一种低温环境锂电池充电控制电路及方法与流程

本发明涉及锂电池充电电路，尤其涉及一种低温环境锂电池充电控制电路及方法。

背景技术：

随着电力电子技术、微电子技术与现代控制理论的发展以及人民生活水平的提高，用户对于电能储存的需求不断提高，各种类型的锂电池技术不断更新，使得锂电池储能技术已经在各行各业中得到广泛使用。在此背景下，锂电池技术仍存在着一些缺陷，例如，当锂电池在温度低于-10℃时，锂电池的活性大大降低，对于高寒地区的锂电池设备会导致无法充电等问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种能够在低温条件下对锂电池进行温度补偿，同时在充电过程中对锂电池具有保温作用，进而在低温环境中实现正常充电的锂电池充电控制电路及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种低温环境锂电池充电控制电路，所述充电控制电路包括有充电芯片、发热丝、第一温控开关、npn管、pmos管、充电正极和充电负极，所述充电正极用于连接电源，所述充电负极作为地，所述充电芯片用于为锂电池组充电，所述锂电池组、所述发热丝和第一温控开关均设于一保温箱体内，所述发热丝和所述第一温控开关依次串联，所述发热丝的前端连接于所述充电正极，所述第一温控开关的后端接地，所述发热丝与所述第一温控开关连接点的电信号传输至所述npn管的基极，所述npn管的发射极接地，所述npn管集电极的电信号传输至所述pmos管的栅极，所述充电正极的电信号传输至所述pmos管的源极，所述pmos管漏极的电信号传输至所述充电芯片的电源正极，所述第一温控开关用于当温度低于预设值时闭合。

优选地，包括有依次串联的延迟电阻和延迟电容，所述延迟电阻的前端连接于所述充电正极，所述延迟电容的后端接地，所述延迟电阻与所述延迟电容的连接点与所述pmos管的栅极相连接，所述延迟电容用于：当所述第一温控开关闭合时充电；当所述第一温控开关断开时放电，以令所述pmos管延迟导通。

优选地，所述pmos管漏极与所述电源正极之间的线路上串接有第二温控开关，所述第二温控开关设于所述保温箱体内，所述第二温控开关用于当所述保温箱体内的温度高于预设值时断开。

优选地，所述保温箱体是由泡沫材料制成的保温箱体。

优选地，包括有二极管，所述二极管的阳极连接于所述充电正极，所述二极管的阴极连接于所述pmos管的源极。

优选地，所述发热丝与所述第一温控开关的连接点通过第一电阻连接于所述npn管的基极，所述npn管的基极通过第二电阻接地。

优选地，所述npn管的集电极通过第三电阻连接于所述pmos管的栅极。

一种低温环境锂电池充电控制方法，该方法基于一充电控制电路实现，所述充电控制电路包括有充电芯片、发热丝、第一温控开关、npn管、pmos管、充电正极和充电负极，所述充电正极用于连接电源，所述充电负极作为地，所述充电芯片用于为锂电池组充电，所述锂电池组、所述发热丝和第一温控开关均设于一保温箱体内，所述发热丝和所述第一温控开关依次串联，所述发热丝的前端连接于所述充电正极，所述第一温控开关的后端接地，所述发热丝与所述第一温控开关连接点的电信号传输至所述npn管的基极，所述npn管的发射极接地，所述npn管集电极的电信号传输至所述pmos管的栅极，所述充电正极的电信号传输至所述pmos管的源极，所述pmos管漏极的电信号传输至所述充电芯片的电源正极，所述第一温控开关用于当温度低于预设值时闭合，所述方法包括：停止充电步骤：当所述保温箱体内的温度低于预设值时，所述第一温控开关闭合，将所述发热丝连接于所述充电正极和所述充电负极之间，所述发热丝产生热量并使得所述保温箱体内的温度升高，所述npn管因基极呈低电平而关断，所述pmos管呈关断状态，所述充电芯片停止对所述锂电池组充电；启动充电步骤：当所述保温箱体内的温度升高至预设值时，所述第一温控开关断开，所述充电正极的电信号通过所述发热丝传输至所述npn管的基极，所述npn管导通并将所述pmos管的栅极电平拉低，所述pmos管呈导通状态，所述充电芯片上电并对所述锂电池组进行充电。

优选地，所述充电控制电路包括有依次串联的延迟电阻和延迟电容，所述延迟电阻的前端连接于所述充电正极，所述延迟电容的后端接地，所述延迟电阻与所述延迟电容的连接点与所述pmos管的栅极相连接，所述方法包括：延时启动步骤：当所述第一温控开关闭合时，所述延迟电容通过所述延迟电阻充电，当所述第一温控开关断开时，所述延迟电容放电，使得所述pmos管延迟导通，进而控制所述充电芯片延迟启动。

