电池设备的温度控制电路的制作方法

1.本实用新型涉及电池领域，具体而言，涉及一种电池设备的温度控制电路。


背景技术：

2.受限于电池设备(比如锂电池)的发展，目前的电池设备在低温的情况下，会出现内阻增大，从而导致电池设备的放电性能下降的情况。所以为了让电池设备在低温下也能够发挥出应有的电量，一般采用给电池加热的方式提高电池温度，避免其在低温环境下工作。目前，常规的对电池设备进行加热的能量要么来自电池设备本身，要么来自电池设备外部连接的设备，这种方式加热能源比较单一，抗风险的能力较弱，一旦供电的能源停止供给能量，电池的加热就会停止，从而影响电池性能的发挥。这就导致当电池设备需要进行加热时，能够加热的方式比较单一不够灵活。
3.针对相关技术中，电池设备加热过程的灵活性较低等问题，尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供了一种电池设备的温度控制电路，以至少解决相关技术中，电池设备加热过程的灵活性较低等问题。
5.根据本实用新型实施例的一个实施例，提供了一种电池设备的温度控制电路，包括：多个加热开关电路，多个采样开关电路和电池加热模组，其中，
6.所述多个加热开关电路与所述电池加热模组的多个热量源一一对应，每个加热开关电路连接在对应的热量源与所述电池加热模组之间；
7.所述多个采样开关电路与所述多个热量源一一对应，每个采样开关电路连接在所述电池加热模组与电池设备中的采样器件之间；
8.所述多个热量源包括第一类型的第一热量源和第二类型的第二热量源，所述第一类型的第一热量源为所述电池加热模组加热时对应的采样开关电路导通到所述采样器件的一端，所述第二类型的第二热量源为所述电池加热模组加热时对应的采样开关电路导通到所述采样器件的另一端。
9.可选的，所述第一热量源包括：所述电池设备中的电池组，其中，
10.所述电池组对应的第一采样开关电路连接在所述电池加热模组和所述采样器件的输出端之间。
11.可选的，所述第一采样开关电路包括：第一场效应晶体管和第一电阻，其中，
12.所述第一场效应晶体管的源极与所述采样器件的输出端连接，所述第一场效应晶体管的漏极与所述电池加热模组连接；
13.所述第一电阻连接在所述第一场效应晶体管的栅极与源极之间。
14.可选的，所述第一采样开关电路还包括：第二电阻，其中，
15.所述第二电阻连接在所述第一场效应晶体管的栅极与所述第一采样开关电路的
第一信号控制端之间。
16.可选的，所述第二热量源包括：所述电池设备连接的充电器，其中，
17.所述充电器对应的第二采样开关电路连接在所述电池加热模组和所述采样器件的输出端之间。
18.可选的，所述第二采样开关电路包括：第二场效应晶体管和第三电阻，其中，
19.所述第二场效应晶体管的源极与所述采样器件的输出端连接，所述第二场效应晶体管的漏极与所述电池加热模组连接；
20.所述第三电阻连接在所述第二场效应晶体管的栅极与源极之间。
21.可选的，所述第二采样开关电路还包括：第四电阻，其中，
22.所述第四电阻连接在所述第二场效应晶体管的栅极与所述第二采样开关电路的第二信号控制端之间。
23.可选的，所述电池加热模组，包括：加热保护开关和加热器件，其中，
24.所述加热保护开关与所述加热器件串联。
25.可选的，所述多个热量源包括：充电器和所述电池设备中的电池组，所述多个开关电路包括第一开关电路和第二开关电路，其中，
26.所述第一开关电路连接在所述电池组与所述电池加热模组之间，所述第二开关电路连接在所述电池设备的输入输出端口与所述电池加热模组之间；
27.所述电池组是所述第一热量源，所述充电器是所述第二热量源，所述电池组为所述电池加热模组加热时对应的第一采样开关电路导通到所述采样器件的输入端，所述充电器为所述电池加热模组加热时对应的第二采样开关电路导通到所述采样器件的输出端。
28.可选的，所述采样器件包括：电流检测电阻。
