车载设备和车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车载电池技术领域，特别涉及一种车载设备和车辆。


背景技术：

2.目前，锂离子电池具有工作电压较高、放电较稳定、体积较小、质量较轻、循环寿命较长、无记忆效应和无污染等特点，被广泛应用在动力电池和储能等领域。车载设备中的小型电脑使用的电池为锂离子电池，该锂离子电池通常采用含有锂元素的材料作为电极。车载设备中的锂离子电池的性能受气候环境影响较大，锂离子电池在低温下的功率输出特性下降，环境温度过低会影响车载设备中的锂离子电池的性能。
3.相关技术中的一种车载设备，包括锂离子电池，该锂离子电池包括电芯和加热膜，加热膜可以通过锂离子电池自身供电进行发热，以对电芯进行加热，以使得锂离子电池可以正常工作。
4.但是，上述车载设备的锂离子电池在低温条件下输出的功率较低甚至不能工作，导致在低温条件下锂离子电池无法向车载设备供电。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供了一种车载设备以及车辆。所述技术方案如下：
6.根据本实用新型的一方面，提供了一种车载设备，所述车载设备包括：第一端口、温控单元、加热单元、功能单元以及锂离子电池；
7.所述第一端口与所述加热单元电连接，所述第一端口还与所述车辆的车载电池电连接；
8.所述加热单元与所述温控单元电连接；
9.所述加热单元和所述温控单元均与所述锂离子电池接触；
10.所述功能单元与所述锂离子电池电连接；
11.所述温控单元在检测到所述锂离子电池的温度大于阈值温度时，输出第一电平以关闭所述加热单元，在检测到所述锂离子电池的温度小于或者等于所述阈值温度时，输出第二电平以开启所述加热单元。
12.可选地，所述加热单元包括加热膜和第一开关，所述加热膜与所述第一开关电连接，所述加热膜与所述锂离子电池接触；
13.所述第一开关具有控制端、输入端以及输出端；
14.所述控制端与所述温控单元电连接，所述输入端与所述车载电池电连接，所述输出端与所述加热膜电连接；
15.所述第一开关在接收到所述第一电平时截止，所述第一开关在接收到所述第二电平时导通。
16.可选地，所述第一端口与所述车载电池有线电连接或者无线电连接。
17.可选地，所述温控单元包括热敏电阻和温度比较器，所述热敏电阻与所述温度比
较器电连接，所述温度比较器与所述第一开关电连接；
18.所述热敏电阻与所述锂离子电池接触。
19.可选地，所述车载设备还包括电路开关单元，所述电路开关单元与所述车载电池和所述加热单元电连接，所述电路开关单元在接收到所述车辆发出的第一信号时导通所述车载电池和所述加热单元之间的电流通路，所述电路开关单元在接收到所述车辆发出的第二信号时关闭所述车载电池和所述加热单元之间的电流通路。
20.可选地，所述电路开关单元包括第二开关和延时电路，所述车辆包括第一信号线和第二信号线，所述第一信号线用于输出所述第一信号，所述第二信号线用于输出所述第二信号；
21.所述延时电路的一端与所述第二信号线电连接，所述延时电路的另一端与所述第二开关电连接。
22.可选地，所述锂离子电池包括电芯，所述加热膜围绕所述电芯设置。
23.可选地，所述锂离子电池还包括电芯以及壳体，所述热敏电阻与所述电芯位于所述壳体内。
24.可选地，所述车载设备还包括电压转换模块，所述电压转换模块的输入端与所述车载电池电连接，所述电压转换模块的输出端与所述加热单元以及所述锂离子电池电连接。
25.根据本实用新型的另一方面，提供了一种车辆，所述车辆包括上述的车载设备，还包括车辆本体。
26.本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
27.提供了一种车载设备，包括第一端口、温控单元、加热单元、功能单元以及锂离子电池。其中，加热单元与锂离子电池接触，并且，车辆的车载电池通过第一端口与加热单元电连接，在锂离子电池的温度小于或者等于阈值温度时，温控单元可以开启加热单元，通过车辆的车载电池为加热单元供电，使加热单元的温度上升，以加热锂离子电池，从而使得锂离子电池在低温条件下可以正常工作，解决了相关技术中车载设备的锂离子电池在低温条件下无法向车载设备供电的问题，提高了车载设备的性能。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。
29.图1是本实用新型实施例示出的一种车载设备的结构示意图；
30.图2是本实用新型实施例示出的一种车载设备和车辆的连接结构示意图；
31.图3是本实用新型实施例示出的另一种车载设备和车辆的连接结构示意图。
