CN108767349B - 一种船体的能量回收系统、方法及船体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船体的能量回收系统、方法及船体，主要包括蓄电池与热电装置，蓄电池包括电芯、金属外壳及电子控制单元，电芯内部的化学能转换成电能及热能，热电装置的冷端连接于外壳金属面，热端连接于电芯金属面，构成温差电动势回路，热电装置将电芯金属面的热能转换成电压，所述电压通过电子控制单元反馈至电芯并为其补充电能。本发明系统解决了船体蓄电池在转换和传输过程中所造成的能量损失问题，将电芯所产生的热能转换成电压，帮助蓄电池补充电能，有利于降低电芯表面温度，提高电芯的充放电效率和使用寿命，使得蓄电池的使用时间更长，电芯的耐用性更高，也使船体系统的总体效率提升5％‑10％。

Description

一种船体的能量回收系统、方法及船体

技术领域

本发明涉及蓄电池技术领域，具体涉及一种船体的能量回收系统、方法及船体。

背景技术

蓄电池作为一种动力驱动装置，往往在由化学能转换成电能的过程中，会通过热量散失的方式损失一部分的热能，尤其在一些不具备随时充电的使用环境下，如何解决蓄电池的能量回收问题，提高蓄电池的使用效率，延长使用时间，在生产和生活上具有重要意义。

随着生活的进步，船体开始活跃在大众消费者的视线中。许多水中移动的装置主要由电能储存器/电池驱动电动机(推进器)，通过喷射水体产生推进力。在此种环境中，能量转换效率在定义整个系统的耐久性方面起着关键作用。在大功率下，用于提供动力的电池由其内部的化学能产生电能，为推进器提供了额定的输出以驱动船体的电动器，而在这个转换过程中，电池通常以冷却机构自然地或人为地散发热能(例如强制的对流冷却)的形式损失部分能量。然而，在目前市场上的水中电子移动装置中并没有采用任何方式来重新利用这部分高温所散发或丢失的热量。

本发明意在提供一种能量回收系统来回收这部分能量，解决这个需求。

发明内容

针对现有技术中提到的上述问题，本发明提供一种船体的能量回收系统、方法及船体，以解决上述问题。

本发明实施例提供一种船体的能量回收系统，包括蓄电池及热电装置，蓄电池包括电芯、外壳及电子控制单元，电芯置于由外壳所围合而成的容置腔内，外壳设有金属面，电芯的表面设有金属面，热电装置设于电芯与外壳之间，所述热电装置包括冷端和热端，冷端连接于外壳金属面，热端连接于电芯金属面，电芯内部的化学能转换成电能及热能，电芯金属面吸收所述热能形成高温面，外壳向外界散热，使外壳金属面形成低温面，热电装置连接于高温面与低温面而构成温差电动势回路，将所述热能转换成电压，所述电压通过电子控制单元反馈至电芯并为其补充电能，所述蓄电池用于为船体在水中的行进提供用于驱动的电能及热能，蓄电池的外壳通过水环境的水流作用实现冷却散热而使外壳金属面形成低温面。

优选地，所述热电装置包括第一导电介质与第二导电介质，第一导电介质与第二导电介质的温差电动势方向相反，第一导电介质与第二导电介质均分别包括冷端和热端，第一导电介质与第二导电介质的冷端均连接于外壳金属面，热端均连接于电芯金属面，电芯金属面吸收了电芯的热能从而形成高温面，外壳利用外界对其的冷却散热使外壳金属面形成低温面，从而构成温差电动势回路。

优选地，所述电芯为由多个锂电芯通过串联和并联的方式连接而成的电芯模组。

优选地，所述热电装置设置两个以上，热电装置串联设置，所形成电压一并通过电子控制单元反馈至电芯。

优选地，所述外壳为由金属材质制成的金属外壳，金属外壳为铝制金属外壳。

本发明实施例还提供一种船体的能量回收方法，该方法包括：

在蓄电池的工作过程中，电芯内部的化学能转换成电能及热能；

电芯置于由外壳所围合而成的容置腔内，电芯金属面吸收所述热能形成高温面，外壳利用外界水环境对其的冷却散热而使外壳金属面形成低温面；

热电装置将高温面的热能转换形成电压；

所述电压通过电子控制单元反馈至电芯并为其补充电能。

本发明实施例还提供一种船体，包括如上所述的船体的能量回收系统或回收方法。

上述技术方案可以看出，本发明具备以下有益效果：系统解决了船体蓄电池转换转换和传输过程中造成的能量损失问题，利用电芯内部化学能转换成电能的过程中产生的热能和电池外壳在外界的散热构造高温面和低温面的温度差，通过设置于蓄电池内的热电装置，将电芯所产生的部分热能转换成电压，帮助蓄电池补充电能，有利于降低电芯表面温度，提高电芯的充放电效率和使用寿命，使得蓄电池的使用时间更长，电池的耐用性更高，也使船体系统的总体效率提升5％-10％，整个系统结构简单，节省能源，有效提高了船体的续航能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明船体能量回收系统的局部透视结构图；

