CN214753918U - 电池加热电路及控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电池加热电路及控制器，电池加热电路包括电池温度检测电路、加热装置和控制电路，控制电路分别与电池温度检测电路和加热装置电连接、从而提高了给电池加热的安全性。

Description

电池加热电路及控制器

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种电池加热电路及控制器。

背景技术

随着电动汽车行业的蓬勃发展，各式各样的电动汽车已经出现在人们的日常生活场景中。目前大多数电动汽车动力电池采用的是锂离子动力电池，由于锂离子动力电池本身特性，电动汽车在寒冷地区会出现无法充电、续航里程大幅度缩减问题，影响了电动汽车的使用。为解决此类问题，传统行业设计中通过对锂离子动力电池进行加热，监控电池表面温度，当加热至设定温度时停止加热。但传统加热方式存在加热温度失效、加热电流失控风险，从而导致加热失控，动力电池受损，严重时可导致动力电池起火，存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种电池加热电路及控制器，旨在提高给电池加热的安全性。

为实现上述目的，本实用新型提出一种电池加热电路，所述电池加热电路包括：

电池温度检测电路，所述电池温度检测电路用于检测电池的温度，并输出温度检测信号；

加热装置；以及

控制电路，所述控制电路分别与所述电池温度检测电路和所述加热装置电连接，用于根据所述温度检测信号，确定所述电池的温度达到允许加热温度时，设置加热时长并控制所述加热装置对所述电池加热所述加热时长后停止工作。

可选地，所述控制电路包括：

开关管电路，所述开关管电路的输入端与电源端连接，所述开关管电路的输出端与所述加热装置的输入端连接；

主控电路，所述主控电路分别与所述电池温度检测电路和所述加热装置的受控端电连接；

计时器，所述计时器分别与所述主控电路和所述开关管电路的受控端电连接；

所述主控电路，用于在根据所述温度检测信号确定所述电池的温度达到允许加热温度时，输出加热时长信号至所述计时器；

所述计时器，用于根据所述加热时长信号，设置所述加热时长，并在所述加热装置对所述电池加热所述加热时长后，控制所述开关管电路断开所述加热装置的输入端和所述电源端之间的通路；

所述主控电路，还用于以预设加热功率控制所述加热装置对所述电池加热所述加热时长。

可选地，所述电池加热电路还包括功率检测电路，所述功率检测电路与所述主控电路电连接，所述功率检测电路的检测端与所述加热装置电连接，用于检测所述加热装置的加热功率并输出功率检测信号至所述主控电路；

所述主控电路，用于根据所述功率检测信号，改变流过所述加热装置的加热电流，以使所述加热功率保持在所述预设加热功率的区间内。

可选地，所述主控电路还用于在根据所述功率检测信号确定所述加热装置的加热功率大于预设报警功率时，停止所述加热装置工作。

可选地，所述电池加热电路还包括加热装置温度检测电路，所述加热装置温度检测电路与所述主控电路电连接，用于检测所述加热装置的温度，并输出加热装置温度信号；

所述主控电路，用于根据所述加热装置温度信号确定所述加热装置的温度大于预设加热装置报警温度时，停止所述加热装置工作。

可选地，所述电池温度检测电路和所述加热装置温度检测电路的数量均为多个。

可选地，所述电池加热电路还包括指示电路，所述指示电路与所述主控电路电连接；

所述主控电路，用于根据所述温度检测信号，控制所述指示电路指示所述电池的加热状态。

可选地，所述电池加热电路还包括失效保护电路，所述主控电路通过所述失效保护电路与所述加热装置的受控端电连接，并用于在所述主控电路故障时，停止所述加热装置工作。

可选地，所述开关管电路的受控端与所述主控电路电连接，所述主控电路还用于根据所述温度检测信号确定所述电池的温度大于或等于预设目标温度时，控制所述开关管电路关断所述加热装置的输入端和所述电源端之间的通路。

本实用新型还提出一种电池加热控制器，所述电池加热控制器包括电路板和如上述所述的电池加热电路。

其中，所述电池加热电路设置于所述电路板上。

本实用新型通过设置电池温度检测电路来检测检测电池的温度，并输出温度检测信号至控制电路，以使控制电路根据温度检测信号确定电池的温度达到允许加热温度时，设置加热时长并控制加热装置对电池加热加热时长后停止工作。本实用新型可以有效防止因为电池温度检测故障或者加热控制失灵导致加热失控的情况，保障了电池加热的安全性和用电设备以及用户使用用电设备的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型电池加热电路一实施例的模块示意图；