32.通过上述附图，已示出本实用新型明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本实用新型构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。
具体实施方式
33.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
34.车载设备可以包括车载平板、车载音响、车载电脑以及车载电视等电子设备，上述电子设备可以包括锂离子电池。示例性的，车载平板可以放置于车辆的两个座位中间的中央扶手处，用于控制车辆内部的后排空调等设备。
35.锂离子电池通常采用含有锂元素的材料作为电极，锂离子电池具有工作电压较高、放电较稳定、体积较小、质量较轻、循环寿命较长、无记忆效应和无污染等特点，被广泛应用在动力电池和储能等领域。车载设备中的锂离子电池的性能受气候环境影响较大，锂离子电池在低温下的功率输出特性下降，环境温度过低会影响车载设备中的锂离子电池的性能。
36.在一些时候，车载环境低温可达-40度，锂离子电池在温度较低的环境中工作时，会产生析锂现象，导致锂离子电池产生不可逆的损伤。
37.析锂是锂离子电池的一种损耗状况，锂离子电池在充电过程中，锂离子会从锂离子电池的正极脱嵌并嵌入锂离子电池的负极，但是当一些异常状况(如低温充电，过量冲电或者锂离子电池发生形变等)发生，并造成从锂离子电池的正极脱嵌的锂离子无法嵌入锂离子电池的负极时，锂离子电池中的锂离子就只能析出在锂离子电池的负极表面，从而形成一层灰色的锂离子，这种现象可以称作析锂。
38.通常情况下，锂离子电池在温度低于0度的环境下对电池充电时，尽管锂离子在低温下可以较快的从锂离子电池的正极脱嵌，使用锂离子的设备也会显示充电正常，但是却从锂离子电池的正极脱嵌的锂离子无法及时嵌入到锂离子电池的负极中，从而引发析锂现象，并且，析锂现象发生的过程不可逆，降低了锂离子电池的安全性。
39.相关技术中，车载设备中的锂离子电池可以通过自身的电量为锂离子电池中的加热膜供电加热，但是上述车载设备中的锂离子电池存在以下两个问题：
40.(1)在低温环境中，锂离子电池自加热导致锂离子电池的损耗较大，当锂离子电池电量较少或者电量为零时无法给加热膜供电进行加热。
41.(2)车载设备的锂离子电池在低温条件下输出的功率较低甚至不能工作，导致在低温条件下锂离子电池无法向车载设备供电。
42.本实用新型提供了一种车载设备和车辆，能够解决上述相关技术中存在的问题。
43.图1是本实用新型实施例示出的一种车载设备的结构示意图。请参考图1，车载设备10可以包括：第一端口11、温控单元12、加热单元13、功能单元17以及锂离子电池14。
44.第一端口11可以与加热单元13电连接，第一端口11还可以与车辆20的车载电池21电连接。加热单元13可以通过第一端口11与车载电池21电连接，以使得车载电池21为加热单元13供电，从而使得加热单元13将车载电池21输出的电能转换为热能，以产生热量。车辆20的车载电池21可以包括酸性电池，示例性的，该酸性电池可以为铅酸电池，铅酸电池的工作电压较高，使用温度范围较宽，且制造难度较小，制造成本较低。
45.加热单元13可以与温控单元12电连接，温控单元12还可以与车载电池21或者锂离子电池14电连接，以使得车载电池21或者锂离子电池14为温控单元12供电，温控单元12可以用于控制加热单元13的开启或者关闭。
46.加热单元13和温控单元12均可以与锂离子电池14接触；加热单元13可以发热，以对锂离子电池14进行加热，温控单元12与锂离子电池14接触，可以实时或者在预设时间点对锂离子电池14进行测温，以检测锂离子电池14的温度。
47.功能单元17可以与锂离子电池14电连接，功能单元17可以包括显示组件以及音响组件等。
48.温控单元12在检测到锂离子电池14的温度大于阈值温度时，输出第一电平以关闭加热单元13，在检测到锂离子电池14的温度小于或者等于阈值温度时，输出第二电平以开启加热单元13。温控单元12可以根据检测到的锂离子电池14的实时温度，比较该实时温度与阈值温度的大小，当实时温度的值小于阈值温度的值时，可以认为锂离子电池14处于低温状态，当锂离子电池14处于低温状态时，锂离子电池14的输出的功率较低甚至不能工作，此时，温控单元12可以输出第二电平以开启加热单元13，加热单元13将车载电池21输出的电能转换为热能，以使得加热单元13产生热量为锂离子电池14加热。加热单元13可以持续为锂离子电池14加热，直至温控单元12检测到锂离子电池14的温度大于阈值温度时，输出第一电平以关闭加热单元13，从而使得加热单元13停止产生热量，进而停止为锂离子电池14加热。如此，可以使得锂离子电池在低温条件下能够正常工作，并且，可以避免锂离子电池14自身为加热单元13供电导致的锂离子电池14损耗过快，可以提高车载设备的性能。示例性的，该阈值温度可以为0度。