图2是本发明船体能量回收系统的分解结构图；

图3是本发明船体能量回收系统实现热电转换的示意图；

图4是本发明船体能量回收方法的流程图。

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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

本发明实施例提供一种船体的能量回收系统，结合图1至图3所示，包括蓄电池1及热电装置2，蓄电池1包括电芯11、外壳12及电子控制单元13，电芯11置于外壳12内，外壳12设有金属面，即外壳12至少于局部位置为金属材料制成，或是至少于局部位置增设由金属材料制成的部件，电芯11的表面设有金属面，即电芯11的表面至少于局部位置为金属材料制成，或是至少于电芯11表面的局部位置增设由金属材料制成的部件。在蓄电池1工作时，电芯11内部的化学能转换成电能及热能，电能用于为设备提供驱动动力，在现有技术中，热能往往通过热量损失的方式无法为设备提供驱动动力，现本发明实施例尽可能回收这部分热能，将其再次利用。

热电装置2设于电芯11与外壳12之间，具体为热电装置2设于电芯11金属面与外壳12金属面之间。热电装置2包括冷端和热端，冷端与低温面连接，热端与高温面连接，利用低温面与高温面之间的温度差将高温面的热能转换成为电压，从而实现对高温面热能的能量回收利用。本实施例的热电装置2冷端连接于外壳12的金属面，热端连接于电芯11金属面，电芯11金属面吸收所述电芯11所释放的热能从而形成高温面。电池的外壳12受到外界环境的作用，向外界散热，从而使外壳12保持较低温度，外壳12的金属面形成低温面。对电池外壳12进行冷却散热的外界环境可以为自然水环境、冷却水系统、或者其他冷却设备。热电装置2的两端分别连接于高温面与低温面而构成温差电动势回路，将所述电芯11金属面的热能转换成电压，电子控制单元13分别连接电芯11与热电装置2，所述电压通过电子控制单元13反馈至电芯11并为其补充电能。

本实施例蓄电池1的外壳12为由金属材质制成的金属外壳12，具体使用的金属材料为铝材质，铝材质具有高导热率，热传递快，在蓄电池1的金属外壳12受到冷却水或其他散热装置的作用时，有利于使外壳始终保持较低温度，从而使整个金属外壳形成低温面，电热装置2的冷端可根据需要连接于金属外壳12的任意位置，在本实施例中，外壳12的金属面即指金属外壳12。

所述热电装置2包括第一导电介质与第二导电介质，第一导电介质与第二导电介质的温差电动势方向相反，第一导电介质与第二导电介质均分别包括冷端和热端，第一导电介质的温差电动势方向为从热端指向冷端，第二导电介质的温差电动势方向为从冷端指向热端，本实施例热电装置2的第一导电介质与第二导电介质分别为温差电动势方向互为相反的半导体。本实施例第一导电介质与第二导电介质的冷端均连接于金属外壳12，热端均连接于电芯11金属面，电芯11金属面吸收了电芯11的热能从而形成高温面，金属外壳12利用外界环境对其的冷却散热形成低温面，从而构成温差电动势回路，将高温面的热能转换成电压，电压通过电子控制单元13反馈至电芯11并为其补充电能。

本实施例中，所述电芯11的表面由金属壳包裹，所述金属壳即为电芯11的金属面。为提高蓄电池的电池容量，蓄电池包含由多个电芯11，本实施例的电芯11为锂电芯，多个锂电芯通过串联和并联的方式连接形成电芯模组，以提高蓄电池1的电能储备空间，提高蓄电池1的续航能力。

为更大化的实现能量的回收，可适当增加热电装置2的数量，以更充分的实现热能向电能的回收转换，所述热电装置2设置两个以上，热电装置2串联设置，所形成电压一并通过电子控制单元13反馈至电芯11，或者各个热电装置2分别与电子控制单元13连接，各个热电装置2所形成的电压分别反馈至电芯11。

图4为本发明蓄电池1能量回收方法的流程图。

如图4所示，该能量回收方法包括：

步骤101：在蓄电池1的工作过程中，电芯11内部的化学能转换成电能及热能；

步骤102：电芯11金属面吸收所述热能形成高温面，外壳12利用外界环境对其的冷却散热而使外壳12的金属面形成低温面；

步骤103：热电装置2将高温面的热能转换形成电压；

步骤104：所述电压通过电子控制单元13反馈至电芯11并为其补充电能。

可以将本发明实施例提出的蓄电池1能量回收系统或能量回收方法应用到各种类型的设备中，包括并不局限于：船体、水中潜航器、潜水设备、喷水式推进器或者其他具备蓄电池1外壳12冷却系统的设备。

