CN102244308B - 一种多循环动力电池恒温装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种恒温装置，属于动力电池、自动恒温和节能环保领域，公开了一种多循环动力电池恒温装置，包括小循环组件和储能溶液仓。所述小循环组件包括理想温度溶液仓、加热感温仓及主控电路板；所述加热感温仓包含加热装置和感温装置；动力电池固定在理想温度溶液仓中；所述储能溶液仓与所述理想温度溶液仓由感温自动控制阀门相连通。本发明将动力电池的工作温度控制在其理想工作温度范围内，利用废热能源进行能量储存和释放，使动力电池长期处于理想的工作状态，保持其容量并延长其寿命；本装置结构简单、不限次数重复循环使用、节能环保、充电效率高、安全可靠、使用方便、适用范围广泛，能降低动力电池的使用成本，经济效益显著。

Description

一种多循环动力电池恒温装置

技术领域

本发明涉及一种包裹动力电池并使动力电池的工作环境温度保持在其理想工作温度范围内的多循环动力电池恒温装置，此装置能重复储存和利用电池工作所散发的热量，属于动力电池、自动恒温和节能环保领域。

背景技术

现有的动力电池一般采用金属壳体封装，外包一层塑料壳体。使用过程中其工作温度的范围波动很大。在不同的工作环境温度下，电池各方面的性能表现差异也很大，参见附图1所示，如低温状态下，电池的活性下降，能够储存和释放的能量密度显著降低，其容量显著下降；而高温状态下，电池的活性过高，能够储存和释放的能量密度虽然也显著增加，但严重影响电池的寿命，并且伴有电池爆炸和起火的危险。

动力电池使用过程中通常包含如下几个阶段：

1、初始阶段：电池的温度和外界环境的温度一样，通常都处于低温状态，随着电池动力输出，由于电池内阻的发热效应，电池开始升温，这一阶段电池的工作环境温度通常都处于低温状态；

2、理想阶段：由于电池内阻的发热效应，电池持续升温，电池的温度升至电池活性最适宜的温度时，此时的电池充放电性能和电池的寿命相匹配，达到最佳效果；

3、过热阶段：由于电池内阻的持续发热效应，温度越高，发热越多，使电池持续升温。此时电池的温度会影响电池的寿命，另外电池内部温度过高还会带来爆炸和起火的危险。

一般来讲，动力电池充电时发热效应小，从充电开始到充电完成之间的温升不大，故充电温度一般处于相对的低温状态，此温度下的电池充放电性能均不好，能够储存的能量密度较低，容量较小，故所充的电量也较少，不能达到额定状态。

而放电时，由于电池内阻有持续发热效应，温度直线上升，很快就到达了过热的程度，温度升高，发热效应增大，这样就容易过快耗完电能。电池在理想工作温度下的工作时间很短暂。这种持续的、不利的循环对电池的容量和寿命均有很大损害。

综上所述，让动力电池尽量在理想温度下工作的装置成了迫切的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种使动力电池的工作环境温度保持在其理想工作温度范围内且节能环保的多循环动力电池恒温装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种多循环动力电池恒温装置，用于使所述的动力电池的工作环境温度保持在其理想工作温度范围内，其包括：

小循环组件，所述的小循环组件包括理想温度溶液仓、加热感温仓及主控电路板；所述的理想温度溶液仓包含动力电池和含有过量硝酸钾晶体的硝酸钾饱和溶液，所述的动力电池固定且封装在所述的理想温度溶液仓中，所述的硝酸钾饱和溶液包裹在所述的动力电池的周围；所述的加热感温仓包含加热装置和感温装置，所述的加热装置固定设置在所述的理想温度溶液仓的一侧部，所述的感温装置的感温点设置在所述的理想温度溶液仓中；所述的主控电路板连接所述的加热装置；

储能溶液仓，所述的储能溶液仓中装填含有过量硝酸钾晶体的硝酸钾饱和溶液；所述的储能溶液仓与所述的理想温度溶液仓通过感温自动控制阀门相连通，所述的感温自动控制阀门与所述的主控电路板相连接；当所述的感温自动控制阀门打开时，所述的理想温度溶液仓与所述的储能溶液仓相连通，当所述的感温自动控制阀门关闭时，所述的储能溶液仓与所述的理想温度溶液仓相分隔。

