本發(fā)明涉及低溫下電池，具體為一種低溫保暖加熱片及運行控制方法。

背景技術：

1、為了抵御寒冷，目前通常采用加熱片來進行衣物的加熱，加熱片通常采用電池作為電力來源，目前電池行業(yè)，由于鋰離子電池的飽和，鈉離子電池因其優(yōu)異的低溫性能和較低的制造成本而引起人們的關注。因此如何將鈉離子電池有效的應用于加熱片，進而開發(fā)升溫迅速、受熱均勻且安全性能高的可柔性加熱片成為研究熱點。

技術實現思路

1、為解決當前存在技術問題，本發(fā)明的主要目的在于提供低溫保暖加熱片及運行控制方法，該低溫保暖加熱片采用nvopf鈉離子電池作為電池元件，避免了使用價格昂貴的鋰離子電池和低溫性能較差的鉛酸蓄電池，不僅降低了生產成本還保證了優(yōu)異的低溫性能。此外碳纖維加熱層具有輕薄、可彎曲和均勻發(fā)熱的優(yōu)點，利于應用于可穿戴設備。同時電路層的保護部分可及時檢測低溫保暖加熱片的溫度，在溫度過高時切斷電路以防止燙傷等情況發(fā)生，在短路現象發(fā)生時保護電路和電池不受損害。

2、為了實現上述的技術特征，本發(fā)明的目的是這樣實現的：低溫保暖加熱片，包括碳纖維加熱層、電路層、導熱層和絕緣層；所述碳纖維加熱層包括碳纖維加熱片和相對的上表面、下表面；所述電路層位于碳纖維加熱層的上表面，包括電池元件和溫控保護線路；所述導熱層包覆于所述碳纖維加熱層和所述電路層之外；所述絕緣層貼設于所述導熱層外。

3、優(yōu)選的，所述碳纖維加熱層包括多個平行且間隔設置的碳纖維片，多個所述碳纖維片同側的表面組成所述上表面，多個所述碳纖維片另一側的表面組成所述下表面。

4、優(yōu)選的，所述電路層包括加熱部分、溫度檢測與控制部分、過熱保護部分和短路保護部分；所述加熱部分用于為碳纖維加熱層提供電源，所述溫度檢測與控制部分同時與碳纖維加熱層和加熱部分相連用于檢測加熱過程中的溫度，所述過熱保護部分與加熱部分相連并用于過熱保護，所述短路保護部分用于短路保護。

5、優(yōu)選的，所述所述加熱部分包括鈉離子紐扣電池、自恢復保險絲、mosfet開關和微控制器mcu；所述鈉離子紐扣電池的正極通過自恢復保險絲連接到mosfet開關的漏極；所述mosfet開關的源極通過電線連接到碳纖維加熱層的上表面，再穿過碳纖維加熱層從其下表面繞回連接到鈉離子紐扣電池的負極；所述mosfet開關的柵極連接到微控制器mcu的一個輸出引腳。

6、優(yōu)選的，所述溫度檢測與控制部分包括溫度傳感器和微控制器mcu；所述溫度傳感器的輸出端連接到微控制器mcu的一個模擬輸入引腳。

7、優(yōu)選的，所述過熱保護部分包括過熱保護元件；所述過熱保護元件串聯(lián)在加熱部分，所述過熱保護元件采用熱敏開關或雙金屬片溫度繼電器。

8、優(yōu)選的，所述短路保護部分包括短路保護元件；所述短路保護元件串聯(lián)在電路的輸入端；所述短路保護元件采用自恢復保險絲或熔斷器。

9、優(yōu)選的，所述導熱層包括第一表層和第二表層；所述第二表層連接于所述碳纖維加熱層的下表面，且所述第二表層的尺寸大于所述碳纖維加熱層的尺寸；所述第一表層設置于所述電路層背離碳纖維加熱層的一側，且所述第一表層的尺寸大于所述碳纖維加熱層的尺寸；所述第一表層和第二表層連接，將所述碳纖維加熱層和所述電路層包裹于其中。

10、優(yōu)選的，所述絕緣層貼設于所述導熱層的第一表層和第二表層，將導熱層、電路層和碳纖維加熱層均包裹于其中。

11、另一方面，本發(fā)明提供低溫保暖加熱片的運行控制方法，通過完整的電路設置，初始狀態(tài)，電路開關斷開，當溫度低于25℃時，電路開關自動閉合；加熱過程中，通過鈉離子紐扣電池自放電特性帶動電路運行，當電流通過碳纖維加熱層時，碳分子之間相互摩擦和碰撞，實現電能到熱能的轉換；同時，溫度檢測部分和過熱及短路保護部分共同工作，使加熱片溫度維持在25℃～50℃之間，在溫度過高及電路短路時及時斷電保護；再通過導熱層將熱量傳遞到人體，達到良好的保溫效果。

12、本發(fā)明有如下有益效果：

13、1、本發(fā)明低溫保暖加熱片采用nvopf鈉離子電池作為電池元件，避免了使用價格昂貴的電池材料和低溫性能較差的鉛酸蓄電池，不僅降低了生產成本還保證了優(yōu)異的低溫性能，使其在低溫下能有效提供所需熱量。

