CN103378324B - 一种蓄电池柜和蓄电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种蓄电池柜和蓄电池系统，用于解决现有技术存在着的因使用专门排氢管而导致的产品设计和/或制造成本增加的问题。所述蓄电池柜内部的底部空间放置有一个或多个蓄电池，所述蓄电池柜顶部相对的两面柜壁分别开有通孔，所述蓄电池柜内部的所述蓄电池的上部空间设置有带有孔隙的析氢隔离构件，通过所述析氢隔离构件将所述蓄电池柜的内部空间分为上区域以及下区域，所述析氢隔离构件能够让所述蓄电池产生的氢气通过并通过所述通孔排出所述蓄电池柜，并且减小所述上区域以及所述下区域之间的空气对流。上述方案保证了蓄电池柜内的温度稳定，并且减小了成本。

Description

一种蓄电池柜和蓄电池系统
技术领域
本发明涉及电能源领域，尤其涉及一种蓄电池柜和蓄电池系统。
背景技术
蓄电池是工业领域常用的供电装置，其电化学反应原理是通过对蓄电池充电，将电能转化为化学能在电池内储存起来，使用蓄电池时是一个放电过程，即将其中的化学能转化为电能供给外系统。蓄电池的充电和放电过程是通过电化学反应完成的，电化学反应式如下：
其中，电化学反应式(1-1)是正极发生的反应，电化学反应式(1-2)是正极发生的副反应，电化学反应式(1-3)是负极发生的反应，电化学反应式(1-4)是负极发生的副反应。由上述电化学反应可知，蓄电池在充电过程中会产生副产物氢气。在密闭的空间，当空气里混入氢气的体积达到总体积的4％～74.2％时，则达到了氢气爆炸极限。若在氢气达到爆炸极限时不慎引入静电火花，则会造成爆炸等恶性事故。
由于蓄电池通常放在蓄电池柜(有时也称蓄电池仓，这里不严格区分)中，而蓄电池柜内蓄电池的上部空间会容纳蓄电池在充电过程中释放的氢气，因此，对于蓄电池柜，良好的排氢设计是首要安全性能设计，并且，排氢设计不能与蓄电池柜的温控或节能措施产生冲突。
现有技术提供的一种蓄电池柜排氢方案如附图1所示。这种排氢方案是为蓄电池柜11内每个蓄电池12增加排氢管13，蓄电池在充电过程中产生的氢气通过排氢管13导出到蓄电池柜的外部。
附图1示例的蓄电池柜排氢方案虽然可以排出蓄电池柜内的氢气，但由于使用了专门的排氢管，这会增加产品的设计和/或制造成本。
发明内容
本发明实施例提供一种蓄电池柜和蓄电池系统，用于解决现有技术存在着的因使用专门排氢管而导致的产品设计和/或制造成本增加的问题。
本发明实施例提供一种蓄电池柜，所述蓄电池柜内部的底部空间用于放置一个或多个蓄电池，所述蓄电池柜顶部相对的两面柜壁分别开有通孔，所述蓄电池柜内部的所述蓄电池的上部空间设置有带有孔隙的析氢隔离构件，通过所述析氢隔离构件将所述蓄电池柜的内部空间分为上区域以及下区域，所述析氢隔离构件能够让所述蓄电池产生的氢气通过并通过所述通孔排出所述蓄电池柜，并且减小所述上区域以及所述下区域之间的空气对流。
本发明实施例还提供一种蓄电池系统，包括：蓄电池柜，一个或多个蓄电池，所述蓄电池柜内部的底部空间用于放置所述蓄电池，所述蓄电池柜顶部相对的两面柜壁分别开有通孔，所述蓄电池柜内部的所述蓄电池的上部空间设置有带有孔隙的析氢隔离构件，通过所述析氢隔离构件将所述蓄电池柜的内部空间分为上区域以及下区域，所述析氢隔离构件能够让所述蓄电池产生的氢气通过并通过所述通孔排出所述蓄电池柜，并且减小所述上区域以及所述下区域之间的空气对流。
