CN105428563A - 一种磷酸铁锂电池用恒温箱结构 - Google Patents

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刘旭升
牛蕾
孙春燕
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Abstract

本发明公开了一种磷酸铁锂电池用恒温箱结构，包括恒温箱本体，恒温箱本体内设有磷酸铁锂电池，恒温箱本体的侧壁还设有若干PN结温度传感器，恒温箱本体的侧壁的其中一边的PN结温度传感器的P结设置在箱体内部，N结设置在箱体外部，另外一边的PN结温度传感器的N结设置在箱体内部，P结设置在箱体外部；恒温箱本体内还分别设有第一温度传感器、第二温度传感器以及风扇，所述恒温箱本体上部还设有电极外部接口，所述电极外部接口分别通过线缆与所述磷酸铁锂电池电连接。本发明的结构设计合理，通过采用恒温箱、通风结构以及保温外壳的设计，使得磷酸铁锂电池整体工作在恒温的环境中，从而最大限度的发挥了磷酸铁锂电池的优势，提高了工作效率。

Description

一种磷酸铁锂电池用恒温箱结构
技术领域
本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种磷酸铁锂电池用恒温箱结构。
背景技术
随着光伏发电系统的发展，储能技术也随之快速的发展。在众多的储能设备中，聚锂电池以其能量密度高，体积小的优点，占据了小型电子产品的市场，比如说手机，平板电脑等。然而由于价格过高，很难在大型储能设备中应用。铅酸电池是近年来比较普遍的储能设备，价格便宜，但是能量密度低，使用寿命短，也很难在大型光伏及其应用产品中取得成功的推广。近年来，磷酸铁锂电池的出现，在一定程度上可以替代铅酸电池得到广泛应用。磷酸铁锂电池有以下主要优点：
1.高安全性；
2.长使用寿命；
3.高温性能好；
4.环保；
5.能量密度优于铅酸电池。
这些特点使得磷酸铁锂电池比铅酸电池在实际使用方面更有优势。但是其有一些缺点，低温性能差是其中一点。在零摄氏度时，其可用容量只有平时的60％-70％左右，并且最大输出功率也同时降低。这个致命的缺点，使这种电池在冬季或者低温环境使用受限。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种通过采用恒温箱、通风结构以及保温外壳的设计，使得磷酸铁锂电池整体工作在恒温的环境中，从而最大限度的发挥了磷酸铁锂电池的优势，提高了工作效率的磷酸铁锂电池用恒温箱结构。
技术方案：本发明所述的一种磷酸铁锂电池用恒温箱结构，包括恒温箱本体，所述恒温箱本体内设有磷酸铁锂电池，所述恒温箱本体的侧壁还设有若干PN结温度传感器，所述恒温箱本体的侧壁的其中一边的PN结温度传感器的P结设置在箱体内部，N结设置在箱体外部，另外一边的PN结温度传感器的N结设置在箱体内部，P结设置在箱体外部；所述恒温箱本体内还分别设有第一温度传感器、第二温度传感器以及风扇，所述恒温箱本体上部还设有电极外部接口，所述电极外部接口分别通过线缆与所述磷酸铁锂电池电连接。
进一步的，所述磷酸铁锂电池设置在恒温箱本体底部中心位置。
进一步的，所述PN结温度传感器等间距横向或纵向分布在所述恒温箱本体的侧壁上。
进一步的，所述PN结温度传感器分布在所述恒温箱本体的至少两个侧边上。
进一步的，所述第一温度传感器、第二温度传感器分别设置在所述恒温箱本体的顶部和底部。
进一步的，所述风扇的数量至少为一个。
进一步的，所述风扇同时或相对设置在箱体的顶部或者底部。
进一步的，还包括控制器，所述控制器分别与所述PN结温度传感器、第一温度传感器、第二温度传感器以及风扇电连接。
进一步的，所述恒温箱本体外侧还设有保护外壳，所述PN结温度传感器与所述保护外壳之间设有隔温板。
有益效果：本发明的结构设计合理，通过采用恒温箱、通风结构以及保温外壳的设计，使得磷酸铁锂电池整体工作在恒温的环境中，从而最大限度的发挥了磷酸铁锂电池的优势，提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明使用的PN结温度传感器的温度特性示意图。
具体实施方式
如图1所示的一种磷酸铁锂电池用恒温箱结构，包括恒温箱本体1，所述恒温箱本体1内设有磷酸铁锂电池2，所述恒温箱本体1的侧壁还设有若干PN结温度传感器3，所述恒温箱本体1的侧壁的其中一边的PN结温度传感器3的P结设置在箱体内部，N结设置在箱体外部，另外一边的PN结温度传感器3的N结设置在箱体内部，P结设置在箱体外部；所述恒温箱本体1内还分别设有第一温度传感器4、第二温度传感器5以及风扇6，所述恒温箱本体1上部还设有电极外部接口7，所述电极外部接口7分别通过线缆与所述磷酸铁锂电池2电连接。
作为上述技术方案的进一步优化，为了保证本恒温箱工作在最佳状态，以保证磷酸铁锂电池最大功率的输出，上述技术方案作了如下优化：
进一步的，所述磷酸铁锂电池2设置在恒温箱本体1底部中心位置，以保证温度的最大化利用。
进一步的，所述PN结温度传感器3等间距横向或纵向分布在所述恒温箱本体1的侧壁上。
进一步的，所述PN结温度传感器3分布在所述恒温箱本体1的至少两个侧边上。
进一步的，所述第一温度传感器4、第二温度传感器5分别设置在所述恒温箱本体1的顶部和底部，以便对箱体内部的温度与箱体外部的温度进行对比，从而决定是否启动风扇进行通风处理。
进一步的，所述风扇6的数量至少为一个。