图2为本实用新型电池加热电路另一实施例的模块示意图；

图3为本实用新型电池加热电路另一实施例的模块示意图；

图4为本实用新型电池加热电路一实施例的电路具体示意图；

图5为本实用新型电池加热电路另一实施例的电路具体示意图；

图6为本实用新型电池加热电路另一实施例的电路具体示意图；

图7为本实用新型电池加热电路另一实施例的电路具体示意图；

图8为本实用新型电池加热电路另一实施例的电路具体示意图；

图9为本实用新型电池加热方法一实施例的方法示意图；

图10为本实用新型电池加热方法另一实施例的方法示意图；

图11为本实用新型电池加热方法另一实施例的方法示意图；

图12为本实用新型电池加热方法另一实施例的方法示意图；

图13为本实用新型电池加热方法另一实施例的方法示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				00	电池温度检测电路	10	控制电路
20	加热装置	11	开关管电路
				12	主控电路	13	计时器
30	功率检测电路	40	加热装置温度检测电路
				60	失效保护电路

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实用新型提出一种电池加热电路，应用于采用电池，特别是锂电池进行驱动的用电设备，例如纯电汽车、电动摩托车等。

为提高电池加热的安全性，参考图1，本实用新型提出了一种电池加热电路，用于提高电池加热的安全性，包括电池温度检测电路00、加热装置20和控制电路10。控制电路10分别与电池温度检测电路00和加热装置20电连接。

其中，电池可以为单个电池，也可以是多个电池串联和并联组合后形成的电池包，电池温度检测电路00用于检测电池的温度，并输出温度检测信号，控制电路10用于根据温度检测信号，确定电池的温度达到允许加热温度时，设置加热时长并控制加热装置20对电池加热加热时长后停止工作。

在现实应用中，采用电池特别是锂电池进行驱动的用电设备，例如电动汽车在较为寒冷的地区行驶时，较低的环境温度会导致电池的温度过低，从而影响电池的工作性能，致使电动汽车无法正常的行驶或者行驶续航的里程量大大的减少，为解决此类问题，电动汽车内部往往设置有电池加热电路。

在传统电池加热电路给电池加热的过程中，都是检测到电池温度过低时，给加热器件供电以使其发热从而提高电池的温度直至达到预设目标温度再给加热器件断电以停止加热器件工作。但此类方法的加热风险性较大，容易造成加热失控，从而损坏加热装置20或者器件，甚至导致电池自燃或爆炸，很难保证电池、用电设备以及用户自身的安全性。

为此，在本实施例中，电池温度检测电路00可以采用温度检测装置，例如温度传感器、热敏电阻、红外线测温传感器等贴近电池以检测电池的温度信息，并将热信号转换为电信号输出温度检测信号至控制电路10，使控制电路10计算出电池的温度。

同时，本实施例中还可以设置多个电池温度检测电路00，并且分部设置于电池的各个位置，例如在电池的周测均设置电池温度检测电路00检测电池不同位的温度信息，并输出多个温度检测信号至控制电路10。控制电路10再计算出电池的平均温度，从而更加精确地判断当前电池的温度是否达到了允许加热温度。

此外，在另一实施例中，还可以在电池外再设置一温度检测电路，用于检测当前环境温度，并输出环境温度检测信号至控制电路10。控制电路10可以根据环境温度检测信号和温度检测信号，并按照预设的电池温度变化模型，综合计算得出电池的温度，防止外界环境温度突变对电池的实际温度造成干扰导致的控制电路10误判的情况发生。进一步提高了电池加热电路工作的安全性。

在本实施例中，加热装置20可以贴在电池表面设置，例如采用加热膜覆盖在电池表面，使其较快且损耗较低的传导热量给电池，为电池进行加热。还可以采用红外加热器，在电池的放置空间内覆盖红外辐射以对电池进行加热，并且在加热时间达到时，直接关闭，不会产生额外的余温对电池的温度造成影响。

在本实施例中，控制电路10可以根据用户的需求自行设置加热时长，，也可以由生产商在出厂时根据研发时多次试验结果进行默认设置。还可以根据预设的环境温度和加热时长映射表，对于不同的环境温度对应设置不同的加热时长，例如在环境温度为0度时，设置加热时长为5分钟，在环境温度为-20度时，设置加热时长为10分钟等，待加热达到加热时长时，控制电路 10便会直接输出控制信号以控制加热装置20停止工作。如此，无需温度传感器等反馈电池的加热温度，也即无需通过温度检测方式来实现加热装置20的工作停止控制，有效的避免因为温度传感器失效时，加热装置20长时间的工作而导致电池加热时间过长，或者导致电池过温，从而提高了电池加热的安全性。

本实用新型通过设置电池温度检测电路00来检测检测电池的温度，并输出温度检测信号至控制电路10，以使控制电路10根据温度检测信号确定电池的温度达到允许加热温度时，设置加热时长并控制加热装置20对电池加热加热时长后停止工作。本实用新型可以有效防止因为电池温度检测故障或者加热控制失灵导致加热失控的情况，保障了电池加热的安全性和用电设备以及用户使用用电设备的安全性。

参考图2和图3，在本实用新型一实施例中，温度检测电路包括第一温度检测电阻NTC1、第一电阻R1，电源输入端接入的为第一电压V1，第一温度检测电阻NTC1的第一端与第一电压连接，第一温度检测电阻NTC1的第二端与第一电阻R1的第一端连接，第一电阻R1的第二端接地。