从上述本发明实施例可知，由于本实施例中在蓄电池机柜内部加了一个带孔隙的析氢隔离构件，可以让氢气通过，并减小上下区域之间的空气对流，这样，氢气由于比重较轻可以由下区域通过构件后进入上区域，并通过上区域两侧开孔排出；同时，上区域的空气(一般会比下区域空气热)也难以通过隔离构件进入到下区域，从而保证了蓄电池柜内的温度稳定。可以看到，使用该排氢方案后，并不需要专门的排氢管，只需要中机柜内部设置析氢隔离构件(设计、安装成本都低于排氢管)，从而降低了产品的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对现有技术或实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以如这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术提供的一种蓄电池柜排氢方案示意图；
图2a是本发明实施例提供的蓄电池柜结构示意图；
图2b是本发明另一实施例提供的蓄电池柜结构示意图；
图3是本发明另一实施例提供的蓄电池柜结构示意图；
图4是本发明另一实施例提供的蓄电池柜结构示意图；
图5a是本发明实施例提供的带有孔隙的析氢隔离构件结构示意图；
图5b是本发明另一实施例提供的蓄电池柜结构示意图；
图6是本发明实施例提供的蓄电池柜使用时的温度云图；
图7是本发明实施例提供的蓄电池柜使用时的压力云图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅附图2a，是本发明实施例提供的蓄电池柜结构示意图。为了便于说明，仅仅示出了与本发明实施例相关的部分。附图2a示例的蓄电池柜21内部的底部空间用于放置一个或多个蓄电池218，靠近所述蓄电池柜21顶部211相对的两面柜壁212和213分别开有通孔2141和通孔2142，所述蓄电池柜内蓄电池218的上部空间设置有带有孔隙(既可以是带有孔，也可以是带有缝隙，或者两者都有)的析氢隔离构件215。带有孔隙的析氢隔离构件215固定于所述蓄电池柜21的侧壁，将所述蓄电池柜内蓄电池的上部空间隔离为上区域216和下区域217，其中，上区域也被称为储氢区216，该区域是氢气的积聚区，下区域217也被称为制冷区217，该区域由于蓄电池柜21内部的空调等制冷设备的作用，导致其中的空气变冷。由于氢气的密度小于空气密度，并且析氢隔离构件215带有孔隙，因此，带有孔隙的析氢隔离构件215能够实现让蓄电池产生氢气通过并通过通孔排出蓄电池柜，并减小所述制冷区217的冷空气与从所述通孔2141流入到储氢区216的空气对流。因为减小了空气对流，所以制冷区217的冷空气难以从通孔2141流入到储氢区216的空气进行热交换。由于氢气比重相对制冷区217的冷空气的比重要小，因此，氢气能够从制冷区217透过带有孔隙的析氢隔离构件215自然上浮到储氢区216，而制冷区217的冷空气自然下沉。另一方面，氢气密度比较小，透析性比空气强，通孔2141和通孔2142有助于空气形成对流，上浮到储氢区216在从通孔2141流进储氢区216的空气的对流作用下，从通孔2142排出至蓄电池柜21外部。
需要说明的是，上述提到的空气对流的“减小”并不严格限定，本领域技术人员可以根据实际应用场景来选择合适的“析氢隔离构件”，例如，如果构件中的孔隙小一点，那么空气对流的“减小”程度会更大一点，对下区域的温度影响自然就会更小一点；反之，如果构件中的孔隙较大，虽然也能“减小”空气的对流，但由于孔隙较大，空气从上区域进入下区域也会相对而言更容易点，从而对下区域的温度影响也会更大一点。无论哪种方式，只要能符合系统设计的指标，都是可以接受的。
