提高电池在低温时性能的系统的制作方法

本实用新型属于电池技术领域，具体涉及一种提高电池在低温时性能的系统。

背景技术：

很多用电池供电的物联网设备通常是安装在室外，然而在我国北方的冬天，室外的温度低于-20℃是很常见的情况，而当室外的温度低于-20℃时，大部分电池的容量相比较与常温或高温环境下急剧下降，因而无法满足正常工作需要。图1为某容量为0.25Ah电池不同温度下放电曲线图，图1中，纵坐标表示电池电压，单位为伏特(V),横坐标表示电池的容量，单位为安培*小时(Ah)。如图1所示，在-20℃时，电池从满电状态放电至3.1V的时候只有0.05Ah的容量，而在常温(0.2℃)和高温(60℃和80℃)的环境下，电池从满电状态放电至3.7V的时候，电池容量是从约0.25Ah下降至0.05Ah。因此，低温时电池很难满足正常工作需要，特别是对于需要瞬时大电流工作的设备。图2为某品牌的CR123电池不同温度下放电曲线图，该电池的标称容量为1.4Ah，如图2所示，可以看出在-20℃时该电池的放电能力相对于0℃和20℃时候下降非常明显，且低温下电池的电压下降也非常迅速，因此，低温下电池很难满足正常工作需要。

而比如无线抄表、车辆追踪等用电池供电的物联网设备往往一天或者一个月只需要自动自动唤醒一次，上传相应的数据后就会自动进入休眠状态，如果在设备唤醒时，若电池周围环境温度太低会使得电池放电能力急剧下降从而使得设备无法正常工作，最终导致整个系统瘫痪，无法正常运行。

技术实现要素：

本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种在低温环境下提高电池周围环境温度从而提高电池性能，保证使用电池供能的设备在低温环境下仍能够正常工作的提高电池在低温时性能的系统。

本实用新型提供了一种提高电池在低温时性能的系统，其特征在于，包括：电池，为设备提供电能；

温度检测单元，安装在所述电池附近，与所述电池连接，用于检测所述电池周围环境的温度；

电压检测单元，与所述电池并联连接，用于检测电池的电压；

加热单元，安装在所述电池附近，与所述电池连接，用于加热所述电池周围环境的温度；以及

控制单元，与所述温度检测单元、所述电压检测单元、所述加热单元连接，所述控制单元存储有电池在不同温度下的电压-容量放电特性曲线，

所述控制单元与能够唤醒设备的元器件连接，设备需要唤醒时，所述控制单元接收到唤醒信号，所述控制单元获取所述温度检测单元检测的电池周围环境的温度、所述电压检测单元检测的电池的电压，根据电池在不同温度下的电压-容量放电特性曲线判断电池能否满足设备工作需求，若不满足，则控制所述加热单元打开，对电池周围环境进行加热，并加热到预定的温度，当温度检测单元检测的电池周围环境的温度大于等于所述预定温度后，控制加热单元停止加热，然后指令设备开始工作，若满足，则直接指令设备工作。

进一步，在本实用新型提供的提高电池在低温时性能的系统中，还可以具有这样的特征：其中，所述温度检测单元为温度传感器。

进一步，在本实用新型提供的提高电池在低温时性能的系统中，还可以具有这样的特征：其中，所述控制单元为具有存储功能的单片机。

进一步，在本实用新型提供的提高电池在低温时性能的系统中，还可以具有这样的特征：其中，所述加热单元为电热丝。

进一步，在本实用新型提供的提高电池在低温时性能的系统中，还可以具有这样的特征：其中，所述电池被外壳包裹，所述加热单元和所述温度检测单元均安装在所述外壳内。

本实用新型的优点如下：

根据本实用新型所涉及的提高电池在低温时性能的系统，在电池周围设置温度检测单元、用于检测电池周围环境的温度，在电池上并联一电压检测单元，用于检测电池的电压，在电池附近设置加热单元，用于加热电池周围的温度，控制单元在接收到唤醒信号后，根据温度检测单元检测的电池周围环境的温度、电压检测单元检测的电池的电压结合电池在不同温度下的电压-容量放电特性曲线得出电池是否能够满足设备正常工作的需求，如果能够满足设备正常工作需求，则控制单元指令设备正常工作，如果不能满足设备正常工作需求，则控制单元控制加热单元打开对电池周围的环境进行加热，当加热到预定温度后，关闭加热单元，然后指令设备正常工作，因此，本实用新型的提高电池在低温时性能的系统能够提高电池在低温环境下的性能，使得用电池供能的设备在低温环境下仍能正常工作。