其中，第一温度检测电阻NTC1会根据温度改变阻值，例如“在25°时，电阻值为10K”可以与电池贴近设置，并根据电池的温度改变自身的阻值。同时，第一温度检测电阻NTC1会和固定阻值的第一电阻R1根据两者阻值的比将第一电压V1分压后输出温度检测信号，温度检测信号的电压值为第一电阻R1上的电压值，主控电路12可以根据第一电阻R1上的电压值，进而得到当前第一温度检测电阻NTC1的电阻值，再根据预设的第一温度检测电阻 NTC1的电阻-温度对照表，得到当前电池的温度。通过采用第一温度检测电阻NTC1，除了能够实现检测温度，还结构简单，易于实现，有利于缩小电池加热电路的PCB板体积，同时降低生产成本和后期维护的成本。

可选地，除了采用NTC以外，还可以采用热电偶、红外线测温等，此处不作限定。

参考图2和图3，在本实用新型一实施例中，控制电路10包括开关管电路11、主控电路12和计时器13，开关管电路11的输入端与电源端连接，开关管电路11的输出端与加热装置20的输入端连接，主控电路12分别与电池温度检测电路00和加热装置20的受控端电连接，计时器13分别与主控电路 12和开关管电路11的受控端电连接，开关管电路11的受控端与主控电电路电连接。

其中，主控电路12用于根据温度检测信号确定电池的温度大于或等于预设目标温度时，控制开关管电路11关断加热装置20的输入端和电源端之间的通路。

在本实施例中，主控电路12包括了主控制器U1及其外围电路，外围电路可以包括复位电路、滤波电路等，计时器13可以采用计时芯片U2来实现。开关管电路11可以采用第一开关管Q1来实现，加热装置20可以采用加热膜 HL1和第二开关管Q2来实现加热功能。

以上述器件为例进行说明，主控制器U1具有电池温度输入脚WD1、加热装置20控制脚D1、时间信号输出脚T1和加热电源控制脚D2，加热电源控制脚D2与第一开关管Q1的门极连接，计时芯片U2具有输入脚TI和开关控制输出脚TO，电源端接入了第一电压V1，Q1为PMOS管，Q2为NMOS 管。第一开关管Q1的源极与第一电压V1连接，第一开关管Q1的门极与计时芯片U2的开关控制输出脚TO连接，第一开关管Q1的漏极与加热膜HL1 的第一端连接，加热膜HL1的第二端与第二开关管Q2的漏极连接，第二开关管Q2的门极与主控制器U1的加热装置20控制脚D1连接，第二开关管 Q2的源极接地。第一电阻R1的第一端与主控制器U1的电池温度输入脚WD1 连接。

在本实施例中，预设目标温度为根据用户需求或者研发期多次测试进行设置。主控制器U1会根据温度检测信号，实时监测电池的温度，当电池的温度达到了预设目标温度，可以关闭第一开关管Q1以断开加热装置20的输入端与电源端之间的通路，从而停止加热装置20的工作，以降低整体功耗。同时，若电池加热的环境温度发生了较快的变化，例如在高原地区，早上和中午的温差较大，早上的时候环境温度较低，电池的温度在早上时达到了允许加热温度，计时芯片U2和主控制器U1控制加热装置20以预设加热功率控制电池加热加热时长，但是还未加热到加热时长时，电池的外接温度迅速变化，逐渐上升，例如从“5度上升到了25度”，环境温度的升高同样会对电池的温度造成影响，使电池相比较常温环境下更快的升高温度。此时，如果加热时长后再关闭加热装置20，会导致电池加热过量，温度过高，电池容易产生自燃或自爆的隐患。本实用新型除了可以用计时芯片U2在加热时长后停止加热装置20工作，还可以通过主控制器U1在确认电池的温度达到了预设目标温度时，就直接停止加热装置20工作。提高了电池加热的安全性。此外，由于加热装置20在加热了加热时长停止后，不会瞬间降低自身的温度，还会留有一定余温再对电池加热一段时间直至两者温度平衡，这可能会导致电池的温度过热，产生上述的隐患，故在电池达到预设目标温度时就由主控制器 U1停止加热装置20工作，能够有效地防止加热装置20的余温导致电池温度过热的情况发生。进一步的提高了电池加热电路使用的安全性。

在另一实施例中，主控电路12还用于在根据温度检测信号确定电池的温度达到允许加热温度时，输出加热时长信号至计时器13。计时器13用于根据加热时长信号，设置加热时长，并在加热装置20对电池加热加热时长后，控制开关管电路11断开加热装置20的输入端和电源端之间的通路。主控电路 12还用于以预设加热功率控制加热装置20对电池加热加热时长。