进一步的，所述风扇6同时或相对设置在箱体的顶部或者底部，更大限度的保证箱体内的温度快速均匀化。
进一步的，还包括控制器，所述控制器分别与所述PN结温度传感器3、第一温度传感器4、第二温度传感器5以及风扇6电连接。
进一步的，所述恒温箱本体1外侧还设有保护外壳，所述PN结温度传感器3与所述保护外壳之间设有隔温板。
由上述技术方案可知，本申请主要涉及到三个技术点：PN节升/降温设计，自动通风调节装置，实用外壳设计。
通过这三点设计，恒温箱完美和铅酸铁锂电池相结合。
(1)PN结升/降温设计
磷酸铁锂电池低温性能差。尽管通过各种方法，例如锂位、铁位、甚至磷酸位的掺杂改善离子和电子导电性能，通过改善一次或二次颗粒的粒径及形貌控制有效反应面积、通过加入额外的导电剂增加电子导电性等，改善磷酸铁锂的低温性能，但是磷酸铁锂材料的固有特点，决定其低温性能劣于锰酸锂等其他正极材料。一般情况下，对于单只电芯(注意是单只而非电池组，对于电池组而言，实测的低温性能可能会略高，这与散热条件有关)而言，其0℃时的容量保持率约60～70％，-10℃时为40～55％，-20℃时为20～40％。这样的低温性能显然不能满足动力电源的使用要求。当前一些厂家通过改进电解液体系、改进正极配方、改进材料性能和改善电芯结构设计等使磷酸铁锂的低温性能有所提升，但还未真正满足需求。
所以本专利避开这些难以克服的缺点，另辟蹊径，通过改变环境温度来迎合磷酸铁锂电池的使用。PN结升降温技术便是本专利的技术关键。
PN结温度传感器具有灵敏度高，线性好，响应快易于集成化等，其他传感器无法比拟的优点，工作温度范围一般在－50℃～150℃灵敏度可达100MV/℃
以下表显示了PN结的温度特性以及图2所示的温度特征：
PN结正向压降随温度升高而降低，在本专利中，我们以PN结制成两种类型双面板，一种P结朝向箱里，一中N结朝向箱里。根据传温度感器读数，控制器选择向其中一种面板通入直流电，从而决定进行升温或降温处理，来调节箱体温度。
(2)自动通风调节装置
由于PN结面板仅限于局部加热或制冷，不利于整个箱体的温度均匀性，也当然不利于电池发挥其应有的效应。鉴于此，本专利加装了自动通风调节装置。当温度传感器检测到温差过大时，控制器启动内置风扇，使箱体内部空气流动，温度均匀，知道温差达到设定值时，风扇停止运作。
(3)实用外壳设计
本专利的外壳设计也是一个重点。这个外壳的作用主要有以下几点：
1.作为箱体与直流电源和控制器的接口设备。
2.添加隔热板，隔绝PN结外侧温度，保证产品对使用者的安全性。
3.增加实际使用功能，例如座椅功能。实际的产品外形是定制化产品，根据实际需求制作。
本发明的结构设计合理，通过采用恒温箱、通风结构以及保温外壳的设计，使得磷酸铁锂电池整体工作在恒温的环境中，从而最大限度的发挥了磷酸铁锂电池的优势，提高了工作效率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种磷酸铁锂电池用恒温箱结构，其特征在于：包括恒温箱本体(1)，所述恒温箱本体(1)内设有磷酸铁锂电池(2)，所述恒温箱本体(1)的侧壁还设有若干PN结温度传感器(3)，所述恒温箱本体(1)的侧壁的其中一边的PN结温度传感器(3)的P结设置在箱体内部，N结设置在箱体外部，另外一边的PN结温度传感器(3)的N结设置在箱体内部，P结设置在箱体外部；所述恒温箱本体(1)内还分别设有第一温度传感器(4)、第二温度传感器(5)以及风扇(6)，所述恒温箱本体(1)上部还设有电极外部接口(7)，所述电极外部接口(7)分别通过线缆与所述磷酸铁锂电池(2)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池用恒温箱结构，其特征在于：所述磷酸铁锂电池(2)设置在恒温箱本体(1)底部中心位置。
3.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池用恒温箱结构，其特征在于：所述PN结温度传感器(3)等间距横向或纵向分布在所述恒温箱本体(1)的侧壁上。
4.根据权利要求1或3所述的一种磷酸铁锂电池用恒温箱结构，其特征在于：所述PN结温度传感器(3)分布在所述恒温箱本体(1)的至少两个侧边上。
5.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池用恒温箱结构，其特征在于：所述第一温度传感器(4)、第二温度传感器(5)分别设置在所述恒温箱本体(1)的顶部和底部。
6.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池用恒温箱结构，其特征在于：所述风扇(6)的数量至少为一个。
7.根据权利要求1或6所述的一种磷酸铁锂电池用恒温箱结构，其特征在于：所述风扇(6)同时或相对设置在箱体的顶部或者底部。
8.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池用恒温箱结构，其特征在于：还包括控制器，所述控制器分别与所述PN结温度传感器(3)、第一温度传感器(4)、第二温度传感器(5)以及风扇(6)电连接。
9.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池用恒温箱结构，其特征在于：所述恒温箱本体(1)外侧还设有保护外壳，所述PN结温度传感器(3)与所述保护外壳之间设有隔温板。
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