49.综上所述，本实用新型实施例提供了一种车载设备，包括第一端口、温控单元、加热单元、功能单元以及锂离子电池。其中，加热单元与锂离子电池接触，并且，车辆的车载电池通过第一端口与加热单元电连接，在锂离子电池的温度小于或者等于阈值温度时，温控单元可以开启加热单元，通过车辆的车载电池为加热单元供电，使加热单元的温度上升，以加热锂离子电池，从而使得锂离子电池在低温条件下可以正常工作，解决了相关技术中车载设备的锂离子电池在低温条件下无法向车载设备供电的问题，提高了车载设备的性能。
50.可选地，加热单元13可以包括加热膜131和第一开关132，加热膜131与第一开关132电连接，加热膜131与锂离子电池14接触。加热膜131可以包括金属电热膜、无机电热膜(包括炭纤维电热膜、油墨电热膜等)和高分子电热膜中的至少一种，加热膜可以将电能转换为热能。
51.第一开关132可以具有控制端1321、输入端1322以及输出端1323，第一开关132可以包括金属氧化物半导体场效应晶体管(英文：metal oxide semiconductor field effect transistor；简写：mosfet)，依照金属氧化物半导体场效应晶体管的极性，可以将金属氧化物半导体场效应晶体管分为“n型”与“p型”的两种类型，可以称为nmosfet与pmosfet。控制端1321可以为第一开关132的栅极，输入端1322和输出端1323可以分别为第一开关132的源极和漏极。
52.第一开关132的控制端1321可以与温控单元12电连接，第一开关132的输入端1322可以与车载电池21电连接，第一开关132的输出端1323可以与加热膜131电连接。
53.第一开关132在可以在接收到温控单元12输出的第一电平时截止，即就是，温控单元12可以输出第一电平至第一开关132的控制端1321，第一开关132的控制端1321上加载第一电平，可以使得第一开关1321的输入端1322和输出端1323截止，进而车载电池21与加热膜131之间的导电通路处于断开的状态，加热膜131上不会产生热量。可以避免在锂离子电
池14所处的环境温度较高，或者锂离子电池自身的温度较高时，加热膜131对锂离子电池加热。示例性的，该第一开关132为nmosfet，第一电平可以为低电平。
54.第一开关132在接收到第二电平时导通，即就是，温控单元12可以输出第二电平至第一开关132的控制端1321，第一开关132的控制端1321上加载第二电平，可以使得第一开关1321的输入端1322和输出端1323导通，进而车载电池21与加热膜131之间的导电通路处于导通的状态，加热膜131上可以产生热量，以对锂离子电池14进行加热。示例性的，该第一开关132为nmosfet，第二电平可以为高电平。其中，低电平低于高电平。
55.可选地，如图2所示，图2是本实用新型实施例示出的一种车载设备和车辆的连接结构示意图。车载设备10的第一端口11可以与车载电池21有线电连接或者无线电连接。车载设备10的第一端口11可以包括第一端子111，车辆20可以包括第二端子112，第二端子112可以和车载电池21电连接，第一端子111和第二端子112可以为插拔式连接，示例性的，第一端子111和第二端子112可以为通用串行总线(英文：universal serial bus；简写：usb)类端口。或者，第一端子111和第二端子112均可以具有线圈，第一端子111和第二端子112可以采用电磁感应的方式进行无线连接。
56.可选地，如图2所示，温控单元12可以包括热敏电阻121和温度比较器122，热敏电阻121可以与温度比较器122电连接，温度比较器122的一端可以与第一开关132电连接，温度比较器122的另一端可以与车载电池21电连接，热敏电阻121可以与锂离子电池14接触。热敏电阻121是一种传感器电阻，热敏电阻121的电阻值随着温度的变化而改变，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻(英文：positive temperature coefficient thermistor；简写：ptc thermistor)和负温度系数热敏电阻(英文：negative temperature coefficient thermistor；简写：ntc thermistor)，正温度系数热敏电阻器的电阻值随温度的升高而增大，负温度系数热敏电阻器的电阻值随温度的升高而减小。