同样以上述器件为例进行说明，在本实施例中，主控制器U1通过WD1 接收到温度检测信号后，会根据上述过程，及通过计算得到当前NTC1的阻值以及根据预设的NTC1的电阻-温度对照表得到当前的电池的温度，若当前电池的温度达到允许加热温度时，例如“允许加热的温度15°”，主控制器 U1通过T1输出加热时长信号至计时芯片U2，并通过D1根据预设的加热功率输出加热驱动信号，加热驱动信号为PWM信号，从而能够使主控芯片U1 控制第二开关管Q2从而实现调整输出到加热膜HL1上的电压，进而调整加热膜HL1上的电流，实现调整加热功率。计时芯片U2在通过TI接收到加热时长信号后，会设置加热时长并通过TO输出低电平信号以导通第二开关管 Q1，从而Q1、HL1、Q2形成完整的导通回路，加热膜HL1开始根据预设加热功率发热，进而对电池进行加热。待加热时长结束时，计时芯片U2会直接通过TO输出高电平信号从而直接关断加热装置20的输入端与电源端之间的通路使加热装置20停止工作。从而保证电池加热电路不会因为温度检测失效或者主控制器U1失控导致无法停止加热装置20工作，提高了加热装置20工作的安全性。同时，采用加热膜，能够更好的贴近电池，减少热量传导的损失，提高加热效率。此外，采用开关管而不是继电器作为开关器件，能够降低成本，同时减小PCB的体积。

还需要说明的是，加热时长可以根据预设目标温度进行计算，例如正好加热到加热时长时，加热装置刚好能够达到预设目标温度。通过上述设置，本实用新型不仅仅能够在电池被加热到预设目标温度时，及时停止加热装置的工作。还可以在主控电路控制失灵、加热装置工作失控时，通过额外设置的计时器，在加热时长到达时，及时的关断加热装置与电源端之间的通路，保障了电池加热安全性，实现了电池加热的双保险。

可选地，主控制器U1可以采用MCU、DSP(Digital Signal Process，数字信号处理芯片)、FPGA(Field Programmable Gate Array，可编程逻辑门阵列芯片)等，此处不作限定。

可选地，加热装置20还可以是红外线加热设备等，此处不作限定。

可选地，第一开关管Q1、第二开关管Q2还可以为PMOS、IGBT、三极管等，此处不作限定。

参考图5，在本实用新型一实施例中，电池加热电路还包括功率检测电路 30，功率检测电路30与主控电路12电连接，功率检测电路30的检测端与加热装置20电连接，功率检测电路30的检测端与加热装置20电连接。

其中，功率检测电路30用于检测加热装置20的加热功率并输出功率检测信号至主控电路12，主控电路12用于根据功率检测信号，改变流过加热装置20的加热电流，以使加热功率保持在预设加热功率的区间内。

在本实施例中，以上述器件为例进行说明，主控制器U1还具有电流检测第一脚CD1和电流检测第二脚CD2，功率检测电路30可以采用电流检测电阻R2来实现，电流检测电阻R2的第一端、第二开关管Q2的源极分别与主控制器U1的电流检测第一脚CD1连接，电流检测电阻R2的第二端、第二开关管Q2的源极分别与主控制器U1的电流检测第一脚CD1连接。

电流检测电阻R2为阻值很小的电阻，例如“5mΩ”主控制器U1可以检测电流检测电阻R2两端的电压，计算电流检测电阻R2上两端的电压差，进而得到电流检测电阻R2上流过的电流值，由于电流检测电阻R2与HL1和 Q2串联，所以流过加热膜HL1上的电流即为流过电流检测电阻R2上的电流，从而主控制器U1能够根据功率计算功率得到当前加热膜的加热功率。由于电源输入端可能为市电、充电机等外部电源，容易出现电压不稳定的情况，从而导致加热装置20上的加热电流过大，主控制器U1可以通过电流检测电阻 R2反馈得到的电流值，进而判断当前的加热功率是否超出了预设加热功率的区间内，例如“50W±10W”预设加热功率为根据用户设置或者研发期多次检测试验后出厂默认设置。若当前加热功率超过了预设加热功率的最大值，例如“60W”主控制器U1会通过减小加热驱动信号的占空比，即减小PWM信号的占空比，占空比越小，经过加热膜HL1的电压值越小则产生的电流值也会变小，进而减小加热功率。如果环境温度过低导致加热功率低于预设加热功率的最小值，同理，主控制器U1提高加热驱动信号的占空比，从而提高加热电流进而实现控制加热功率保持在预设加绒率的区间内。

通过上述设置，能够保持加热功率，防止电源端的电压波动或者加热装置本身的故障，例如加热装置内部短路、器件脱落等造成的加热功率过高，从而提高了加热装置20工作的安全性。

在另一实施例中，主控电路12还用于在根据功率检测信号确定加热装置 20的加热功率大于预设报警功率时，停止加热装置20工作，从而防止因为加热装置20故障导致加热功率激增，致使过高的温度损坏整体加热装置20或者电池的情况发生，进一步的提高了电池加热电路工作的安全性。

在实际的加热过程中，由于加热装置20本身存在加热失控的风险，而加热装置20产生的热量传导到电池需要一定的时间过程，但是加热失控的加热装置20本身有可能就对整体加热装置20或者电池造成损害。