构氢隔离构件可以是开密集小孔的平板，或者多层开有错位孔的平板，或者透气膜或者其他的能实现类似功能的结构(下文会具体介绍)，为了增强效果，这些结构也可以使用多个。参见图2a，为使用了一个具体结构的构氢隔离构件，参见图2b，为使用了多个具体结构(如多个开密集孔的平板)的构氢隔离构件。为了说明方便，也可以将图2b中的“构氢隔离构件”理解为“构氢隔离构件组”，即包含了多个图2a所示的“构氢隔离构件”。
由于蓄电池使用条件比较苛刻，最佳工作温度范围在15℃～25℃，温度上升10℃，寿命减少一半。因此，目前业界在蓄电池柜内一般采用空调制冷，保持蓄电池柜内恒温。在附图2a或附图2b示例的蓄电池柜排氢装置中，从通孔2141流进储氢区216的空气难以透过带有孔隙的析氢隔离构件215或带有孔隙的析氢隔离构件组，因此，不会对制冷区217的冷气造成空气扰动，即带有孔隙的析氢隔离构件215或带有孔隙的析氢隔离构件组阻止了所述制冷区217的冷气与从所述通孔2141流入的空气进行热交换，保证了蓄电池柜内的温度稳定，从而减轻蓄电池柜内空调的负担，减小整机能耗。而设计制造析氢隔离构件的成本都要小于排氢管的设计以及制造成本，从而降低了产品的成本。
作为本发明一个实施例，带有孔隙的析氢隔离构件215可以为开有密集小孔或缝隙的平板31，如附图3所示，本发明实施例提供的带有孔隙的析氢隔离构件215示意图。平板31的小孔或缝隙的大小与蓄电池柜21使用多少个平板31有关，一般地，使用的平板31较多，平板31的小孔或缝隙可以适当加大，若使用的平板31较少，平板31的小孔或缝隙可以适当减小。例如，对于只使用一个平板31的情形，其小孔直径通常可为0.5毫米至5毫米之间，缝隙的面积与0.5毫米至5毫米之间的小孔的面积大小相当即可(如可在正负20％，具体可以根据实际情况选择合适的大小，以可以达到想要的效果为准)。平板31的小孔或缝隙的密集程度与蓄电池柜21的尺寸、蓄电池218的个数以及平板31的面积等等有关，一般而言，蓄电池柜21的尺寸越大、蓄电池218的个数越多以及平板31的面积越小，平板31的小孔或缝隙可以做得越密集，反之蓄电池柜21的尺寸越小、蓄电池218的个数越少以及平板31的面积越打，平板31的小孔或缝隙以做得越稀疏。
为了进一步加强析氢效果，在本发明实施例中，带有孔隙的析氢隔离构件215可以为双层平板，如附图4所示，本发明实施例提供的带有孔隙的析氢隔离构件215示意图。附图4示例的双层平板41的第一层平板411与第二层平板412之间具有间隙，第一层平板411和第二层平板412均开有孔隙，并且第一层平板411上的孔隙与第二层平板412上的孔隙错开。尽管附图4示例的带有孔隙的析氢隔离构件215是双层，但由于氢气比重相对于空气较小，因此，氢气总能从第一层平板411和第二层平板412的孔隙透过而上浮到储氢区216，但从通孔2141流进储氢区216的空气即使穿过了第一层平板411，这些穿过了第一层平板411的空气也会受到第二层平板412的阻止而反射回来。因此，附图4示例的双层平板41的带来的技术效果比较明显。
作为本发明另一实施例，带有孔隙的析氢隔离构件215可以为开有冲孔的板材，带有孔隙的析氢隔离构件215也可以为透气膜。