29.在本实用新型实施例中，电池设备的温度控制电路包括多个加热开关电路，多个采样开关电路和电池加热模组，通过加热开关电路控制电池加热模组中接入温度控制电路的热量源，从多个能量源中选择与其当前运行状态匹配的能量源作为目标能量源为其进行加热，并且在加热的过程中通过电池设备中的采样器件对加热过程进行实时的监测，确保电路的参数(例如：电流、电压等等)处于安全范围内，通过多个采样开关电路控制接入温度控制电路的热量源对应的采样路线，使得电路中所选择的热量源适合电池设备的当前运行状态，既能够为电池设备提供丰富的热量源进行加热，又能够对热量源的选择进行灵活控制，电路中还能够对加热时的电量进行计算，避免因加热导致电量统计不准的问题。采用上述技术方案，解决了相关技术中，电池设备加热过程的灵活性较低等问题，实现了提高对电池设备进行加热过程的灵活性的技术效果。
附图说明
30.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
31.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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1是根据本实用新型实施例的一种电池设备的温度控制电路的结构示意图；
33.图2是根据本技术可选的实施方式的一种电池设备的加热控制过程的示意图；
34.图3是根据本实用新型实施例的一种电池设备的第一热量源的结构示意图；
35.图4是根据本实用新型实施例的一种电池设备的第一采样开关电路的结构示意图一；
36.图5是根据本实用新型实施例的一种电池设备的第一采样开关电路的结构示意图二；
37.图6是根据本实用新型实施例的一种电池设备的第二热量源的结构示意图；
38.图7是根据本实用新型实施例的一种电池设备的第二采样开关电路的结构示意图一；
39.图8是根据本实用新型实施例的一种电池设备的第二采样开关电路的结构示意图二；
40.图9是根据本实用新型实施例的一种电池设备的电池加热模组的结构示意图；
41.图10是根据本实用新型实施例的一种电池设备的热量源的结构示意图；
42.图11是根据本实用新型实施例的一种电池设备的采样器件的结构示意图；
43.图12是根据本技术可选的实施方式的一种电池设备中器件连接的示意图；
44.图13是根据本技术实施例的一种可选的电池设备的电路架构图。
具体实施方式
45.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
46.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
47.在本实施例中提供了一种电池设备的温度控制电路，应用于上述计算机终端，图1是根据本实用新型实施例的一种电池设备的温度控制电路的结构示意图，如图1所示，包括：
48.多个加热开关电路(102-1至102-n)，多个采样开关电路(104-1至104-n)和电池加热模组106，其中，所述多个加热开关电路(102-1至102-n)与所述电池加热模组106的多个热量源(110-1至110-n)一一对应，每个加热开关电路(102-1至102-n)连接在对应的热量源(110-1至110-n)与所述电池加热模组106之间；所述多个采样开关电路(104-1至104-n)与所述多个热量源(110-1至110-n)一一对应，每个采样开关电路(104-1至104-n)连接在所述电池加热模组106与电池设备中的采样器件108之间；所述多个热量源(110-1至110-n)包括
第一类型的第一热量源(110-1至110-i)和第二类型的第二热量源(110-i 1至110-n)，所述第一类型的第一热量源(110-1至110-i)为所述电池加热模组106加热时对应的采样开关电路(104-1至104-i)导通到所述采样器件108的一端，所述第二类型的第二热量源(110-i 1至110-n)为所述电池加热模组106加热时对应的采样开关电路(104-i 1至104-n)导通到所述采样器件108的另一端。
49.通过上述结构电池设备的温度控制电路包括多个加热开关电路，多个采样开关电路和电池加热模组，通过加热开关电路控制电池加热模组中接入温度控制电路的热量源，从多个能量源中选择与其当前运行状态匹配的能量源作为目标能量源为其进行加热，并且在加热的过程中通过电池设备中的采样器件对加热过程进行实时的监测，确保电路的参数(例如：电流、电压等等)处于安全范围内，通过多个采样开关电路控制接入温度控制电路的热量源对应的采样路线，使得电路中所选择的热量源适合电池设备的当前运行状态，既能够为电池设备提供丰富的热量源进行加热，又能够对热量源的选择进行灵活控制，电路中还能够对加热时的电量进行计算，避免因加热导致电量统计不准的问题。