为解决上述问题，参考图6，在本实用新型一实施例中，电池加热电路还包括加热装置温度检测电路40，加热装置温度检测电路40与主控电路12电连接。

其中，加热装置温度检测电路40用于检测加热装置20的温度，并输出加热装置20温度信号，主控电路12用于根据加热装置20温度信号确定加热装置20的温度大于预设加热装置20报警温度时，停止加热装置20工作。

在本实施例中，加热装置温度检测电路40用于检测加热装置20的温度，在加热装置20温度过高时，主控电路12直接控制加热装置20停止工作，防止过高温度的加热装置20对整体加热装置20或者电池造成损害。

在另一实施例中，主控电路12还可以控制加热装置20停止工作，并待其温度降低到预设加热装置20报警温度以下时，再重新启动加热装置20工作，在这个过程中，加热装置20的余温依然会将持续加热电池，电池的加热状态并不会收到影响，同时防止加热装置20温度过高影响整体电路。

此外，在另一实施例中，主控电路12还可以不停止加热装置20工作，而是控制加热装置20的加热功率在预设功率的区间内，调整到预设功率区间的较小值，例如采用PWM信号控制加热装置20的加热功率，可以调小占空比进而减小加热功率。从而使加热装置20的温度逐渐下降。

在本实施例中，加热装置温度检测电路40包括第二温度检测电阻NTC2、第三电阻R3，主控制器U1还具有温度检测第二脚WD2，第二温度检测电阻的第一端与第一电压V1连接，第二温度检测电阻NTC2的第二端、第三电阻 R3的第一端分别与主控制器U1的温度检测第二脚WD2连接，第三电阻R3 的第二端接地。主控制器U1可以根据NTC2与R3的分压后的电压值，得到 NTC2目前的电阻值，再根据第二温度检测电阻NTC2的预设电阻-温度参数表，例如“在25摄氏度时为10K电阻”，从而判断得到当前加热装置20的温度，在根据预设加热装置20报警温度，控制加热装置20降低加热功率或者停止工作，从而防止加热装置20的温度过高，提高了整体加热装置20工作的安全性。

参考图7，在另一实施例中，温度检测电路与加热装置温度检测电路40 的数量可以为多个，主控制器U1可以根据多个温度检测信号判断电池的温度，并根据多个加热装置20温度信号判断加热装置20温度。可以采用取平均值，或者根据摆放在电池不同位置的温度检测电路和预设的电池温度模块得到电池更加准确的温度。对于加热装置20的温度检测同理，由于加热装置 20可能包括数量上大于等于2的加热器件，所以可以一对一设置加热装置温度检测电路40，也可以在加热装置20的不同位置设置多个加热装置温度检测电路40，以使主控制器U1能够更加精确的判断当前加热装置20的温度，从而提高安全性。

进一步的，在另一实施例中，额外多设置的温度检测电路和/或加热装置温度检测电路40还可以作为备用温度检测电路和/或加热装置温度检测电路 40，在温度检测电路工作故障时，即主控制器U1可以接收不到温度检测电路发出的温度检测信号时，可以启用备用温度检测电路从而保持对电池温度的监控。备用加热装置温度检测电路40同理，在加热装置温度检测电路40故障时，即主控制器U1未能够接收到加热装置温度检测电路40输出的加热装置20温度信号时，可以启用备用加热装置温度检测电路40，从而进一步提高了检测的精确性与实时性，提高并保证了整体电池加热电路工作的安全性。

参考图8，在本实用新型一实施例中，电池加热电路还包括指示电路，指示电路与主控电路12电连接；

其中，主控电路12用于根据温度检测信号，控制指示电路指示电池的加热状态。

在本实施例中，以上述器件为例进行说明，主控制器U1还具有指示信号输出脚INS，并与指示电路的输入IND连接。指示电路可以为显示设备，例如显示屏、可交互式显示屏等，用于显示当前电池的温度、加热装置20的温度、预设目标温度以及加热时长等。还可以为报警器件，例如蜂鸣器，报警器等，用于在主控电路12检测到高风险性情况发生并进入保护状态，例如加热装置20温度过高时，以及时提醒用户。还可以为提示元件，例如LED指示灯，语音模块等，用于在当前电池的温度达到预设目标温度时，提示用户加热完成。

通过上述设置，能够让用户更为直观的了解当前电池的加热状态，提高了用户使用的便利性。同时，在后期维护与修理的过程中，也更利于维护人员对于维护情况的检测与判断。

参考图8，在本实用新型一实施例中，电池加热电路还包括失效保护电路 60，主控电路12通过失效保护电路60与加热装置20的受控端电连接。

其中，失效保护电路60用于在主控电路12故障时，停止加热装置20工作。结合上述内容，主控电路12通过主控制器U1采用内部集成和/或外部挂载的PWM驱动模块与加热装置20的受控端连接，从而输出加热驱动信号(加热驱动信号为PWM信号)以控制第二开关管Q2以一定频率开关从而实现改变流过加热膜HL1上的电压和电流，进而改变加热功率。

