根据温度的高低来调整占空比的大小从而实现对风机风扇转速的控制。因此锂电池温度过高时会使得箱体内部的空气流速加快带走多余的热量，进而实现锂电池的散热。
升温部分工作原理如下：由电阻分压可知温度升高时采样输出电压Vsense增大，Vsense经过放大器后连接到U1的反向端，设定值Vref连接到U1的同向端。U1的输出端和I/O4的输出信号经过逻辑与门的运算后送至MOS管Q2处用于控制加热电路的导通状态，其中I/O4的输出电平由温度传感器的值决定。当温度过低时I/O4输出高电平，同时由 Vref>Vsense,U1输出也为高电平，此时Q2闭合，锂电池进入加热状态。当温度加热到设定值后只要I/O4和U1输出信号中的其一为低电平都会断开加热电路停止对锂电池的加热。采用这种由两种不同信号输出同时控制锂电池加热的方式，不仅可以实现对锂电池的升温作用更加提高了锂电池的安全性能。
Claims (8)
1.一种主动控温保护型锂电池箱，包括箱体和锂电池，其特征在于，所述箱体顶部设有风扇(1)，两个侧壁分别设有通风口(2)和充电口(3)，箱体内部设有控制单元、温度传感器、电流取样电阻、继电器和加热器；所述控制单元分别与风扇(1)、温度传感器、继电器和加热器连接。
2.根据权利要求1所述的主动控温保护型锂电池箱，其特征在于，所述锂电池连接降压变换器产生辅助电源，所述辅助电源为风扇(1)、控制单元、温度传感器、电流取样电阻、继电器和加热器供电。
3.根据权利要求2所述的主动控温保护型锂电池箱，其特征在于，所述降压变换器为BUCK变换器。
4.根据权利要求1所述的主动控温保护型锂电池箱，其特征在于，所述控制单元为MCU单片机。
5.根据权利要求1所述的主动控温保护型锂电池箱，其特征在于，所述加热器为加热丝(4)，加热丝(4)设于箱体底部。
6.根据权利要求1所述的主动控温保护型锂电池箱，其特征在于，所述风扇(1)为5VDC风扇，数量为2个。
7.根据权利要求1所述的主动控温保护型锂电池箱，其特征在于，所述风扇(1)的数量为2-3个。
8.根据权利要求1所述的主动控温保护型锂电池箱，其特征在于，所述箱体内部设有声光报警器，并与控制单元连接。
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