CN220569770U - 一种基于半导体制冷片的锂电池温度控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于半导体制冷片的锂电池温度控制装置，包括供电模块和温度控制模块，所述供电模块为所述加热和冷却控制模块提供直流供电，所述温度控制模块连接有半导体制冷片，所述温度控制模块输出TEC馈送电流进而控制与半导体制冷片加热或制冷，所述半导体制冷片与锂电池接触。所提出的基于半导体制冷片的锂电池温度控制装置，采用直流电压供电设计、加热冷却功能设计和温度反馈控制设计，使用一块TEC制冷片，即可实现加热功能、冷却功能，具有温度保护、响应速度快的优点，此外体积小、成本低，极其适合两轮车、低速车、以及消费电子类的锂电池使用场合。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂电池控制器技术领域，尤其涉及一种基于半导体制冷片的锂电池温度控制装置。
背景技术
随着电动化的推广和发展，越来越需要更多的电池产品，涉及到电池的温度控制与温度保护也越来越重要，对于众多中低端锂电池的产品，使用加热膜和继电器价格高昂，才能实现温度控制与保护，不切实际。该产品以低成本，高响应速度快，小体积为中小型产品以及其他特殊场合使用，这对公司的降成本具有重大意义。
实用新型内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本实用新型提出一种基于半导体制冷片的锂电池温度控制装置。
本实用新型提出的一种基于半导体制冷片的锂电池温度控制装置，包括供电模块和温度控制模块，所述供电模块为加热和冷却控制模块提供直流供电，所述温度控制模块连接有半导体制冷片，所述温度控制模块输出TEC馈送电流进而控制与半导体制冷片加热或制冷，所述半导体制冷片与锂电池接触；
需要说明的是，该温度控制模块可以为现有技术中可以控制半导体制冷片加热或制冷的控制器。
优选地，所述供电模块包括LM2596芯片，所述LM2596芯片的VIN引脚与外界的12V直流电压连接，所述LM2596芯片降压稳定输出3.69±4％V电压至Vout引脚，Vout引脚经过电感L2传输出3.3V的输出电压，所述LM2596芯片反馈FB引脚串联R18、R14电阻分压后输出3.3V的反馈电压；3.3V的所述输出电压和所述反馈电压为所述温度控制模块供电。
优选地，所述温度控制模块包括ADN8834芯片，所述供电模块具有3.3V的输出电压和3.3V的反馈电压，3.3V的输出电压与所述ADN8834芯片的PVINS引脚和PVINL引脚连接，3.3V的输出电压同时通过开关作用经过电容C2与ADN8834芯片的PGNDL引脚连接，3.3V的反馈电压与所述ADN8834芯片的EN/SY引脚连接并作为ADN8834控制器电路的电源电压输入至VDD引脚；
所述ADN8834芯片的SW引脚经电感L1串联电容C5至PGNDS引脚，再经电容C6至PVINS引脚形成回路，作为半导体制冷片负极输入至TEC-引脚；
所述ADN8834芯片的PGNDL引脚经电容C1至LDR引脚接信号地AGND引脚，作为半导体制冷片正极输入至TEC+引脚；
SFB引脚为PWM TEC控制器输出的反馈，所述SFB引脚输出的TEC馈送电流的正向或反向进而使半导体制冷片制冷或加热。
优选地，所述ADN8834芯片具有温度控制环路部分，所述温度控制环路部分利用内置零点漂移斩波放大器通过PID补偿方式实现温度稳定控制。
本实用新型中，所提出的基于半导体制冷片的锂电池温度控制装置，采用直流电压供电设计、加热冷却功能设计和温度反馈控制设计，使用一块TEC制冷片，即可实现加热功能、冷却功能，具有温度保护、响应速度快的优点，此外体积小、成本低，极其适合两轮车、低速车、以及消费电子类的锂电池使用场合。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
图1为本实用新型示意图；
图2为本实用新型供电模块示意图；
图3为本实用新型温度控制模块示意图；
图4为本实用新型温度控制模块的温度控制环路部分示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解对本实用新型的限制。
一种基于半导体制冷片的锂电池温度控制装置，采用直流电压供电设计、加热冷却功能设计和温度反馈控制设计，具有加热、冷却功能，具有温度保护功能，响应速度快、体积小、成本低，极其适合两轮车、低速车、以及消费电子类的锂电池使用场合。
如图1-图4所示的一种基于半导体制冷片的锂电池温度控制装置，包括供电模块和温度控制模块，所述供电模块为所述加热和冷却控制模块提供直流供电，所述温度控制模块连接有半导体制冷片，所述温度控制模块输出TEC馈送电流进而控制与半导体制冷片加热或制冷，所述半导体制冷片与锂电池接触。
如图1和图2所示，所述供电模块包括LM2596芯片，所述LM2596芯片的VIN引脚与外界的12V直流电压连接，所述LM2596芯片降压稳定输出3.69±4％V电压至Vout引脚，Vout引脚经过电感L2传输出3.3V的输出电压，所述LM2596芯片反馈FB引脚串联R18、R14电阻分压后输出3.3V的反馈电压；3.3V的所述输出电压和所述反馈电压为所述温度控制模块供电；
