一种太阳能系统的电池加热装置及方法与流程

本发明涉及太阳能系统领域，具体涉及一种太阳能系统的电池加热装置及方法。

背景技术：

现有应用在光伏上的锂电池系统，在低温环境时，锂电池的放电容量受到限制，同时，低温下充电会产生安全性的问题，如锂电池会损坏，甚至严重会爆炸。

现有的保温方案基本是采用隔温材料覆盖锂电池，在温度过低时，使锂电池隔绝电池箱和环境温度，但是上述方案还是具有以下几点缺点：

1、只依靠充电时电池内阻发热，加热效果差；

2、同时电池必须有充电才能使电池温度上升，但是低温电池充电会增加危险性；

3、简单依靠隔温材料使得锂电池温度达到一定值速度也非常缓慢；

4、用电池储存的电加热电池，使的电池能量利用率降低。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种太阳能系统的电池加热装置，解决低温环境下锂电池充电的问题。

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种太阳能系统的电池加热方法，解决低温环境下锂电池充电的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种太阳能系统的电池加热装置，该太阳能系统包括电池板和蓄电池，该电池加热装置包括加热设备和dc变化器，该加热设备包裹蓄电池或贴近蓄电池设置，该dc变化器的输入端与电池板连接，其输出端分别与蓄电池和加热设备连接，该dc变化器将电池板的电能分配到加热设备进行加热，或者分配到蓄电池进行充电。

其中，较佳方案是：该加热设备为加热电阻套或加热电阻膜。

其中，较佳方案是：该电池加热装置还包括一处理单元，以及设置在蓄电池或加热设备上的温度传感器，该温度传感器与处理单元连接，获取蓄电池或加热设备的温度值并发送至处理单元；该处理单元与dc变化器连接，并根据温度值调节dc变化器输出至加热设备的功率。

其中，较佳方案是：该处理单元包括一存储模块，该存储模块包括一预设温度值，该处理单元将接收到的温度值与预设温度值比较，并根据比较结果控制调节dc变化器输出至加热设备的功率。

其中，较佳方案是：该dc变化器包括分别与两输出端串联的可变电阻器，该dc变化器分别控制可变电阻器的阻抗变化，调节输出到加热设备和蓄电池的功率。

其中，较佳方案是：该dc变化器包括信号输入接口和驱动电路，该信号输入接口与处理单元连接，该驱动电路与分别与电池板、加热设备和蓄电池连接；当处理单元通过信号输入接口输入第一电平信号，该驱动电路将电池板的电能为加热设备供电，当处理单元通过信号输入接口输入第二电平信号，该驱动电路将电池板的电能为蓄电池供电。

其中，较佳方案是：该处理单元包括若干温度等级，该处理单元根据不同的温度等级进行功率分配，当温度越低温度等级越低，该dc变换器为加热设备供电的功率越大，为蓄电池供电的功率越小。

其中，较佳方案是：该蓄电池为锂电池。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种太阳能系统的电池加热方法，该太阳能系统包括电池板和蓄电池，该蓄电池上设置有一加热设备，该电池加热方法包括步骤：

获取蓄电池或加热设备的温度值；

若温度值低于预设温度值时，将电池板的电能分配至加热设备，使加热设备加热；

若温度不低于预设温度值时，减少或关闭分配至加热设备的电能，并将电池板的电能分配至蓄电池中。

其中，较佳方案是，该电池加热方法还包括步骤：

若温度值低于预设温度值时，将电池板的全部电能分配至加热设备，并控制加热设备加热。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过设计一种太阳能系统的电池加热装置及方法，采用加热设备为蓄电池加热，加热设备的电能为电池板提供的电能，并通过dc变化器分配电池板的电能分配；将光伏电池领域中的温度控制从简单的保温到智能温度控制进行转变；进一步地，提高加热效率，避免由于蓄电池自身充电问题导致的损坏。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明电池加热装置的结构框图；

图2是本发明基于处理单元的电池加热装置的第一结构框图；

图3是本发明基于处理单元的电池加热装置的第二结构框图；

图4是本发明基于存储模块的电池加热装置的第二结构框图；

图5是本发明基于可变电阻器的电池加热装置的结构示意图；

图6是本发明dc变化器的电路结构示意图；

图7是本发明充电控制电路的电路结构示意图；

图8是本发明电池加热方法的流程示意图；

图9是本发明电池加热方法的具体加热方式的流程示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。

如图1所示，本发明提供一种太阳能系统的电池加热装置的优选实施例。

一种太阳能系统的电池加热装置，该太阳能系统包括电池板和蓄电池，该电池加热装置包括加热设备和dc变化器，该加热设备包裹蓄电池或贴近蓄电池设置，该dc变化器的输入端与电池板连接，其输出端分别与蓄电池和加热设备连接，该dc变化器将电池板的电能分配到加热设备进行加热，或者分配到蓄电池进行充电。

优选地，该加热设备为加热电阻套或加热电阻膜。加热电阻套或加热电阻膜是将特种金属箔制成各种电阻线路，然后封在两层绝缘薄片之间形成的电热元件，绝缘薄片也能是其他绝缘材质，如耐高温布料，形成加热电阻套。以及，加热电阻套或加热电阻膜是面状发热，热效率高，节能省电，升温快，热惯小。以及，材质柔软，能使非平面的物体均匀受热，使用温度高，可达100度。以及，使用寿命长，无明火，安全可靠。以及，温度控制精确，热惯性小，抗腐蚀性能强，热分布随意，可根据要求开发设计各种形状、规格、电压及发热温度的电热膜，不受使用电压和温度的限制。