优选的，所述的理想温度溶液仓包括具有容腔的理想温度溶液仓盒体、将所述的容腔封闭的理想温度溶液仓盒体盖；所述的储能溶液仓包括具有容腔的储能溶液仓盒体、将所述的容腔封闭的储能溶液仓盒体盖。

优选的，所述的理想温度溶液仓盒体、所述的储能溶液仓盒体相连接为一体，并且所述的理想温度溶液仓和所述的储能溶液仓通过具有通道的溶液仓隔板相分隔开，所述的感温自动控制阀门设置于所述的溶液仓隔板的通道上并控制所述的通道的开闭。

优选的，所述的理想温度溶液仓盒体盖、所述的储能溶液仓盒体盖相连接为一体或为分体结构。

优选的，所述的加热感温仓具有加热感温仓盖，所述的加热感温仓盖将所述的加热感温仓封闭。

优选的，所述的加热感温仓中设置有隔板，所述的隔板将所述的加热感温仓分隔出电路板仓，所述的主控电路板装配于所述的电路板仓中。

优选的，所述的理想温度溶液仓与所述的储能溶液仓之间设置有多个所述的感温自动控制阀门。

优选的，所述的储能溶液仓的各侧部都设置有多组所述的小循环组件，每个所述的小循环组件中包括一组所述的动力电池。

本发明工作原理：当动力电池充电时，主控电路板控制加热装置启动，加热装置产生的热量和动力电池充电时所产生的内阻热量给硝酸钾饱和溶液加热，使动力电池的工作温度被迅速升至其理想工作温度范围内（例如，该理想工作温度范围为33-37℃，此温度范围根据不同类型的动力电池有所差异）。当动力电池的工作温度到达其理想工作温度范围时，加热装置停止加热，动力电池充电持续产生的热量被硝酸钾饱和溶液所吸收。由于硝酸钾晶体随温度的升高，其溶解度就大幅增加，所以硝酸钾晶体被迅速溶解。溶解过程中将吸收大量的溶解热，从而将充电时产生的内阻能量储存于硝酸钾饱和溶液中，阻止了硝酸钾饱和溶液的进一步升温，直至充电完成。

当动力电池放电工作时，加热装置停止加热，如果动力电池放电所产生的内阻热量多于装置散发的热量，其热量用来溶解硝酸钾晶体，储存热量，维持装置恒温；如果动力电池所产生的内阻热量少于装置散热的热量，硝酸钾溶液析出晶体，释放能量，维持装置恒温。

当动力电池长期不工作时，如果装置散热过多，硝酸钾饱和溶液降温，已不在电池理想工作温度范围内时，主控电路板控制加热装置加热。

饱和溶液加热原理：当加热装置加热时，由于加热装置处于理想温度控制仓的一侧，靠近加热感温仓一侧的硝酸钾溶液受热升温、热胀冷缩、因密度减小而上浮，理想温度溶液仓中另外侧面和下面的冷溶液因密度较大而流过来补充。循环补充原来冷溶液位置的热溶液溶解更多的硝酸钾晶体，溶液整体升温的同时也储存了热量，溶液密度也因溶解更多的硝酸钾晶体而增加，从而形成液体动态加热循环，直到加热到设定的理想工作温度范围上限时，加热装置停止加热，完成加热和储能的双动作。让硝酸钾饱和溶液和动力电池长时间处于比较理想的工作温度范围内，可以更好的保障和保持电池的各项性能。

该装置中设有多个感温装置来感知硝酸钾饱和溶液中不同位置的温度。当几个特定位置的温度处于某个温度范围内时，主控电路板根据温度信号的情况来控制加热装置停止加热，利用硝酸钾饱和溶液自身温差产生的对流，让硝酸钾饱和溶液的温度和动力电池均处于理想工作温度范围内，从而更好的保障了电池的各项性能。

由于加热装置的加热和电池长时间持续工作的热效应，当理想温度溶液仓中的温度升至动力电池的理想工作温度范围的上界限时，感温自动控制阀门打开，储能溶液仓与理想温度溶液仓相连通。由于储能溶液仓中的硝酸钾饱和溶液温度较低、密度大，其可以自动循环对流，热的硝酸钾饱和溶液流进储能溶液仓，冷的硝酸钾饱和溶液流进理想温度溶液仓中，进行溶液交换并提高溶液的溶解度。当理想温度溶液仓中的温度降至某一温度设定值时，感温自动控制阀门关闭，理想温度溶液仓中的硝酸钾饱和溶液继续进行循环，储能溶液仓中的硝酸钾饱和溶液则完成一次储能动作。