优选地，所述充电控制电路包括有第二温控开关，所述第二温控开关串接于所述pmos管的漏极与所述电源正极之间的线路上，所述第二温控开关设于所述保温箱体内，所述方法包括：高温保护步骤：当所述保温箱体内的温度高于预设值时，所述第二温控开关断开，进而控制所述充电芯片停止对所述锂电池组充电。

本发明公开的低温环境锂电池充电控制电路，其相比现有技术而言的有益效果在于，本发明实现了在低温条件下对锂电池进行温度补偿的功能，使得锂电池技术能够更好地在严寒地区推广应用，同时，本发明将所述锂电池组、所述发热丝和第一温控开关同时设于保温箱体内，在所述保温箱体的作用下，可以在充电过程中对锂电池起到保温作用，并且配合锂电池充电过程中的自发热现象，使得锂电池能够在合适的温度条件下完成充电，较好地满足了低温环境下的充电需求。

附图说明

图1为本发明低温环境锂电池充电控制电路的局部原理图一；

图2为本发明低温环境锂电池充电控制电路的局部原理图二。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。

本发明公开了一种低温环境锂电池充电控制电路，请参见图1和图2，所述充电控制电路包括有充电芯片u1、发热丝rt1、第一温控开关k1、npn管q5、pmos管q6、充电正极和充电负极，所述充电正极用于连接电源，所述充电负极作为地，所述充电芯片u1用于为锂电池组bt充电，所述锂电池组bt、所述发热丝rt1和第一温控开关k1均设于一保温箱体内，所述发热丝rt1和所述第一温控开关k1依次串联，所述发热丝rt1的前端连接于所述充电正极，所述第一温控开关k1的后端接地，所述发热丝rt1与所述第一温控开关k1连接点的电信号传输至所述npn管q5的基极，所述npn管q5的发射极接地，所述npn管q5集电极的电信号传输至所述pmos管q6的栅极，所述充电正极的电信号传输至所述pmos管q6的源极，所述pmos管q6漏极的电信号传输至所述充电芯片u1的电源正极vdd，所述第一温控开关k1用于当温度低于预设值时闭合。

上述电路的工作原理为：当所述保温箱体内的温度低于预设值时，例如低于-10℃左右时，所述第一温控开关k1受低温影响而闭合，同时将所述发热丝rt1串接于所述充电正极和所述充电负极之间，所述发热丝rt1产生热量并使得所述保温箱体内的温度升高，同时，所述第一温控开关k1将所述npn管q5的基极电平拉低，所述npn管q5关断，所述pmos管q6随之呈关断状态，所述充电芯片u1掉电并且停止对所述锂电池组bt充电；当所述保温箱体内的温度升高至预设值时，例如升高至8℃左右时，所述第一温控开关k1因温升而断开，所述充电正极的电信号通过所述发热丝rt1传输至所述npn管q5的基极，所述npn管q5导通并将所述pmos管q6的栅极电平拉低，所述pmos管q6随之导通，所述充电芯片u1上电并对所述锂电池组bt进行充电。基于上述原理，本发明实现了在低温条件下对锂电池进行温度补偿的功能，使得锂电池技术能够更好地在严寒地区推广应用，同时，本发明将所述锂电池组bt、所述发热丝rt1和第一温控开关k1同时设于保温箱体内，在所述保温箱体的作用下，可以在充电过程中对锂电池起到保温作用，并且配合锂电池充电过程中的自发热现象，使得锂电池能够在合适的温度条件下完成充电，较好地满足了低温环境下的充电需求。

实际应用中，因所述第一温控开关k1为物理开关，所以本实施例需要在所述第一温控开关k1彻底断开后才令所述充电芯片u1上电，对此，本实施例设置了延迟上电电路，具体是指，本实施例包括有依次串联的延迟电阻r11和延迟电容c6，所述延迟电阻r11的前端连接于所述充电正极，所述延迟电容c6的后端接地，所述延迟电阻r11与所述延迟电容c6的连接点与所述pmos管q6的栅极相连接，所述延迟电容c6用于：

当所述第一温控开关k1闭合时充电；

当所述第一温控开关k1断开时放电，以令所述pmos管q6延迟导通。

基于上述延迟上电电路，可有效提高充电电路的安全性和可靠性。

实际应用中，除了受低温环境影响，锂电池在较高温度条件下也会影响充电状态，而锂电池充电过程中，其自身产生的热量将导致保温箱体内温度升高，为了实现高温保护，本实施例中：所述pmos管q6漏极与所述电源正极vdd之间的线路上串接有第二温控开关k2，所述第二温控开关k2设于所述保温箱体内，所述第二温控开关k2用于当所述保温箱体内的温度高于预设值时断开。进而在高温条件下停止对锂电池充电。