优选地，该蓄电池为锂电池。

在本实施例中，太阳能系统包括太阳能控制器，以及分别与太阳能控制器练级的太阳能板、蓄电池和外部负载，太阳能控制器包括四个端口，分别是电能输入端口、储能端口、放电端口和电能输出端口，太阳能控制器通过电能输入端口与太阳能板连接，且分别通过储能端口和放电端口与蓄电池连接，且通过电能输出端口与外部负载连接。

其中，太阳能板产生电能并通过电能输入端口传输到太阳能控制器中，太阳能控制器将接收的电能通过储能端口为蓄电池充电，此为充电阶段；蓄电池根据太阳能控制器的控制进行放电操作，并通过放电端口将电能传输到太阳能控制器中，太阳能控制器将接收的电能通过电能输出端口为外部负载供电，此为放电阶段。

如图2和图3所示，本发明提供基于处理单元的电池加热装置的较佳实施例。

该电池加热装置还包括一处理单元，以及设置在蓄电池或加热设备上的温度传感器，该温度传感器与处理单元连接，获取蓄电池或加热设备的温度值并发送至处理单元；该处理单元与dc变化器连接，并根据温度值调节dc变化器输出至加热设备的功率。

温度传感器优选设置在蓄电池的外表面，或者设置在蓄电池与加热设备之间，也可以设置在加热设备上。

处理单元优选为设置在太阳能控制器的控制电路板上的处理芯片，以及外部元器件，太阳能控制器接收太阳能板的电能，并通过dc变化器分配电能，处理单元对电能分配进行干预。

如图4所示，本发明提供基于存储模块的电池加热装置的较佳实施例。

该处理单元包括一存储模块，该存储模块包括一预设温度值，该处理单元将接收到的温度值与预设温度值比较，并根据比较结果控制调节dc变化器输出至加热设备的功率。

进一步地，存储模块的预设温度值可根据环境温度进行调整，即外部温度高时，降低预设温度，外部温度低时，提高预设温度，防止蓄电池的温度过度下降。

进一步地，该处理单元包括若干温度等级，该处理单元根据不同的温度等级进行功率分配，当温度越低温度等级越低，该dc变换器为加热设备供电的功率越大，为蓄电池供电的功率越小。

如图5所示，本发明提供基于可变电阻器的电池加热装置的较佳实施例。

该dc变化器包括分别与两输出端串联的可变电阻器，该dc变化器分别控制可变电阻器的阻抗变化，调节输出到加热设备和蓄电池的功率。

如图6和图7所示，本发明提供电池加热装置的电路较佳实施例。

该dc变化器包括信号输入接口和驱动电路，该信号输入接口与处理单元连接，该驱动电路与分别与电池板、加热设备和蓄电池连接；当处理单元通过信号输入接口输入第一电平信号，该驱动电路将电池板的电能为加热设备供电，当处理单元通过信号输入接口输入第二电平信号，该驱动电路将电池板的电能为蓄电池供电。

具体地，参考图6，若温度值低于预设温度值时，处理单元控制ctr_temp为高电平，三极管q3导通，三极管q1导通，从而驱动mosfetq2导通，太阳能电池的能量给加热装置加热，当处理单元采集到加热装置或电池温度大于预设温度值时，处理单元控制ctr_temp为低电平，三极管q3截止，三极管q1截止，从而驱动mosfetq2截止，太阳能电池的全部能量供给电池供电。

进一步地，参考图7，图7为充电控制电路，充电控制电路为具有最大功率追踪的buck降压变换器，其原理为：若加热装置或电池温度值低于预设温度值时，dc变换器充电电路停止工作，太阳能电池停止对电池进行充电，太阳能电池的能量全部给加热装置加热；若加热装置或电池温度值高于预设温度值，加热电路停止工作，太阳能电池的能量通过dc变换器充电电路供给电池充电。

若加热装置或电池温度值低于预设温度值时，处理单元通过控制器加热控制电路和dc变换器充电电路的阻抗，自动分配加热功率和充电功率，具体地是减少充电功率，使大部分太阳能电池的功率进行对加热装置或电池加热，具体地，处理单元还可以根据不同的温度等级进行功率分配，及温度越低，dc变换器充电功率越小，加热功率越大。

如图8和图9所示，本发明提供一种太阳能系统的电池加热方法的优选实施例。

一种太阳能系统的电池加热方法，该太阳能系统包括电池板和蓄电池，该蓄电池上设置有一加热设备，该电池加热方法包括步骤：

s11、获取蓄电池或加热设备的温度值；

s12、若温度值低于预设温度值时，将电池板的电能分配至加热设备，使加热设备加热；

s13、若温度不低于预设温度值时，减少或关闭分配至加热设备的电能，并将电池板的电能分配至蓄电池中。

具体地，该太阳能系统包括电池板和蓄电池，该电池加热装置包括加热设备和dc变化器，该加热设备包裹蓄电池或贴近蓄电池设置，该dc变化器的输入端与电池板连接，其输出端分别与蓄电池和加热设备连接，该dc变化器将电池板的电能分配到加热设备进行加热，或者分配到蓄电池进行充电。

进一步地，该电池加热方法还包括步骤：

s122、若温度值低于预设温度值时，将电池板的全部电能分配至加热设备，并控制加热设备加热。

以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。