当电池长时间不工作、不释放热量时，理想温度溶液仓中的硝酸钾饱和溶液因长时间自然散热将降低其自身的温度。当储能溶液仓内的温度明显高于理想温度溶液仓中的温度一定值时，感温自动控制阀门打开，储能溶液仓中的硝酸钾饱和溶液由于温度差和密度差流入理想温度溶液仓，被较冷的硝酸钾饱和溶液冷却，温度降低，溶解度下降，析出了大量硝酸钾晶体，同时也释放出存储的能量，补充理想温度溶液仓中的能量损失，阻止了温度的继续下降。当储能溶液仓中的温度和理想温度溶液仓中的温度趋于平衡时，感温自动控制阀门关闭。如此反复，延缓降温过程，保住了电池的活性和容量。

鉴于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：1、本发明利用废热能源进行能量储存和释放，并借助于辅助加热，可将动力电池的工作环境温度保持在其理想工作温度范围内，使动力电池长期处于理想的工作状态，可以保持动力电池的容量并延长其寿命，降低了动力电池的使用成本，经济效益显著；2、本发明结构简单，不限次数重复循环使用，节能环保、充电效率高、安全可靠、使用方便，适用范围广泛。

附图说明

附图1为动力电池的充放电曲线图。

附图2为硝酸钾晶体的溶解度与温度的关系曲线图。

附图3为一种多循环动力电池恒温装置示意图（感温自动控制阀门处于关闭状态）。

附图4为一种多循环动力电池恒温装置示意图（感温自动控制阀处于开启状态）。

以上附图中：1、动力电池；2、储能溶液仓；3、理想温度溶液仓；4、硝酸钾饱和溶液；5、硝酸钾晶体；6、加热感温仓；7、加热装置；8、感温装置；9、加热感温仓盖；10、隔板；11、电路板仓；12、主控电路板；13、溶液仓盒体；14、溶液仓隔板；15、感温自动控制阀门；16、溶液仓盒体盖。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：参见附图3和附图4所示。

一种多循环动力电池恒温装置，用于使动力电池1的工作环境温度保持在其理想工作温度范围内。

多循环动力电池恒温装置包括储能溶液仓2和设置在储能溶液仓2的各侧部的多组小循环组件。

小循环组件包括：理想温度溶液仓3、加热感温仓6及主控电路板12。

理想温度溶液仓3包括具有容腔的理想温度溶液仓盒体、将容腔封闭的理想温度溶液仓盒体盖；理想温度溶液仓3中装填含有过量硝酸钾晶体5的硝酸钾饱和溶液4，硝酸钾晶体5使硝酸钾饱和溶液4始终处于饱和状态。硝酸钾晶体5的溶解度与温度的关系如附图2所示，其溶解度随温度的升高而显著增加。动力电池1固定封装在理想温度溶液仓3中，硝酸钾饱和溶液4包裹在动力电池1的周围。

加热感温仓6设置在理想温度溶液仓3的一侧部并通过理想温度溶液仓3的侧壁与理想温度溶液仓3相隔，其中设置有加热装置7和感温装置8。加热感温仓6具有加热感温仓盖9，加热感温仓盖9将加热感温仓6封闭。加热感温仓6中设置有隔板10，隔板10将加热感温仓6分隔出电路板仓11，电路板仓11中装配有主控电路板12。主控电路板12控制感温装置8。加热装置7与主控电路板12相连接，主控电路板12控制加热装置7的开启或停止。感温装置8的具有多个感应位置，感应位置设置于理想温度溶液仓3内的硝酸钾饱和溶液4中。

储能溶液仓2包括具有容腔的储能溶液仓盒体、将容腔封闭的储能溶液仓盒体盖。理想温度溶液仓盒体、储能溶液仓盒体相连接为一体形成溶液仓盒体13，并且理想温度溶液仓3和储能溶液仓2通过具有两个通道的溶液仓隔板14相分隔开，每个通道上设置有感温自动控制阀门15控制通道的开闭。感温自动控制阀门15为智能设计的金属片或其他结构且与主控电路板12相连接。理想温度溶液仓盒体盖、储能溶液仓盒体盖相连接为一体成为溶液仓盒体盖16。当感温自动控制阀门15打开时，理想温度溶液仓3与储能溶液仓2相连通，当感温自动控制阀门15关闭时，储能溶液仓2与理想温度溶液仓3相分隔。