在本实施例中，以上述器件为例进行说明，失效保护电路60可以采用一容性元件来实现，因为容性元件只能允许带频率的信号通过，例如采用第一电容C1。在原先的无失效保护电路60的工作时，若主控制器U1出现了程序 BUG或者内部晶元损坏导致主控制器U1损坏，可能会导致主控制U1的加热装置20控制脚D1失控，无法输出PWM信号。并且由于芯片内部的结构，加热装置20控制脚D1可能会被芯片内部上拉变为持续输出高电平信号或内部下拉持续输出低电平信号，也可能是加热装置20控制脚D1处于一段时间输出高电平信号，再一段时间输出低电平信号的悬空状态。从而导致加热装置20中的第二开关管Q2处于常开或者常闭的状态。若处于常开的状态，则会导致流过加热装置20中加热膜HL1上的加热电流急剧增大。此刻，若计时芯片U2也出现故障，无法在加热时长结束时及时关断加热装置20的输入端与电源端之间的通路，则会导致加热装置20过热，致使发生加热失控，损坏整体电池加热电路，甚至对电池造成影响。当在主控制器U1与加热装置20 的第二开关管Q2的门极之间接入失效保护电路60例如第一电容C1后，根据电容的特性，当主控制器U1故障时，无论加热装置20控制脚D1输出的是恒高电平还是恒低电平信号，都无法通过第一电容C1，从而Q2因为接收不到来自主控制器U1的加热驱动信号，会停止工作处于关闭状态，进而停止了加热装置20的工作。

通过上述设置，可以在主控电路12和计时器13都故障时，即主控电路 12无法控制输出用于控制加热装置的加热驱动信号时，依然能够正常的停止加热装置20的工作，防止出现加热失控的情况，进一步提高了电池加热工作的安全性，同时，采用电容作为失效保护电路60，结构简单，易于实现，有利于广泛应用于电池加热电路的电路设计中，并且有利于缩小电池加热电路的PCB板体积，同时降低生产成本和后期维护的成本。

本实用新型还提出一种电池加热控制器，电池加热控制器包括电路板和上述电池加热电路。其中，电池加热电路设置于电路板上。

由于本实用新型电池加热控制器基于上述的电池加热电路，因此，本实用新型电池加热控制器的实施例包括上述电池加热电路全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

本实用新型还提出一种电池加热方法，基于上述的电池加热控制器。

由于本实用新型电池加热方法基于上述的电池加热控制器，因此，本实用新型电池加热方法的实施例包括上述电池加热控制器全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

参考图9，在本实用新型一实施例中，电池加热方法包括以下步骤：

步骤S100、检测所述电池的温度，并生成电池温度信息；

步骤S200、在根据所述电池温度信息确定所述电池的温度达到所述允许加热温度时，控制所述加热装置对所述电池加热所述加热时长后停止工作。

由于电池加热方法基于上述电池加热控制器实现，所以上述电池加热方法可以存储在电池加热控制器的主控制器中。

其中，电池可以为单个电池，也可以是多个电池串联和并联组合后形成的电池包。

在本实施例中，可以采用温度检测装置，例如温度传感器、热敏电阻、红外线测温传感器等贴近电池以检测电池的温度信息，并将热信号转换为电信号输出至主控制器。

同时，还可以设置多个温度检测装置，并且分部设置于电池的各个位置，例如在电池的周测均设置电池温度检测电路检测电池不同位的温度信息，并输出多个电池温度信息至主控制器。主控制器再计算出电池的平均温度，从而更加精确地判断当前电池的温度是否达到了允许加热温度。

此外，在另一实施例中，还可以在电池外再设置温度检测装置，用于检测当前环境温度，并输出至控制电路。控制电路可以根据环境温度检测信息和电池温度信息，并按照预设的电池温度变化模型，综合计算得出电池的温度，从而提高控制电路判断当前电池的温度是否达到了允许加热温度的精确性，防止外界环境温度突变对电池的实际温度造成干扰导致的主控制器误判的情况发生。进一步提高了电池加热电路工作的安全性。

在本实施例中，可以采用计时器设置加热时长和在加热时长后关断加热装置，例如“晶振、计时芯片”等。设置的加热时长可以根据用户自己的需要进行设置，也可以在出厂时由供应商设置几种经过试验后比较合适的加热时长供客户选择。还可以根据预设的环境温度和加热时长映射表，对于不同的环境温度对应设置不同的加热时长，例如在环境温度为0度时，设置加热时长为5分钟，在环境温度为-20度时，设置加热时长为10分钟等。由于设置了加热时长进行加热操作，若在加热的过程中出现了主控制器控制失灵的情况，或者电池温度检测失灵导致误判的情况，计时器依然在一定加热时长后可以停止加热装置工作，防止长时间的加热导致加热失控的情况，提高了电池加热的安全性。

本实用新型技术方案中，在检测所述电池的温度，并生成电池温度信息，并根据所述电池温度信息确定所述电池的温度达到所述允许加热温度时，控制所述加热装置对所述电池加热所述加热时长后停止工作。从而防止了因为电池温度检测故障或者加热控制失灵导致加热失控的情况，保障了电池加热的安全性和用电设备以及用户使用用电设备的安全性。