50.可选的，在本实施例中，上述电池设备的能将化学能转化成电能的装置，其可以但不限于是运行性能会受低温影响的装置，比如：锂电池等等。
51.可选地，在本实施例中，上述电池设备配置了多个热量源，使得电池设备在处于欠温状态时能够满足其在各种运行状态下采用适合的方式进行电池设备的加热，从而使得电池设备快速脱离欠温状态恢复正常的电池温度。
52.可选地，在本实施例中，上述加热开关电路连接在加热源与电池加热模组之间用于将加热器件接入温度控制电路使其构成通路，其可以但不限于是能够使电路开路、使电流中断或使其流到其他电路的电子元件，比如：单控开关、双控开关、多控开关等等。可以但不限于通过加热开关电路控制温度控制电路连接目标热量源和加热器件并切断多个热量源中除目标热量源之外的其他热量源与加热器件之间的连接，从而使得目标热量源和加热器件之间连通，由目标热量源为加热器件进行供电。
53.可选地，在本实施例中，上述采样开关电路连接在电池加热模组与电池设备中的采样器件之间，上述采样开关电路用于控制处于加热状态时，电流是否经过采样电阻(sense)，比如：处于加热状态时的电流经过采样电阻，电流被采集并统计放电的电能。上述采样开关电路可以但不限于包括是能够使电路开路、使电流中断或使其流到其他电路的电子元件，比如：单控开关、双控开关、多控开关等等。
54.可选地，在本实施例中，上述电池加热模组是用于为加热器件提供能源并在电池设备处于过温状态的情况下对电池设备进行保护，其可以但不限于是过温保护器件串接加热器件的方式。
55.可选地，在本实施例中，上述热量源用于为加热器件提供能源，其可以但不限于包括充电器，电池设备本身，备用电源等等。或者说，电池设备可以通过其自身为加热器件提供能源来进行电池设备的加热，也可以通过外部接入的充电器为加热器件提供能源来进行电池设备的加热。不同的热量源适合不同的场景，针对电池设备当前所处的不同运行状态选择适合当前运行状态的加热源能够为其提供更加高效的加热。
56.可选地，在本实施例中，上述采样器件用于根据采样开关电路的通路对对应处于加热状态的加热器件进行采样，其可以但不限于是通过采样电阻(sense)实现对电路中参
数的采样，比如：使采样开关电路中的电流开关直接导通到采样电阻的另外一端，即可以实现统计放电的电能。
57.在一个可选的实施方式中，提供了一种依据电池设备不同的状态对电池设备的加热进行控制的过程，图2是根据本技术可选的实施方式的一种电池设备的加热控制过程的示意图，如图2所示，该电池设备的加热控制过程可以但不限于通过电池设备的电池微处理器来进行控制，该电池设备的加热控制过程包括以下操作流程：
58.步骤s202，电池设备开机进入工作状态。
59.步骤s204，检测电池的电芯温度(电池温度)是否在正常的充电温度范围(相当于目标温度范围)内。
60.步骤s206，如果电芯温度在正常的充电温度范围内，则电池设备可以正常工作。
61.步骤s208，如果电芯温度不在正常的充电温度范围内，则检测电池的电芯温度是否低于h(目标温度范围的下限值)。
62.步骤s210，如果电池的电芯温度不低于h，则可以直接确认电池设备处于过温状态，关闭充电mos(mosfet，场效应晶体管)，通过显示模块显示过温报警(对电池设备当前处于过温状态进行警告)。或者还可以再检测电池的电芯温度是否高于h(目标温度范围的上限值)，如果电池的电芯温度高于h，再确认电池设备处于过温状态，关闭充电mos，通过显示模块显示过温报警。
63.步骤s212，如果电池的电芯温度低于h，则可以认为电池设备处于欠温状态，需要进行加热，可以继续检测是否有充电器接入。
64.步骤s214，如果有充电器接入，则可以关闭充电mos，同时接通充电器与加热器件的连接，接通对应的电流开关进行采样，并显示加热状态，直至加热完成。