57.热敏电阻121和温度比较器122可以位于温度比较器电路中，温度比较电路可以是将一个监测电压信号与一个基准电压相比较的电路。温度比较电路可以包括四路差动比较器(lm339)，四路差动比较器是在电压比较器芯片内部装有四个独立的电压比较器，是一种集成电路。温度比较电路还可以包括第一电阻r1，第二电阻r2，第三电阻r3和第四电阻r4，第一电阻r1和第二电阻r2串联，且第一电阻r1和第二电阻r2与lm339的反相输入端(-)电连接，第三电阻r3和热敏电阻112串联，且第三电阻r3和热敏电阻121与lm339的同相输入端(+)电连接，第四电阻r4的一端可以与车载电源21电连接，另一端可以与lm339的输出端电连接。
58.温度比较器122可以用单电源供电，本实用新型实施例中可以使用车载电池21为温度比较器122供电。示例性的，四路差动比较器(lm339)的反相输入端可以加载一个固定的参考电压，该参考电压值介于电源电压(该电源电压可以包括车载电池21的输出电压或者锂离子电池14的输出电压)和0伏电压之间。lm339的同相输入端的电压等于热敏电阻121的电压降。当锂离子电池14的温度为阈值温度以下时，同相输入端(+)的电压大于反相输入端(-)的电压，lm339的输出端输出高电平，使得第一开关132开启。当温度上升为阈值温度以上时，反相输入端(-)的电压大于同相输入端(+)的电压，lm339的输出端输出低电平，使得第一开关132关闭，可以通过调节第一电阻r1的值改变阈值温度的大小。
59.可选地，如图2所示，车载设备10还可以包括电路开关单元15，电路开关单元15与
车载电池21和加热单元13电连接，电路开关单元15在接收到车辆20发出的第一信号时导通车载电池21和加热单元13之间的电流通路，电路开关单元15在接收到车辆20发出的第二信号时关闭车载电池21和加热单元13之间的电流通路。车辆20发出的第一信号可以包括车辆的唤醒状态信号，该唤醒状态信号可以包括自适应巡航控制器(英文：adaptive cruise control；简写：acc)通电或者车辆车门锁解锁等信号。
60.车辆20发出的第二信号可以包括停车状态信号，该停车状态信号可以包括当汽车进入驻车熄火状态，车辆发出的自适应巡航控制器断电或者车辆车门锁上锁等信号。
61.可选地，如图2所示，电路开关单元15可以包括第二开关151和延时电路152，车辆20包括第一信号线22和第二信号线23，第一信号线22用于输出第一信号，第二信号线23用于输出第二信号；延时电路152的一端与第二信号线23电连接，延时电路152的另一端与第二开关151电连接。延时电路152可以包括电阻、稳压二极管以及电容，其中，电阻与稳压二极管串联，电容与电阻和稳压二极管并联。稳压二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。当第二信号加载到延时电路152时，延时电路152中的电容与电阻组成一个延时电路，使电容的两端的电压慢慢升高，当达到临界反向击穿电压时，稳压二极管才会导通，从而实现第二信号的导通。
62.可选地，锂离子电池14可以包括电芯，电芯指单个含有正、负极的电化学电芯，是锂离子电池中的蓄电元件，加热膜131可以围绕电芯设置，以避免电芯受外界低温环境的损害。
63.可选地，锂离子电池14还可以包括壳体，热敏电阻121与电芯均可以位于壳体内，以便于热敏电阻121可以较为准确地检测锂离子电池14的温度。
64.可选地，车载设备还可以包括电压转换模块，电压转换模块的输入端可以与车载电池21电连接，电压转换模块的输出端可以与加热单元13以及锂离子电池14电连接。如此，可以将车载电池21输出的12v电压转换为5v电压，以便于车载电池21为加热膜131供电以及为锂离子电池14充电。
65.如图2所示，车载设备10还可以包括充放电单元16，充放电单元16可以与开关单元15以及锂离子电池14电连接，充放电单元16可以检测锂离子电池14的充放电状态，在锂离子电池14充电的过程中，当流入锂离子电池14的电流低于预设阈值(如，预设阈值为10ma，即锂离子电池的充电方式由恒流改为恒压后)时充放电单元16可以关断锂离子电池14的充电通路，避免锂离子电池14发生过充现象。充放电单元16还可以与加热单元13和温控单元12电连接，可以在车载设备10的第一端子111和车载电池21的第二端子112断开时，为加热单元13供电。
