CN107293664A - 一种高分子复合材料电池箱体恒温系统 - Google Patents

一种高分子复合材料电池箱体恒温系统 Download PDF

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Abstract

本发明是一种高分子复合材料电池箱体恒温系统，包括四个部分，箱体、制冷\制热系统及控制系统，制冷\制热系统安装于电池箱体内部，所述控制系统控制制冷\制热系统运行。系统直接采用直流电，可以直接从电池中接出使用，功率消耗很低。控制系统由电源控制、温度控制、远程控制三个部分组成，电源控制可以根据温度控制调节制冷模块正负极，可以实现恒温箱中温度恒定；温度控制可以根据箱内温度和箱外温度发出调节信号；远程控制可以由用户在远端对箱体进行手动的调节。

Description

一种高分子复合材料电池箱体恒温系统
技术领域
本发明涉及一种电池箱体方面的应用，更具体地来说，特别涉及一种高分子复合材料电池箱体恒温系统。
背景技术
通信基站空调用电占基站总用电量的40％～50％，如果将基站空调的耗电量降低40％即可将基站整体的耗电量降低20％左右。在设备发热量无法在短期内得到实质性下降的现实情况下，节能措施中降低空调的用电量是最容易的实施方法、是最快速的见效方式。
据相关报道，跨国移动运营商Vodafone已逐步在其网络内推广温升方面的先进经验，在设备选型时就引入高温适应性强的基站设备，并于2008年将基站空调的工作温度调整到35℃取得了明显效果。基站目前的温度设定一般在25℃，考虑到近年基站内设备的器件、设计、工艺水平的提高，在确保网络运行质量、设备工作MTBF不受明显影响的前提下，将基站温度要求逐步提高到30℃甚至更高(35℃～40℃)，同时配合蓄电池恒温箱配置，则可大大缩短基站空调的工作时间，预计基站空调能耗可以降低40％以上。由于基站设定温度提升，使基站内外的温差加大，进一步提高了智能通风/换热等自然冷源引入系统的有效工作时间，结合实施这些自然冷源引入的节能措施，预计基站空调部分的能耗可以降低达60％甚至更多。
当基站的温度提高到30℃或者更高时，如何解决蓄电池(25℃)的温度保护问题是关键。蓄电池恒温箱就能完美的解决这个问题。
由电池仓空调(内置)的控制器通过置于电池仓外部(基站内部)的温度传感器检测基站内温度，当温度上升到基站设定最高温度(如：35℃，可通过菜单或动环远程设置)时，通过控制器与基站空调的联动装置开启基站空调，当检测到的温度降至基站设定最低温度(如：33℃，可通过菜单或动环远程设置)时，关闭基站空调。以实现基站内的温度维持在基站设定最高温度左右，同时避免基站空调的频繁启停。由电池仓空调(内置)的控制器通过置于电池仓内部的温度传感器检测电池仓内温度，当温度上升到电池仓设定最高温度(如：27℃， 可通过菜单或动环远程设置)时，启动电池仓空调，当检测到的温度降至电池仓设定最低温度(如：25℃，可通过菜单或动环远程设置)时，关闭电池仓空调。以实现电池仓内的温度维持在设定最高温度左右。
由于采用了隔热保温的材料搭建电池仓体，基本隔绝了基站内部的发热，电池组本身基本不发热，加上需要制冷的空间仅限于电池仓内，所以需要配置的电池仓空调的功率很小(如：电池仓空调仅300W制冷量，200W左右的输入电功率)，比基站空调(一般为7.5kW制冷量，接近3kW的输入电功率)的耗电量小很多。而由于基站温度设定点从原来的25℃提升到35℃，基站空调实际需要工作的时间缩短，从而大大降低了基站空调的用电量。
由于将蓄电池组从基站内开放式的安置变为密闭式的电池仓安置，需要通过排氢装置将氢气排放到电池仓外，电池仓空调(内置)的控制器智能控制排氢单元(风扇)工作。
1.无需重新拆/装蓄电池组，避免了蓄电池中心安装质量的控制风险。特别适用于对现有基站的节能改造，避免了在改造过程中交流电突然中断造成基站掉电的风险；
2.整体的节能改造成本较低，尤其对于两组蓄电池集中并排安放位置的基站，仅用同一个电池仓体，配套一台电池仓空调即可；
3.对于一些位于楼房顶部，考虑到楼板承重而降蓄电池组分开位置安放或采用无支架平摊摆放的基站，该方案的实施难度会较大，或者实施的成本上升(可能需要搭建两个电池仓、配置两个电池仓空调)；集团公司要开展合同能源管理工作，该工作要求乙方投资通过节能分成的方式实现节能的目标，同时降低集团的初期建设成本。但该工作的实施，首要前提是建立一套完善的能源管理系统，掌握需要节能的各个站点的实际运行能耗和节能减排实施后的实际运行能耗，从而，分析出节能效果，与乙方投资分成。
蓄电池恒温箱是TLKS-BCT系列产品是专为蓄电池控温而设计的新型恒温装置。
通过恒温箱为蓄电池提供一个最适宜的局部恒温空气环境，使机房或基站内其他电子设备(对温度要求不高)减少空调需求，从而大 大降低机房或基站空调能耗要求。该设备可以一体化结构，也可以使拼装结构，方便运输和组装。这个系统全部集成在箱体内部，可以拆散组合。
1、保温性能
恒温箱六面具有保温材料层。在供电中断，恒温箱外部环境温度为35℃，且恒温箱内部无发热源时，恒温箱内部6小时时间内恒温箱内部温升不超过5℃。
2、防护等级
室内型恒温箱防护等级满足IP45。室外型恒温箱防护等级满足IP55。
3、维护方便
恒温箱舱门可以方便打开(或拆卸)，方便维护，维护空间深度小于800mm范围。恒温箱系统支持在基站不断电条件下对蓄电池进行在线维护。
4、安全性能
系统具有排氢装置，安全性满足《固定型阀控密封式铅酸蓄电池》(GB/T 19638.2-2005)6.2节中关于气体析出量、防爆能力和防酸雾能力的相关要求。
5、保护接地