65.步骤s216，如果没有充电器接入，则可以关闭充电mos，同时接通电池设备与加热器件的连接，接通对应的电流开关进行采样，并显示加热状态，直至加热完成。
66.在一个示例性实施例中，提供了一种电池设备的第一热量源的结构，图3是根据本实用新型实施例的一种电池设备的第一热量源的结构示意图，如图3所示，所述第一热量源包括：所述电池设备中的电池组302，其中，所述电池组302对应的第一采样开关电路304连接在所述电池加热模组106和所述采样器件108的输入端之间。
67.可选地，在本实施例中，上述电池组可以但不限于用于为电路中的元件提供能源，比如：电池组为温度控制电路中的加热器件提供能源。或电池组的电压经过稳压电源后给温度控制电路中用于控制加热开关连接的电池微处理器供电。
68.可选地，在本实施例中，上述第一采样开关电路用于控制采样器件对电池加热模组进行采样，其可以但不限于是连接在电池加热模组和采样器件的输入端之间。
69.在一个示例性实施例中，提供了一种电池设备的第一采样开关电路的结构，图4是根据本实用新型实施例的一种电池设备的第一采样开关电路的结构示意图一，如图4所示，所述第一采样开关电路304包括：第一场效应晶体管和第一电阻r1，其中，所述第一场效应晶体管的源极s1与所述采样器件108的输入端连接，所述第一场效应晶体管的漏极d1与所述电池加热模组106连接；所述第一电阻r1连接在所述第一场效应晶体管的栅极g1与源极s1之间。
70.在一个示例性实施例中，提供了一种电池设备的第一采样开关电路的结构，图5是
根据本实用新型实施例的一种电池设备的第一采样开关电路的结构示意图二，如图5所示，所述第一采样开关电路304还包括：第二电阻r2，其中，所述第二电阻r2连接在所述第一场效应晶体管的栅极g1与所述第一采样开关电路304的第一信号控制端502之间。
71.在一个示例性实施例中，提供了一种电池设备的第一采样开关电路的结构，图6是根据本实用新型实施例的一种电池设备的第二热量源的结构示意图，如图6所示，所述第二热量源包括：所述电池设备连接的充电器602，其中，所述充电器602对应的第二采样开关电路604连接在所述电池加热模组106和所述采样器件108的输出端之间。
72.在一个示例性实施例中，提供了一种电池设备的第二采样开关电路的结构，图7是根据本实用新型实施例的一种电池设备的第二采样开关电路的结构示意图一，如图7所示，所述第二采样开关电路604包括：第二场效应晶体管和第三电阻r3，其中，所述第二场效应晶体管的源极s2与所述采样器件108的输出端连接，所述第二场效应晶体管的漏极d2与所述电池加热模组106连接；所述第三电阻r3连接在所述第二场效应晶体管的栅极g2与源极s2之间。
73.在一个示例性实施例中，提供了一种电池设备的第二采样开关电路的结构，图8是根据本实用新型实施例的一种电池设备的第二采样开关电路的结构示意图二，如图8所示，所述第二采样开关电路604还包括：第四电阻r4，其中，所述第四电阻r4连接在所述第二场效应晶体管的栅极g2与所述第二采样开关电路的第二信号控制端802之间。
74.在一个示例性实施例中，提供了一种电池设备的电池加热模组的结构，图9是根据本实用新型实施例的一种电池设备的电池加热模组的结构示意图，如图9所示，所述电池加热模组106，包括：加热保护开关902和加热器件904，其中，所述加热保护开关902与所述加热器件904串联。
75.在一个示例性实施例中，提供了一种电池设备的热量源的结构，图10是根据本实用新型实施例的一种电池设备的热量源的结构示意图，如图10所示，所述多个热量源包括：充电器1002和所述电池设备中的电池组1004，所述多个开关电路包括第一开关电路1006和第二开关电路1008，其中，所述第一开关电路1006连接在所述电池组1004与所述电池加热模组106之间，所述第二开关电路1008连接在所述电池设备的输入输出端口1006与所述电池加热模组106之间；所述电池组1004是所述第一热量源，所述充电器1002是所述第二热量源，所述电池组1004为所述电池加热模组106加热时对应的第一采样开关电路1010导通到所述采样器件108的输入端，所述充电器1002为所述电池加热模组106加热时对应的第二采样开关电路1012导通到所述采样器件108的输出端。