如图2所示，所使用的LM2596芯片可以实现对芯片ADN8834提供3.69±4％V电压供电。12V固定直流输入电压经LM2596芯片降压稳定输出电压3.69±4％V至VOUT引脚，12V固定直流输入电压经LM2596芯片反馈FB引脚串联R18、R14电阻分压后输出反馈电压，由于要求反馈线远离电感L2，且调节输出电压的电阻R18、R14要靠近LM2596的4脚，反馈电压与输出电压经开关作用分别供电3.3V电压。
具体地，如图1、图3所示，所述温度控制模块包括ADN8834芯片，DN8834可以实现0-125℃范围内的加热和冷却。LM2596芯片的反馈电压3.3V经使能EN/SY引脚作为ADN8834控制器电路的电源电压输入至VDD引脚，而LM2596输出电压3.3V_TEC可作为线性TEC驱动器的电源输入至PVINS引脚，同时也可为PWM TEC驱动器的电源输入至PVINL引脚，此外，经开关作用可经电容C2至线性TEC控制器电源地PGNDL引脚。SFB引脚为PWM TEC控制器输出的反馈，通过SFB引脚输出的TEC馈送电流的方向可确定加热冷却模式，当反馈电流为正时，该设计电路处于冷却模式工作，即将热量从TEC连接的物体上抽走，当反馈电流为负时，该设计电路处于加热模式工作，即将热量泵送到与TEC相连的物体，同时通过测量热传感器反馈电压，并使用集成运算放大器作为比例-积分-微分(PID)补偿器来调理信号。LDR、PGNDL引脚分别为线性TEC控制器的输出与电源地。VTEC、ITEC引脚分别为对TEC两端的实时电压、电流的检测值。VLIM/SD和ILIM引脚为可实现TEC两端最大电压和最大电流的设置。VREF引脚为内部基准电压(2.5V)提供的精确度为1％输出，可用于热敏电阻温度检测电桥和分压器网络偏置，从而在加热和冷却模式下对最大TEC电流和电压限值进行编程。PGNDL引脚经电容C1至LDR引脚接信号地AGND引脚，作为半导体加热制冷片正极输入至TEC+引脚。SW引脚为PWM TEC控制器的开关节点输出，PGNDS引脚为PWM TEC控制器的电源地，SW引脚经电感L1串联电容C5至PGNDS引脚，再经电容C6至PVINS引脚形成回路，作为半导体加热制冷片负极输入至TEC-引脚
如图1、图4所示，所述ADN8834芯片具有温度控制环路部分，所述温度控制环路部分利用内置零点漂移斩波放大器通过PID补偿方式实现温度稳定控制。
如图4所示，利用内置零点漂移斩波放大器通过PID补偿方式实现温度稳定控制。NTC引脚为负温度系数热敏电阻，IN1P引脚为误差放大器的同相输入，IN2P引脚为补偿放大器的同相输入，IN1N引脚为误差放大器的反相输入，IN2N引脚为补偿放大器的反相输入，OUT1引脚为误差放大器输出，OUT2引脚为补偿放大器输出。第一运算放大器1接受热传感器NTC输入，将其转换或调节为线性电压输出。OUT1电压输入至第二运算放大器2，与TEMP_SET引脚温度设定点电压进行比较，产生一个与二者之差成比例的误差电压，再经过PID网络设置来实现热环路的整体稳定性和响应。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于半导体制冷片的锂电池温度控制装置，其特征在于，包括供电模块和温度控制模块，所述供电模块为加热和冷却控制模块提供直流供电，所述温度控制模块连接有半导体制冷片，所述温度控制模块输出TEC馈送电流进而控制与半导体制冷片加热或制冷，所述半导体制冷片与锂电池接触。
2.根据权利要求1所述的基于半导体制冷片的锂电池温度控制装置，其特征在于，所述供电模块包括LM2596芯片，所述LM2596芯片的VIN引脚与外界的12V直流电压连接，所述LM2596芯片降压稳定输出3.69±4％V电压至Vout引脚，Vout引脚经过电感L2传输出3.3V的输出电压，所述LM2596芯片反馈FB引脚串联R18、R14电阻分压后输出3.3V的反馈电压；3.3V的所述输出电压和所述反馈电压为所述温度控制模块供电。
3.根据权利要求1所述的基于半导体制冷片的锂电池温度控制装置，其特征在于，所述温度控制模块包括ADN8834芯片；
所述ADN8834芯片的SW引脚经电感L1串联电容C5至PGNDS引脚，再经电容C6至PVINS引脚形成回路，作为半导体制冷片负极输入至TEC-引脚；
所述ADN8834芯片的PGNDL引脚经电容C1至LDR引脚接信号地AGND引脚，作为半导体制冷片正极输入至TEC+引脚；
SFB引脚为PWM TEC控制器输出的反馈，所述SFB引脚输出的TEC馈送电流的正向或反向进而使半导体制冷片制冷或加热。
4.根据权利要求3所述的基于半导体制冷片的锂电池温度控制装置，其特征在于，所述ADN8834芯片具有温度控制环路部分，所述温度控制环路部分利用内置零点漂移斩波放大器通过PID补偿方式实现温度稳定控制。
5.根据权利要求3所述的基于半导体制冷片的锂电池温度控制装置，其特征在于，所述供电模块具有3.3V的输出电压和3.3V的反馈电压，3.3V的输出电压与所述ADN8834芯片的PVINS引脚和PVINL引脚连接，3.3V的输出电压同时通过开关作用经过电容C2与ADN8834芯片的PGNDL引脚连接，3.3V的反馈电压与所述ADN8834芯片的EN/SY引脚连接并作为ADN8834控制器电路的电源电压输入至VDD引脚。
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