14、2、本發(fā)明低溫保暖加熱片具備可柔性，可應用于穿戴設備，同時具備溫度檢測和過熱保護等功能易于保護低溫下勞動人民的健康。

15、3、本發(fā)明低溫保暖加熱片采用食品級硅膠作為絕緣層材料，不僅可有效避免觸電危險還具備防水功能，實用性強。

技術特征：

1.低溫保暖加熱片，其特征在于，包括碳纖維加熱層（1）、電路層（2）、導熱層（3）和絕緣層（4）；所述碳纖維加熱層（1）包括碳纖維加熱片和相對的上表面（6）、下表面（7）；所述電路層（2）位于碳纖維加熱層（1）的上表面，包括電池元件和溫控保護線路；所述導熱層（3）包覆于所述碳纖維加熱層（1）和所述電路層（2）之外；所述絕緣層（4）貼設于所述導熱層（3）外。

2.根據權利要求1所述低溫保暖加熱片，其特征在于：所述碳纖維加熱層（1）包括多個平行且間隔設置的碳纖維片（5），多個所述碳纖維片（5）同側的表面組成所述上表面（6），多個所述碳纖維片（5）另一側的表面組成所述下表面（7）。

3.根據權利要求1所述低溫保暖加熱片，其特征在于：所述電路層（2）包括加熱部分（8）、溫度檢測與控制部分（9）、過熱保護部分（10）和短路保護部分（11）；所述加熱部分（8）用于為碳纖維加熱層（1）提供電源，所述溫度檢測與控制部分（9）同時與碳纖維加熱層（1）和加熱部分（8）相連用于檢測加熱過程中的溫度，所述過熱保護部分（10）與加熱部分（8）相連并用于過熱保護，所述短路保護部分（11）用于短路保護。

4.根據權利要求1所述低溫保暖加熱片，其特征在于：所述所述加熱部分（8）包括鈉離子紐扣電池（12）、自恢復保險絲（13）、mosfet開關（14）和微控制器mcu（15）；所述鈉離子紐扣電池（12）的正極（16）通過自恢復保險絲（13）連接到mosfet開關（14）的漏極（19）；所述mosfet開關（14）的源極（18）通過電線連接到碳纖維加熱層（1）的上表面（6），再穿過碳纖維加熱層（1）從其下表面繞回連接到鈉離子紐扣電池（12）的負極（17）；所述mosfet開關（14）的柵極（20）連接到微控制器mcu的一個輸出引腳（21）。

5.根據權利要求4所述低溫保暖加熱片，其特征在于：所述溫度檢測與控制部分（9）包括溫度傳感器（22）和微控制器mcu（15）；所述溫度傳感器（22）的輸出端（23）連接到微控制器mcu（15）的一個模擬輸入引腳（29）。

6.根據權利要求4所述低溫保暖加熱片，其特征在于：所述過熱保護部分（10）包括過熱保護元件（24）；所述過熱保護元件（24）串聯(lián)在加熱部分（8），所述過熱保護元件（24）采用熱敏開關或雙金屬片溫度繼電器。

7.根據權利要求4所述低溫保暖加熱片，其特征在于：所述短路保護部分（11）包括短路保護元件（25）；所述短路保護元件（25）串聯(lián)在電路的輸入端（26）；所述短路保護元件（25）采用自恢復保險絲或熔斷器。

8.根據權利要求4所述低溫保暖加熱片，其特征在于：所述導熱層（3）包括第一表層（27）和第二表層（28）；所述第二表層（28）連接于所述碳纖維加熱層（1）的下表面（7），且所述第二表層（28）的尺寸大于所述碳纖維加熱層（1）的尺寸；所述第一表層（27）設置于所述電路層（2）背離碳纖維加熱層（1）的一側，且所述第一表層（27）的尺寸大于所述碳纖維加熱層（1）的尺寸；所述第一表層（27）和第二表層（28）連接，將所述碳纖維加熱層（1）和所述電路層（2）包裹于其中。

9.根據權利要求8所述低溫保暖加熱片，其特征在于：所述絕緣層（4）貼設于所述導熱層（3）的第一表層（27）和第二表層（28），將導熱層（3）、電路層（2）和碳纖維加熱層（1）均包裹于其中。

10.權利要求5-9任意一項所述低溫保暖加熱片的運行控制方法，其特征在于：通過完整的電路設置，初始狀態(tài)，電路開關斷開，當溫度低于25℃時，電路開關自動閉合；加熱過程中，通過鈉離子紐扣電池自放電特性帶動電路運行，當電流通過碳纖維加熱層時，碳分子之間相互摩擦和碰撞，實現電能到熱能的轉換；同時，溫度檢測部分和過熱及短路保護部分共同工作，使加熱片溫度維持在25℃～50℃之間，在溫度過高及電路短路時及時斷電保護；再通過導熱層將熱量傳遞到人體，達到良好的保溫效果。

技術總結
本發(fā)明提供了低溫保暖加熱片及運行控制方法，包括碳纖維加熱層、電路層、導熱層和絕緣層；所述碳纖維加熱層包括碳纖維加熱片和相對的上表面、下表面；所述電路層位于碳纖維加熱層的上表面，包括電池元件和溫控保護線路；所述導熱層包覆于所述碳纖維加熱層和所述電路層之外；所述絕緣層貼設于所述導熱層外。該低溫保暖加熱片采用NVOPF鈉離子電池作為電池元件，避免了使用價格昂貴的鋰離子電池和低溫性能較差的鉛酸蓄電池，不僅降低了生產成本還保證了優(yōu)異的低溫性能。

技術研發(fā)人員：雷蕾
受保護的技術使用者：三峽大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15