舱体、恒温箱内部结构和设备须采用等电位连接方式，各连接处的阻抗小于0.1Ω，蓄电池支架上应提供不小于M6的保护接地端子。
6、材质及材料
(1)材质性能：板材采用优质冷轧钢板，芯层为隔热材料。恒温箱舱体的板材和组合结构综合传热系数不大于0.3W/(m&sup2；·K)
(2)防火性能：舱体使用的材料为不燃等级，低于《建筑材料及制品燃烧性能分级》(GB 8624-2006)中规定的A1或B2级指标。
7、功耗指标
安装一组48V/500Ah蓄电池组的恒温箱，最大运行功耗400W，长期运行平均功耗小于100W；
安装一组48V/1000Ah蓄电池组的恒温箱，最大运行功耗500W，长期运行平均功耗小于175W。
电池箱
可以容纳一个或多个电池的部件，我们称之为电池箱。从玩具中使用的电池从尺寸来说，主要有钮扣电池(Button cell)、AA电池(5号电池)、AAA电池(7号电池)、SIZE C电池(3号电池)、SIZE D电池(1号电池)，当然还有一些特别的电池如9号电池等。
功能
帮助电池通风散热；
使电池绝缘与防水；
保护电池免受碰撞。
电池箱标准技术要求
结构能保证极性正确，反装不能导通；
不能被直径为0.5mm，长度至少25mm直钢针桥接；
电池箱应有以下标志，成比例的电池形状、电压、极性、电池规格。
结构设计
电池箱的基本功能即容纳和保护电池组，其结构必须保证保留最大的容纳空间基础上满足足够的强度，考虑到节省布置空间。并满足汽车多变的运行环境，电池箱的设计推荐使用框架结构，即边框、底框使用型材焊接，材料厚度推荐＞3mm，型材外面或双面蒙皮。电池箱外形首选规则长方体，并根据布置要求可适当调整。
动力电池
动力电池即为工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池。
其特点为：高能量和高功率；高能量密度；高倍率部分荷电状态下(HRPSOC)的循环使用；工作温度范围宽(-30～65℃)；使用寿命长，要求5-10年；安全可靠。
主要应用于：汽车和摩托车行业，主要是为发动机的起动点火和 车载电子设备的使用提供电能；工业电力系统，用于输变电站、为动力机组提供合闸电流，为公共设施提供备用电源以及通讯用电源；电动汽车和电动自行车行业，取代汽油和柴油，作为电动汽车或电动自行车的行驶动力电源。
主要优点为：
超长寿命，长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右，最高也就500次，而山东海霸能源集团有限公司生产的磷酸铁锂动力电池，循环寿命达到2000次以上，标准充电(5小时率)使用，可达到2000次。同质量的铅酸电池是“新半年、旧半年、维护维护又半年”，最多也就1～1.5年时间，而磷酸铁锂电池在同样条件下使用，将达到7-8年。综合考虑，性能价格比将为铅酸电池的4倍以上。
使用安全，磷酸铁锂完全解决了钴酸锂和锰酸锂的安全隐患问题，钴酸锂和锰酸锂在强烈的碰撞下会产生爆炸对消费者的生命安全构成威胁，而磷酸铁锂以经过严格的安全测试即使在最恶劣的交通事故中也不会产生爆炸。
可大电流2C快速充放电，在专用充电器下，1.5C充电40分钟内即可使电池充满，起动电流可达2C，而铅酸电池现在无此性能。
耐高温，磷酸铁锂电热峰值可达350℃～500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右；大容量；无记忆效应；体积小、重量轻。
目前市面上的动力电池箱体存在诸多缺点，最主要的问题是电池恒温工作问题，很多电池箱体不能保证里面的电池温度在特殊的外界环境下面正常工作，本发明设计的高分子复合材料电池箱体恒温系统完美的解决了这一问题，保证电池箱体里面的电池能在任何温度下工作，从而使电池充分发挥其性能的优越性并延长电池寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种高分子复合材料电池箱体恒温系统，来让电池在外界各种极限温度下都可以正常工作。本发明采用一种电池恒温箱，将电池放入一种高分子复合材料电池恒温箱，保证箱体内里面的温度25℃左右。
一种高分子复合材料电池恒温箱包括四个部分，箱体、制冷\制热 系统及控制系统，制冷\制热系统安装于箱体内，所述控制系统控制制冷\制热系统运行。
箱体：箱体采用特殊设计，箱体内部填充相变材料，当温度过高时可以吸收热量由固态变为液态，当温度过低时可以放出热量由液态变为固态。
制冷\制热系统：制冷\制热系统采用半导体制冷\制热系统在箱体的电池上部安装半导体制冷模块，模块上安装轴流风机；半导体制冷系统直接采用直流电，可以直接从蓄电池中接出使用，功率消耗很低；液冷制冷\制热系统利用泵式散热管中的冷却液循环并进行散热，吸热部分吸收的热量，通过设计的散热器排放到外面；热管制冷\制热系统采用一种具有导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内工质的气、液相变来传递热量，具有极高导热性。
控制系统：控制系统由电源控制、温度控制、远程控制三个部分组成，电源控制可以根据温度控制调节制冷模块正负极，这样就可以实现恒温箱中温度恒定；温度控制可以根据箱内温度和箱外温度发出调节信号；远程控制可以由用户在远端对箱体进行手动的调节。
实施方式
本发明涉及一种高分子复合材料电池箱体恒温系统，利用高分子复合材料电池箱体热传导慢，保温性好的特点将制冷\制热系统与高分子复合材料电池箱体相组合。使电池工作环境保持均衡状态，电池温度处在动态的稳定范围，保证电池箱能在任何温度下工作，从而使电池充分发挥其性能的优越性并延长电池寿命。