在本发明另一实施例中，带有孔隙的析氢隔离构件215也可以为一个“Λ”形隔离板，如附图5a所示，本发明实施例提供的带有孔隙的析氢隔离构件215示意图。“Λ”形隔离板51尖角处开有小孔511，“Λ”形隔离板51以其敞口512朝下的方式固定于所述蓄电池柜21的侧壁，即“Λ”形隔离板51的敞口512对着蓄电池柜21内的蓄电池218，如附图5b所示本发明另一实施例提供的蓄电池柜排氢装置。制冷区217的氢气上浮，从“Λ”形隔离板51敞口512进入并从“Λ”形隔离板51尖角处的小孔511透过，进入储氢区216。一方面，由于“Λ”形隔离板51尖角处的小孔511比较小，即使没有氢气的上浮作用，从通孔2141流入储氢区216的空气能够进入制冷区217的也比较少，另一方面，由于“Λ”形隔离板51敞口512比较大，“Λ”形隔离板51下方能够积累压力较大的氢气，极大地阻止了储氢区216的空气进入制冷区217与其中的冷空气进行热交换的可能。
为了进一步加强析氢效果，在本发明实施例中，附图2b示例的带有孔隙的析氢隔离构件组可以是一组透气膜、一组开有冲孔的板材、一组附图3示例的开有密集小孔或缝隙的平板31、一组附图4示例的双层平板41或者一组附图5a示例的“Λ”形隔离板51，即，附图2b示例的带有孔隙的析氢隔离构件组可以是至少两层透气膜、至少两块开有冲孔的板材、至少两块开有密集小孔或缝隙的平板、至少两块双层平板41或者至少两个“Λ”形隔离板51。
附图2b示例的带有孔隙的析氢隔离构件组也可以是开有冲孔的板材、透气膜、附图3示例的开有密集小孔或缝隙的平板31、附图4示例的双层平板41或者附图5a示例的“Λ”形隔离板51的任意组合。例如，将透气膜和附图3示例的开有密集小孔或缝隙的平板31组合在一起，构成附图2b示例的带有孔隙的析氢隔离构件组；再如，将附图4示例的双层平板41和附图5a示例的“Λ”形隔离板51组合在一起，构成附图2b示例的带有孔隙的析氢隔离构件组等。
由于带有孔隙的析氢隔离构件或带有孔隙的析氢隔离构件组一般由金属材料构成，而金属材料具有较好的热传导性。为了防止金属材料的热传导性给制冷区217的冷空气与从通孔2141流入的空气进行热交换造成的客观便利，在本发明实施例中，可以在带有孔隙的析氢隔离构件215或带有孔隙的析氢隔离构件组的上方或下方设置隔热材料，以减轻金属材料的热传导。隔热材料可以是隔热海绵等。
为了增强储氢区216与蓄电池柜21外部之间的空气的对流，在本发明实施例中，还可以在附图2示例的蓄电池柜排氢装置的通孔2141和通孔2142附近设置排风扇。
附图6是本发明实施例提供的蓄电池柜排氢装置使用时的温度云图。自然散热的蓄电池柜，自身的风速是很低的，但从附图6示例的温度云图可以看出，由于使用了本发明实施例提供的蓄电池柜排氢装置，加强了通孔2141和通孔2142之间气流的速度，大约是正常流速的10倍，其类似一个膨胀阀，气流在储氢区216膨胀喷出，有利于氢气排出至蓄电池柜21的外部。
附图7是本发明实施例提供的蓄电池柜排氢装置使用时的压力云图。蓄电池柜的制冷区是正压，本发明实施例提供的蓄电池柜排氢装置中，蓄电池柜的储氢区的压力小于蓄电池柜的制冷区的压力。从正压到负压，再结合氢气本身的密度很小，更有利于氢气排出蓄电池柜。
基于上述实施例，本发明实施例还提供一种蓄电池系统，该系统包括图2a至附图4以及附图5b示例的蓄电池柜以及一个或多个蓄电池。该蓄电池系统的蓄电池柜内部的底部空间放置有所述蓄电池，蓄电池柜顶部相对的两面柜壁分别开有通孔，蓄电池柜内部的蓄电池的上部空间设置有带有孔隙的析氢隔离构件，通过所述析氢隔离构件将所述蓄电池柜的内部空间分为上区域以及下区域，所述析氢隔离构件能够让所述蓄电池产生的氢气通过并通过所述通孔排出所述蓄电池柜，并且减小所述上区域以及所述下区域之间的空气对流。
为了加大析氢隔离构件分成的上区域内空气的对流，在上述蓄电池系统中，通孔的附近设置有排风扇，用于增强上区域与蓄电池柜外部之间的空气对流。