76.可选地，在本实施例中，上述充电器可以但不限于用于为电池设备中的电池组充电。
77.在一个示例性实施例中，提供了一种电池设备的采样器件的结构，图11是根据本实用新型实施例的一种电池设备的采样器件的结构示意图，如图11所示，所述采样器件108包括：电流检测电阻1102。
78.在一个可选的实施方式中，可以但不限于通过对电池设备中开关电路和器件的控制来控制加热器件和各个热量源之间的连接和切断。图12是根据本技术可选的实施方式的一种电池设备中器件连接的示意图，如图12所示，电池组正极端通过硬件保护开关连接到输入输出端口，然后经过电流采样，最后流经电池的负极端，这样构成电池的大电流回路。
电池管理芯片通过电压和温度采集模块采集电池组的电压和温度，并控制硬件保护开关的开闭；然后电池管理芯片通过通信端口跟电池微处理器通信连接。电池组的电压经过稳压电源后给电池微处理器供电。充电检测模块连接输入输出端口和电池微处理器，充电检测模块的电路检测信号输出到电池微处理器。电池微处理器控制加热开关1和加热开关2。过温保护器件串接加热器件，然后分别通过电流开关1和电流开关2。需要说明的是，电池的回路开关不必是正极端控制的方式。
79.当电池微处理器检测到电池温度状态为欠温状态时，如果电池设备的输入输出端口有充电器接入，则电池微处理器向电池管理芯片发送关闭指令，电池管理芯片切断硬件保护开关中的充电电路，电池微处理器通过开关控制1控制加热开关1断开，并通过开关控制2控制加热开关2连接，从而使得充电器为加热器件提供能源，并接通对应的电流开关2进行电流采样。如果电池设备的输入输出端口没有充电器接入，则电池微处理器向电池管理芯片发送关闭指令，电池管理芯片切断硬件保护开关中的充电电路，电池微处理器通过开关控制1控制加热开关1连接，并通过开关控制2控制加热开关2断开，从而使得电池组为加热器件提供能源，并接通对应的电流开关1进行电流采样。
80.为更详尽的阐述本实施例，在此以一个可选的电路结构来说明上述电池设备的加热控制过程。图13是根据本技术实施例的一种可选的电池设备的电路架构图，如图13所示，bat ，bat-，pack ，pack-分别是电池的电芯正极，电芯负极，输出正极，输出负极。q1，q2分别是电池管理的主回路mos开关，分别控制电池的充电和放电；cell1，cell2
…
分别是电池的电芯，其可以是一个串联的关系，其中cell1表示第一节电芯，cell2表示第二节电芯，依次类推。u1是电池管理芯片(afe)，主要用来检测每一节电芯的电压，检测过流、短路保护，控制充、放电mos开关等。网络hot1和hot2分别是两个加热控制信号。q43和q35(即第一场效应晶体管)分别是电流选择开关1和2。k1是加热保护开关，r3是加热器件。u3是电池的微处理器，主要用来控制电池的软开关机缓启动开关，及一些功能控制及内外通信，是整个控制过程的总协调枢纽。vsys是给微处理器供电的电压，一般3.3v左右。u2是线性稳压电源芯片，用来给电量计u1提供稳定的工作电压。sense是电池主回路的电流检测电阻，用来检测电池的充、放电电流。r3是加热器件。q3、q4、q7、r1、r4、r6等组成加热控制模块1，q5、q6、q8、r2、r5、r7等组成加热控制模块2。
81.使用电流开关1和电流开关2控制加热时的电流是否要经过采样电阻sense(电流检测电阻)，如果经过电流就会被采集到电池管理模块。如果是外部适配器加热则不需要采集电流，所以电流开关2直接导通到采样电阻的一端，从而避免了电池管理模块的电量误计算。如果是电池加热则需要采集电流，所以电流开关1直接导通到采样电阻的另外一端，以统计放电的电能。以上加热保护器件主要用来保护电池不被加热器件过度的加热，甚至热失控的事故，这里主要采用常闭型保护器件，当温度升高到一定程度的时候保护器件断开连接，从而断开电路。
82.电池的微处理器在检测出电池温度过低(或者说电池处于欠温状态)时，通过对hot1和hot2的信号控制来选择加热器件r3的热量源为电池组进行加热。
83.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。