Claims (8)

1.一种高分子复合材料电池箱体恒温系统，包括四个部分，箱体、制冷\制热系统及控制系统，其特征在于，制冷\制热系统安装于电池箱体内部，所述控制系统控制制冷\制热系统运行。
2.根据权利要求1所述的一种高分子复合材料电池箱体恒温系统，其特征在于箱体内部填充相变材料。
3.根据权利要求1所述的一种高分子复合材料电池箱体恒温系统，其特征在于，制冷\制热系统采用半导体制冷\制热系统。
4.根据权利要求1所述的一种高分子复合材料电池箱体恒温系统，其特征在于，制冷\制热系统采用热管原理制冷\制热系统。
5.根据权利要求1所述的一种高分子复合材料电池箱体恒温系统，其特征在于，制冷\制热系统采用液冷原理制冷\制热系统。
6.根据权利要求2或3所述的一种高分子复合材料电池箱体恒温系统，其特征在于，在箱体的电池上面安装半导体制冷\制热模块，模块上安装轴流风机。
7.根据权利要求6所述的一种高分子复合材料电池箱体恒温系统，其特征在于，半导体制冷\制热系统直接采用直流电。
8.根据权利要求1所述的一种高分子复合材料电池箱体恒温系统，其特征在于，控制系统由电源控制、温度控制、远程控制三个部分组成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109709364A (zh) * 2018-12-19 2019-05-03 中科廊坊过程工程研究院 一种恒温装置

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