66.示例性的，当车辆处于冷启动状态时候，车辆20发出车辆的唤醒状态信号，至电路开关单元15，电路开关单元15打开，温控单元12通过热敏电阻121获取锂离子电池14的温度或者车辆20的环境温度，并通过温度比较器122输出第一电平或者第二电平。若锂离子电池14的温度或者车辆20的环境温度低于阈值温度，充放电单元16可以关闭锂离子电池14的充放电通路，同时，温度比较器122输出第二电平以打开加热单元13的第一开关132，对加热膜131进行供电，待热敏电阻121检测到锂离子电池14的温度上升至阈值温度以上时，充放电单元16打开，锂离子电池14可进行充放电，温度比较器122输出第一电平以关闭第一开关132，加热膜131停止加热。如此，可以对车载设备10的锂离子电池14进行预加热。
67.当车载设备10处于开机工作状态时，温控单元12通过热敏电阻121实时获取锂离子电池14的温度，并在锂离子电池14的温度低于阈值温度时，通过车载电池21或者锂离子电池14为加热膜13供电。
68.当车辆处于熄火驻车状态时，电路开关单元15可以通过延时电路152延迟第二开关151的关闭时间，避免出现在车辆20熄火后，车载设备10还在使用而锂离子电池14的温度较低或者电量不足的情况。
69.可选地，如图3所示，图3是本实用新型实施例示出的另一种车载设备和车辆的连接结构示意图。车辆20还可以包括第一控制单元24，车载设备10还可以包括第二控制单元18。
70.第一控制单元24可以与车辆20的车门以及自适应巡航控制器电连接，第一控制单元24还可以与第二开关151电连接，此时，车载设备10中可以不设置延时电路152，可以通过第一控制单元24控制第二开关151的开启或者关闭，以及控制开启或者关闭的延时时间。
71.示例性的，第一控制单元24电路开关单元15在接收到车辆20发出的第一信号时导通车载电池21和加热单元13之间的电流通路，电路开关单元15在接收到车辆20发出的第二信号时延时关闭车载电池21和加热单元13之间的电流通路。车辆20发出的第一信号可以包括车辆的唤醒状态信号，该唤醒状态信号可以包括自适应巡航控制器通电或者车辆车门锁解锁等信号。
72.车辆20发出的第二信号可以包括停车状态信号，该停车状态信号可以包括当汽车进入驻车熄火状态，车辆发出的自适应巡航控制器断电或者车辆车门锁上锁等信号。
73.第二控制单元18可以与加热单元13的第一开关132、第二开关151、12温控单元12以及充放电单元16电连接，第二控制单元18可以接收温控单元12通过热敏电阻121获取锂离子电池14的温度或者车辆20的环境温度，比较该环境温度与阈值温度，若锂离子电池14的温度或者车辆20的环境温度低于阈值温度，第二控制单元18可以打开加热单元13的第一开关132，对加热膜131进行供电，并且，第二控制单元18可以关闭锂离子电池14的充放电通路，待热敏电阻121检测到锂离子电池14的温度上升至阈值温度以上时，第二控制单元18使得充放电单元16打开，锂离子电池14可进行充放电，且使得第一开关132关闭，以使得加热膜131停止加热。如此，可以对车载设备10的锂离子电池14进行预加热。此时，温控单元12中可以不设置温度比较器122，第二控制单元18可以对环境温度与阈值温度以输出不同的控制信号。第二控制单元18还可以确定车载电池21的输出电压状态，当第二控制单元检测到车载电池21的输出电压为常规输出电压(如：5v)，则第二控制单元18可以打开加热单元13的第一开关132，使得车载电池21对加热膜131进行供电；当第二控制单元检测到车载电池21的输出电压为0时，则第二控制单元18可以打开加热单元13的第一开关132，并使得充放电单元16与第一开关132电连接，以使得锂离子电池14对加热膜131进行供电。
74.综上所述，本实用新型实施例提供了一种车载设备，包括第一端口、温控单元、加热单元、功能单元以及锂离子电池。其中，加热单元与锂离子电池接触，并且，车辆的车载电池通过第一端口与加热单元电连接，在锂离子电池的温度小于或者等于阈值温度时，温控单元可以开启加热单元，通过车辆的车载电池为加热单元供电，使加热单元的温度上升，以加热锂离子电池，从而使得锂离子电池在低温条件下可以正常工作，解决了相关技术中车载设备的锂离子电池在低温条件下无法向车载设备供电的问题，提高了车载设备的性能。
75.本实用新型提供一种车辆，该车辆可以包括上述的车载设备，还包括车辆本体。其中，车载设备可以位于车辆本体的两个座位中间的中央扶手处。
76.在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
77.在本实用新型所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
78.以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，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。