本发明实施例还提供了一种船体的能量回收系统，包括如上所述的一种蓄电池1的能量回收系统，所述蓄电池1用于船体，用于为船体在水中的行进提供用于驱动动力的电能及热能，电芯11金属面吸收所述热能形成高温面，船体的蓄电池1一般置于水环境中，蓄电池1的外壳12与水环境直接接触，外壳12通常通过水环境的水流作用而实现对蓄电池1的降温散热，故蓄电池1的外壳12受水环境的散热作用而使外壳12金属面形成低温面，热电装置2将高温面的热能转换形成电压并反馈至电芯11为其补充电能。

本发明实施例还提供了一种船体的能量回收方法，该方法包括：

在蓄电池1的工作过程中，电芯11内部的化学能转换成电能及热能；

电芯11金属面吸收所述热能形成高温面，外壳12利用外界水环境对其的冷却散热而使外壳12的金属面形成低温面；

热电装置2将高温面的热能转换形成电压；

所述电压通过电子控制单元13反馈至电芯11并为其补充电能。

本发明实施例还提供了一种船体，包括如上所述的蓄电池1的能量回收系统或回收方法。

本发明实施例还提供了一种船体，包括如上所述的船体的能量回收系统或回收方法。

船体在水中的行进过程中，蓄电池1电芯11内部的化学能转换成电能及热能，电能用于船体的动力供能，热能被电芯11的金属面吸收，从而使电芯11金属面形成高温面。蓄电池1的外壳12在水环境的水流作用下传递散热，从而能够使外壳12的金属面保持较低温度而形成低温面。热电装置2置于蓄电池1的外壳12金属面与电芯11的金属面之间，热电装置2的热端连接于电芯11金属面，冷端连接于外壳12金属面，热电装置2与外壳12金属面及电芯11的金属面构造形成温差电动势回路，热电装置2将电芯11金属面的高温热能转换成电压，电压通过电子控制单元13反馈至电芯11并为其补充电能，从而实现了船体的能量回收，提高船体的系统效率，增加续航时间，有效提升消费者的使用体验。

以上对本发明实施例所提供的一种蓄电池、船体的能量回收系统和方法、及船体进行了详细介绍，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，依据本发明的思想和方法，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 (7)

1.一种船体的能量回收系统，其特征在于，包括蓄电池及热电装置，蓄电池包括电芯、外壳及电子控制单元，电芯置于由外壳所围合而成的容置腔内，外壳设有金属面，电芯的表面设有金属面，热电装置设于电芯与外壳之间，所述热电装置包括冷端和热端，冷端连接于外壳金属面，热端连接于电芯金属面，电芯内部的化学能转换成电能及热能，电芯金属面吸收所述热能形成高温面，外壳向外界散热，使外壳金属面形成低温面，热电装置连接于高温面与低温面而构成温差电动势回路，将所述热能转换成电压，所述电压通过电子控制单元反馈至电芯并为其补充电能，所述蓄电池用于为船体在水中的行进提供用于驱动的电能及热能，蓄电池的外壳通过水环境的水流作用实现冷却散热而使外壳金属面形成低温面。

2.如权利要求1所述的一种船体的能量回收系统，其特征在于，所述热电装置包括第一导电介质与第二导电介质，第一导电介质与第二导电介质的温差电动势方向相反，第一导电介质与第二导电介质均分别包括冷端和热端，第一导电介质与第二导电介质的冷端均连接于外壳金属面，热端均连接于电芯金属面，电芯金属面吸收了电芯的热能从而形成高温面，外壳利用外界对其的冷却散热使外壳金属面形成低温面，从而构成温差电动势回路。

3.如权利要求1所述的一种船体的能量回收系统，其特征在于，所述电芯为由多个锂电芯通过串联和并联的方式连接而成的电芯模组。

4.如权利要求1所述的一种船体的能量回收系统，其特征在于，所述热电装置设置两个以上，热电装置串联设置，所形成电压一并通过电子控制单元反馈至电芯。

5.如权利要求1所述的一种船体的能量回收系统，其特征在于，所述外壳为由金属材质制成的金属外壳，金属外壳为铝制金属外壳。

6.一种船体的能量回收方法，其特征在于，该方法包括：

在蓄电池的工作过程中，电芯内部的化学能转换成电能及热能；

电芯置于由外壳所围合而成的容置腔内，电芯金属面吸收所述热能形成高温面，外壳利用外界水环境的水流作用对其的冷却散热而使外壳金属面形成低温面；

热电装置将高温面的热能转换形成电压；

所述电压通过电子控制单元反馈至电芯并为其补充电能。

7.一种船体，其特征在于，包括如上述权利要求1-6任一项所述的船体的能量回收系统或回收方法。

Images