本实施例中有关析氢隔离构件以及其他部分的介绍具体介绍可以参见上述实施例，在此不再赘述。
以上对本发明实施例提供的一种蓄电池柜和蓄电池系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种蓄电池柜，所述蓄电池柜内部的底部空间用于放置一个或多个蓄电池，其特征在于：
所述蓄电池柜顶部相对的两面柜壁分别开有通孔，所述蓄电池柜内部的所述蓄电池的上部空间设置有带有孔隙的析氢隔离构件，通过所述析氢隔离构件将所述蓄电池柜的内部空间分为上区域和下区域，所述析氢隔离构件能够让所述蓄电池产生的氢气通过并通过所述通孔排出所述蓄电池柜，并且减小所述上区域以及所述下区域之间的空气对流；
其中，所述带有孔隙的析氢隔离构件包括开有密集小孔或缝隙的平板；
或，所述带有孔隙的析氢隔离构件包括双层平板，所述双层平板的第一层平板与第二层平板之间具有间隙，所述第一层平板和第二层平板均开有孔隙，所述第一层平板上的孔隙与所述第二层平板上的孔隙错开；
或，所述带有孔隙的析氢隔离构件包括开有冲孔的板材；
或，所述带有孔隙的析氢隔离构件包括透气膜；
或，所述带有孔隙的析氢隔离构件包括“Λ”形隔离板。
2.如权利要求1所述的蓄电池柜，其特征在于，所述小孔直径为0.5毫米至5毫米，所述缝隙的面积与所述小孔的面积大小相当。
3.如权利要求1所述的蓄电池柜，其特征在于，在所述带有孔隙的析氢隔离构件的上方或者下方设置隔热材料。
4.如权利要求1所述的蓄电池柜，其特征在于，在所述通孔的附近设置有排风扇，用于增强所述上区域与蓄电池柜外部之间的空气对流。
5.如权利要求1至4任一所述的蓄电池柜，其特征在于，所述“Λ”形隔离板的尖角处开有小孔，所述“Λ”形隔离板以敞口朝下的方式固定于所述蓄电池柜的侧壁。
6.一种蓄电池系统，包括：蓄电池柜，一个或多个蓄电池，所述蓄电池柜内部的底部空间用于放置所述蓄电池，其特征在于，所述蓄电池柜顶部相对的两面柜壁分别开有通孔，所述蓄电池柜内部的所述蓄电池的上部空间设置有带有孔隙的析氢隔离构件，通过所述析氢隔离构件将所述蓄电池柜的内部空间分为上区域以及下区域，所述析氢隔离构件能够让所述蓄电池产生的氢气通过并通过所述通孔排出所述蓄电池柜，并且减小所述上区域以及所述下区域之间的空气对流；
其中，所述带有孔隙的析氢隔离构件包括开有密集小孔或缝隙的平板；
或，所述带有孔隙的析氢隔离构件包括双层平板，所述双层平板的第一层平板与第二层平板之间具有间隙，所述第一层平板和第二层平板均开有孔隙，所述第一层平板上的孔隙与所述第二层平板上的孔隙错开；
或，所述带有孔隙的析氢隔离构件包括开有冲孔的板材；
或，所述带有孔隙的析氢隔离构件包括透气膜；
或，所述带有孔隙的析氢隔离构件包括“Λ”形隔离板。
7.如权利要求6所述的蓄电池系统，其特征在于，所述小孔直径为0.5毫米至5毫米，所述缝隙的面积与所述小孔的面积大小相当。
8.如权利要求6所述的蓄电池系统，其特征在于，在所述带有孔隙的析氢隔离构件的上方或者下方设置隔热材料。
9.如权利要求6所述的蓄电池系统，其特征在于，在所述通孔的附近设置有排风扇，用于增强所述上区域与蓄电池柜外部之间的空气对流。
10.如权利要求6至9任一所述的蓄电池系统，其特征在于，所述“Λ”形隔离板的尖角处开有小孔，所述“Λ”形隔离板以敞口朝下的方式固定于所述蓄电池柜的侧壁。
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