储能溶液仓2中装填含有过量硝酸钾晶体5的硝酸钾饱和溶液4，硝酸钾晶体5同样使硝酸钾饱和溶液4随温度的变化始终都能处于饱和状态。当感温自动控制阀门15关闭时，理想温度溶液仓3和储能溶液仓2中的硝酸钾饱和溶液4如附图2中箭头所示的方向循环流动。当感温自动控制阀门15开启时，理想温度溶液仓3和储能溶液仓2中的硝酸钾饱和溶液4如附图3中箭头所示的方向循环流动。若储能溶液仓2需要释放能量时，硝酸钾饱和溶液4将按图示的箭头的反方向流动。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多循环动力电池恒温装置，用于使所述的动力电池的工作环境温度保持在其理想工作温度范围内，其特征在于：所述的多循环动力电池恒温装置包括：

小循环组件，所述的小循环组件包括理想温度溶液仓、加热感温仓及主控电路板；所述的理想温度溶液仓包含动力电池和含有过量硝酸钾晶体的硝酸钾饱和溶液，所述的动力电池固定且封装在所述的理想温度溶液仓中，所述的硝酸钾饱和溶液包裹在所述的动力电池的周围；所述的加热感温仓包含加热装置和感温装置，所述的加热装置固定设置在所述的理想温度溶液仓的一侧部，所述的感温装置的感温点设置在所述的理想温度溶液仓中；所述的主控电路板连接所述的加热装置；

储能溶液仓，所述的储能溶液仓中装填含有过量硝酸钾晶体的硝酸钾饱和溶液；所述的储能溶液仓与所述的理想温度溶液仓通过感温自动控制阀门相连通，所述的感温自动控制阀门与所述的主控电路板相连接；当所述的感温自动控制阀门打开时，所述的理想温度溶液仓与所述的储能溶液仓相连通，当所述的感温自动控制阀门关闭时，所述的储能溶液仓与所述的理想温度溶液仓相分隔；

所述的理想温度溶液仓中的过量硝酸钾晶体和所述的储能溶液仓中的过量硝酸钾晶体使所述的硝酸钾饱和溶液始终处于饱和状态。

2.根据权利要求1所述的一种多循环动力电池恒温装置，其特征在于：所述的理想温度溶液仓包括具有容腔的理想温度溶液仓盒体、将所述的容腔封闭的理想温度溶液仓盒体盖；所述的储能溶液仓包括具有容腔的储能溶液仓盒体、将所述的容腔封闭的储能溶液仓盒体盖。

3.根据权利要求2所述的一种多循环动力电池恒温装置，其特征在于：所述的理想温度溶液仓盒体、所述的储能溶液仓盒体相连接为一体，并且所述的理想温度溶液仓和所述的储能溶液仓通过具有通道的溶液仓隔板相分隔开，所述的感温自动控制阀门设置于所述的溶液仓隔板的通道上并控制所述的通道的开闭。

4.根据权利要求2所述的一种多循环动力电池恒温装置，其特征在于：所述的理想温度溶液仓盒体盖、所述的储能溶液仓盒体盖相连接为一体或为分体结构。

5.根据权利要求1所述的一种多循环动力电池恒温装置，其特征在于：所述的加热感温仓具有加热感温仓盖，所述的加热感温仓盖将所述的加热感温仓封闭。

6.根据权利要求1所述的一种多循环动力电池恒温装置，其特征在于：所述的加热感温仓中设置有隔板，所述的隔板将所述的加热感温仓分隔出电路板仓，所述的主控电路板装配于所述的电路板仓中。

7.根据权利要求1所述的一种多循环动力电池恒温装置，其特征在于：所述的理想温度溶液仓与所述的储能溶液仓之间设置有多个所述的感温自动控制阀门。

8.根据权利要求1所述的一种多循环动力电池恒温装置，其特征在于：所述的储能溶液仓的各侧部都设置有多组所述的小循环组件，每个所述的小循环组件中包括一组所述的动力电池。

Images