参考图10，在本实用新型一实施例中，步骤S200、在根据电池温度信息确定电池的温度达到允许加热温度时，控制加热装置对电池加热加热时长后停止工作具体为：

S210、获取目标温度；

目标温度可以根据用户的需求自行设置，比如用户需要设置加热至“30 度”，或者是采用出厂默认设置，亦或者是主控制器根据外界的环境温度情况对于目标温度进行设置，例如在较冷的天气中，电池的温度更容易下降，则可以设定相对较高的目标温度，例如“在-20度时，设定为30度，在-10度时设定为25度”从而使电池处于一个较好的温度工作范围。

S220、根据所述目标温度以及检测的电池的温度，计算所述加热时长，并以所述预设加热功率控制所述加热装置对所述电池进行加热。

加热时长可以根据自行需求进行设置，也可以根据实际需要的加热时长进行设置，由于设定了目标温度，知晓了预设加热功率和电池的重量，则根据电池的比热容可以计算得到电池从预设温度到预设目标温度需要的热量，再根据预设加热功率能够计算的到当前的加热时长。

参考图11，在本实用新型一实施例中，在根据电池温度信息确定电池的温度达到允许加热温度时，控制加热装置对电池加热加热时长时，电池加热方法还包括还包括：

步骤S230、检测所述加热装置的加热功率，并生成加热功率信息；

步骤S240、根据所述加热功率信息，在确认所述加热功率未处于所述预设加热功率的区间内时，改变流过所述加热装置的加热电流，以使所述加热功率保持在所述预设加热功率的区间内；

步骤S250、根据所述加热功率信息，在确认所述加热功率高于报警功率时，控制所述加热装置停止工作。

其中，可以采用电压检测电路例如变压器、分压电路等检测加热装置上的加热电压，若加热装置为电阻发热性加热装置，主控制器可以根据加热装置的加热内阻，计算得出当前加热装置的加热功率。同理，还可以采用电流检测电路例如电流互感器、电流检测电阻、电流检测芯片、差分电阻等检测流过加热装置的加热电流，主控制器再根据加热装置的加热内阻计算得到当前的加热功率。若加热装置不为电阻发热性加热装置，则需要同时设置电压检测电路和电流检测电路计算加热装置的加热功率。

除此以外，还可以通过热量传感器例如热量表温度传感器检测加热装置的热量变化，再通过主控制器计算得出当前加热装置的放热功率，从而无需在电路板上额外设置检测电路，减小了电路板的体积。

在本实施例中，由于加热装置的输入端接入的电压可能会因为电源端的不同有一定的拨动，例如电源端为充电机时，充电机输出的电压可能会有一定的谐波干扰与电压波动，从而会影响加热装置当前的加热功率。

主控制器根据加热功率信息，可以计算与判断当前加热装置的加热功率是否超出预设的功率范围，例如通过判断加热装置的加热电流和/或加热装置的加热电压的大小，进而判断当前加热功率是否在预设的加热功率内，当不在预设的加热功率内时。主控制器可以改变加热装置上的加热电压，例如在加热装置的输入端与电源端之间接入开关管，主控制器可以通过调整开关管的开关驱动信号，例如开关驱动信号为PWM信号，主控制器可以调整PWM 信号的占空比，调整在加热装置上的加热电压，进而调整加热装置的加热电流，即调整流过加热装置的加热电流，使加热装置的加热功率保持在预设的加热功率区间内。

在另一实施例中，若加热装置损坏，或者是电源端供电故障，导致加热装置上的加热电流激增，使加热装置的加热功率大于预设报警功率时，主控制器还可以直接断开加热装置和电源端之间的通路，使加热装置停止工作。

在实际电池的加热过程中，由于加热装置本身存在加热失控的风险，而加热装置产生的热量传导到电池需要一定的时间过程，但是加热失控的加热装置本身有可能就对整体加热装置或者电池造成损害。

为解决上述问题，参考图12，在本实用新型一实施例中，电池加热方法还包括：

步骤S260、检测加热装置的温度，并生成加热装置温度信息；

步骤S270、根据加热装置温度信息，在确定加热装置的温度高于预设加热装置报警温度时，控制加热装置停止工作。

其中，可以采用与上述检测电池温度同样的温度检测装置例如热敏电阻、红外传感器、热电偶等检测加热装置的温度。

在本实施例中，主控制器会根据加热装置温度信息，在确认加热装置温度过高时，主控制器直接控制加热装置停止工作，防止过高温度的加热装置对整体加热装置或者电池造成损害。

在另一实施例中，加热装置的温度可能偶尔超过预设的加热装置报警温度，主控制器还可以控制加热装置停止工作，并待其温度降低到预设加热装置报警温度以下时，再重新启动加热装置工作，在这个过程中，加热装置依然会将持续加热电池，电池的加热状态并不会收到影响，同时防止加热装置温度过高影响整体电路。