附图说明

图1是某电池不同温度下放电曲线图；

图2是某品牌的CR123电池不同温度下放电曲线图；

图3是本实用新型中提高电池在低温时性能的系统的逻辑示意图；

图4是本实用新型中提高电池在低温时性能的系统的电路图；

图5是本实用新型中控制单元的控制流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本实用新型提高电池在低温时性能的系统作具体阐述。

提高电池在低温时性能的系统100主要应用于非工作状态进入休眠，工作时自动唤醒的设备。如图3、图4所示，提高电池在低温时性能的系统100包括：电池10、温度检测单元20、电压检测单元30、加热单元40和控制单元50。

电池10用于为设备提供电能。

温度检测单元20安装在电池附近，与电池10连接，由电池10为其提供电能，温度检测单元20用于检测电池10周围环境的温度。在本实施例中，温度检测单元20为温度传感器。

加热单元40安装在电池10附近，与电池10连接，由电池10为其提供电能，加热单元40用于加热电池10周围环境的温度。在本实施例中，加热单元40为电加热丝，加热丝可以分布在电池的四周。

在本实施例中，电池10被一外壳包裹，温度检测单元20和加热单元40均设置在外壳内，方便加热单元40加热电池周围环境的温度。

电压检测单元30与电池10并联连接，用于检测电池10的电压。在本实施例中，电压检测单元30为电压表。

控制单元50与温度检测单元20、电压检测单元30、加热单元40连接。在本实施例中，如图4所示，温度检测单元20和加热单元40并联后与控制单元50连接，控制单元50连接电池10。控制单元50与能够唤醒设备的元器件连接，接收能够唤醒设备的元器件发送的唤醒信号，唤醒信号可以是无线信号，也可以是有线传输的信号。

控制单元50存储有电池在不同温度下的电压-容量放电特性曲线。在本实施例中，控制单元50为具有存储功能的单片机，即单片机带内部EEPROM或FLASH的芯片就可以，例如：STC的STC89C51、STC12C5612和AVR单片机。

如图5所示，控制单元50的控制流程为：设备需要唤醒时，控制单元50会收到唤醒信号，开始检测电池的状态，控制单元50读取此时温度检测单元20检测的电池10周围环境的温度，电压检测单元30检测的电池10的电压，然后结合电池在不同温度下的电压-容量放电特性曲线判断此时电池是否能够满足正常工作的需求，如果能满足需求，控制单元50控制设备进入正常工作程序；如果不能够满足需求，则控制单元50控制加热单元40打开，对电池周围环境进行加热，并加热到预定的温度，控制单元50在温度检测单元20检测的电池10周围环境的温度大于等于预定温度后，控制加热单元40停止加热，然后控制设备进入正常工作程序。在本实施例中，预定温度指常温25摄氏度，由于电池在常温下性能均良好。

例如，某用锂电池供电的定位上报系统，定位上报系统包含GSM/3G/LTE收发系统和GPS定位系统。该定位上报系统需要每天上报一次经纬度信息，工作时间不超过5分钟，工作的时候用电较多，其余时间设备处于休眠状态，耗电量极低。

当到达设备唤醒工作的时间后，控制单元50接收到唤醒信号，控制单元50根据实时电池的电压和环境温度判断当前电池状态是否能够满足本次工作的要求，如果能够满足，则定位上报系统开始正常工作；若不能够满足，则控制单元50控制加热单元40对电池周围环境进行加热，并加热至常温以上，根据温度检测单元20检测的温度到达常温(25摄氏度)，控制单元50控制加热单元40停止加热，然后定位上报系统开始正常工作。当工作结束后，定位上报系统进入休眠状态，等待下次唤醒。

对电池周围环境进行加热，使得电池10处于较高的环境温度下，从而能够提高电池10的容量，使得电池10能够满足设备正常工作。当然，通过加热电池周围的环境温度使得电池能够正常工作，只能是在电池10本身电量充足，而仅是因为环境温度过低造成的电池同容量不足时才可行，若电池本身电量不足以支持设备正常工作，则采用加热电池周围温度的方式并不适用。

本实用新型主要是针对非工作时进入休眠状态，工作时自动唤醒的设备，当需要唤醒设备时，向控制单元50发出唤醒信号，控制单元50收到唤醒信号，开始检测电池的状态。当然也可以用于不需要休眠的设备，如在严寒的天气，电池因为天气寒冷而无法正常工作时，此时控制单元50连接的能够唤醒设备的元器件为外部控制器，由外部控制器控制提高电池在低温时性能的系统100的工作。

上述实施方式为本实用新型的优选案例，并不用来限制本实用新型的保护范围。