作为一种优选方式，所述保温箱体是由泡沫材料制成的保温箱体。

为了起到反向保护作用，本实施例包括有二极管d1，所述二极管d1的阳极连接于所述充电正极，所述二极管d1的阴极连接于所述pmos管q6的源极。

为了起到限流作用，本实施例中，所述发热丝rt1与所述第一温控开关k1的连接点通过第一电阻r8连接于所述npn管q5的基极，所述npn管q5的基极通过第二电阻r9接地。

类似地，所述npn管q5的集电极通过第三电阻r10连接于所述pmos管q6的栅极。

为了更好地描述本发明的技术方案，本实施例还涉及一种低温环境锂电池充电控制方法，请参见图1和图2，该方法基于一充电控制电路实现，所述充电控制电路包括有充电芯片u1、发热丝rt1、第一温控开关k1、npn管q5、pmos管q6、充电正极和充电负极，所述充电正极用于连接电源，所述充电负极作为地，所述充电芯片u1用于为锂电池组bt充电，所述锂电池组bt、所述发热丝rt1和第一温控开关k1均设于一保温箱体内，所述发热丝rt1和所述第一温控开关k1依次串联，所述发热丝rt1的前端连接于所述充电正极，所述第一温控开关k1的后端接地，所述发热丝rt1与所述第一温控开关k1连接点的电信号传输至所述npn管q5的基极，所述npn管q5的发射极接地，所述npn管q5集电极的电信号传输至所述pmos管q6的栅极，所述充电正极的电信号传输至所述pmos管q6的源极，所述pmos管q6漏极的电信号传输至所述充电芯片u1的电源正极vdd，所述第一温控开关k1用于当温度低于预设值时闭合，所述方法包括：

停止充电步骤：当所述保温箱体内的温度低于预设值时，所述第一温控开关k1闭合，将所述发热丝rt1连接于所述充电正极和所述充电负极之间，所述发热丝rt1产生热量并使得所述保温箱体内的温度升高，所述npn管q5因基极呈低电平而关断，所述pmos管q6呈关断状态，所述充电芯片u1停止对所述锂电池组bt充电；

启动充电步骤：当所述保温箱体内的温度升高至预设值时，所述第一温控开关k1断开，所述充电正极的电信号通过所述发热丝rt1传输至所述npn管q5的基极，所述npn管q5导通并将所述pmos管q6的栅极电平拉低，所述pmos管q6呈导通状态，所述充电芯片u1上电并对所述锂电池组bt进行充电。

上述方法中，所述充电控制电路包括有依次串联的延迟电阻r11和延迟电容c6，所述延迟电阻r11的前端连接于所述充电正极，所述延迟电容c6的后端接地，所述延迟电阻r11与所述延迟电容c6的连接点与所述pmos管q6的栅极相连接，所述方法包括：

延时启动步骤：当所述第一温控开关k1闭合时，所述延迟电容c6通过所述延迟电阻r11充电，当所述第一温控开关k1断开时，所述延迟电容c6放电，使得所述pmos管q6延迟导通，进而控制所述充电芯片u1延迟启动。

作为一种优选方式，所述充电控制电路包括有第二温控开关k2，所述第二温控开关k2串接于所述pmos管q6的漏极与所述电源正极vdd之间的线路上，所述第二温控开关k2设于所述保温箱体内，所述方法包括：

高温保护步骤：当所述保温箱体内的温度高于预设值时，所述第二温控开关k2断开，进而控制所述充电芯片u1停止对所述锂电池组bt充电。

本发明公开的低温环境锂电池充电控制电路及方法，其在实际应用中的工作原理举例如下：当锂电池的温度低于-10℃左右时，若此时是处于充电状态，则首先对锂电池进行加温，待温度升高至8℃左右时停止加温，充电电路必须延时1-5秒后开始对锂池进行充电，由于锂电池此时已经处于可充电的温度中，所以能够正常完成对锂电池的充电工作。在充电过程中，充电电路会产生一定的热量，并且在保温箱体的保护下，保持温度在-10℃以上，即使充电时产生的热量无法维持温度在-10℃以上，也可以在温度降至-10℃时，重新启动温度补偿，使锂电池得以正常充电。

为了实现高温保护，还可以增设第二温控开关k2，当保温箱体内空间温度超过80℃时，第二温控开关k2断开，此时电路无法充电或放电，只有待温度降低于60℃左右时，第二温控开关k2才重新闭合，充电电路正常工作，该电路的主要目的是防止锂电池温度过高，避免产生损坏或危险。

以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。