在另一实施例中，基于上述主控制器控制加热电流以改变加热装置的加热功率的方法，主控制器可以控制加热装置的加热功率在预设加热功率的区间内，调整到预设加热功率的区间的较小值，例如预设加热功率的区间时 40-50W，当前的加热功率为47W，可以将加热功率调整到40W，以使加热装置的温度降低到预设加热装置报警温度以下，从而保证在加热时间内，有效地对电池进行加热操作，并且保证加热装置自身温度在加热过程中处于安全区间，防止加热装置自身过高温度对于自身、电池或者用电设备造成损害。

在实际的加热过程中，若电池加热的环境温度发生了较快的变化，例如在高原地区，早上和中午的温差较大，早上的时候环境温度较低，电池的温度在早上时达到了允许加热温度，根据上述内容便开始加热时长的加热作业，但是还未加热到加热时长时，电池的外接温度迅速变化，逐渐上升，例如从“5度上升到了25度”，环境温度的升高同样会对电池的温度造成影响，使电池相比较常温环境下更快的升高温度。此时，如果加热时长后再关闭加热装置，会导致电池加热过量，温度过高，电池容易产生自燃或自爆的隐患。

为解决上述问题，参考图13，在本实用新型一实施例中，电池加热方法还包括：

步骤S300、根据电池温度信息，在电池的温度大于或等于预设目标温度时，控制加热装置停止工作。

在本实施例中，除了通过达到加热时长停止加热外，主控制器还可以在加热过程中，根据电池温度信息实时计算当前的电池的温度，当电池的温度达到了预设目标温度，但加热时长还没到时，可以直接控制加热装置停止工作。从而使电池在上述环境情况中，不会因为过快突变的环境温度导致其自身的温度过高，保证了电池加热过程的稳定性，进一步的提高了电池加热电路使用的安全性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池加热电路，其特征在于，包括：

电池温度检测电路，所述电池温度检测电路用于检测电池的温度，并输出温度检测信号；

加热装置；以及

控制电路，所述控制电路分别与所述电池温度检测电路和所述加热装置电连接，用于根据所述温度检测信号，确定所述电池的温度达到允许加热温度时，设置加热时长并控制所述加热装置对所述电池加热所述加热时长后停止工作。

2.如权利要求1所述的电池加热电路，其特征在于，所述控制电路包括：

开关管电路，所述开关管电路的输入端与电源端连接，所述开关管电路的输出端与所述加热装置的输入端连接；

主控电路，所述主控电路分别与所述电池温度检测电路和所述加热装置的受控端电连接；

计时器，所述计时器分别与所述主控电路和所述开关管电路的受控端电连接；

所述主控电路，用于在根据所述温度检测信号确定所述电池的温度达到允许加热温度时，输出加热时长信号至所述计时器；

所述计时器，用于根据所述加热时长信号，设置所述加热时长，并在所述加热装置对所述电池加热所述加热时长后，控制所述开关管电路断开所述加热装置的输入端和所述电源端之间的通路；

所述主控电路，还用于以预设加热功率控制所述加热装置对所述电池加热所述加热时长。

3.如权利要求2所述的电池加热电路，其特征在于，所述电池加热电路还包括功率检测电路，所述功率检测电路与所述主控电路电连接，所述功率检测电路的检测端与所述加热装置电连接，用于检测所述加热装置的加热功率并输出功率检测信号至所述主控电路；

所述主控电路，用于根据所述功率检测信号，改变流过所述加热装置的加热电流，以使所述加热功率保持在所述预设加热功率的区间内。

4.如权利要求3所述的电池加热电路，其特征在于，所述主控电路还用于在根据所述功率检测信号确定所述加热装置的加热功率大于预设报警功率时，停止所述加热装置工作。

5.如权利要求2所述的电池加热电路，其特征在于，所述电池加热电路还包括加热装置温度检测电路，所述加热装置温度检测电路与所述主控电路电连接，用于检测所述加热装置的温度，并输出加热装置温度信号；

所述主控电路，用于根据所述加热装置温度信号确定所述加热装置的温度大于预设加热装置报警温度时，停止所述加热装置工作。

6.如权利要求5所述的电池加热电路，其特征在于，所述电池温度检测电路和所述加热装置温度检测电路的数量均为多个。

7.如权利要求2所述的电池加热电路，其特征在于，所述电池加热电路还包括指示电路，所述指示电路与所述主控电路电连接；

所述主控电路，用于根据所述温度检测信号，控制所述指示电路指示所述电池的加热状态。

8.如权利要求2所述的电池加热电路，其特征在于，所述电池加热电路还包括失效保护电路，所述主控电路通过所述失效保护电路与所述加热装置的受控端电连接，并用于在所述主控电路故障时，停止所述加热装置工作。

9.如权利要求2所述的电池加热电路，其特征在于，所述开关管电路的受控端与所述主控电路电连接，所述主控电路还用于根据所述温度检测信号确定所述电池的温度大于或等于预设目标温度时，控制所述开关管电路关断所述加热装置的输入端和所述电源端之间的通路。

10.一种电池加热控制器，其特征在于，所述电池加热控制器包括电路板和如上述权利要求1-9任一项所述的电池加热电路；

其中，所述电池加热电路设置于所述电路板上。

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