CN110571379A - 低温自加热高温散热锂电池及控制方法 - Google Patents

低温自加热高温散热锂电池及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了低温自加热高温散热锂电池及控制方法，属于锂电池技术领域，低温自加热高温散热锂电池，包括箱体，所述箱体的内壁下端设置有电池安装板，所述电池安装板的顶部设置有至少为七个的蛇形管，相邻的两个所述蛇形管之间相互连通，所述电池安装板的顶部设置有位于蛇形管内侧的电池单体，所述电池单体的内部设置有单体温度传感器，所述箱体的左侧设置有位于电池安装板下方的风扇。本发明解决了现有的锂电池组大多强调其散热效果，而在一些寒冷的区域或冬季较冷的时间段，由于外部环境较低，锂电池工作环境较低，且现有的锂电池缺少温度调节装置，易造成电池温度过高或过低，很容易导致锂电池损坏的问题。

Description

低温自加热高温散热锂电池及控制方法
技术领域
本发明涉及锂电池领域，更具体地说，涉及低温自加热高温散热锂电池及控制方法。
背景技术
锂电池，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池，锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制，现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。
现有的锂电池组在工作时，由于电池工作过程中会产生热量，因此现有的锂电池组大多强调其散热效果，而在一些寒冷的区域或冬季较冷的时间段，由于外部环境较低，锂电池工作环境较低，且现有的锂电池缺少温度调节装置，易造成电池温度过高或过低，很容易导致锂电池损坏。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供低温自加热高温散热锂电池及控制方法，具备可对锂电池组内的温度进行调控，起到了对电池进行防护，避免其烧坏或冻坏的优点，解决了现有的锂电池组大多强调其散热效果，而在一些寒冷的区域或冬季较冷的时间段，由于外部环境较低，锂电池工作环境较低，且现有的锂电池缺少温度调节装置，易造成电池温度过高或过低，很容易导致锂电池损坏的问题。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
低温自加热高温散热锂电池，包括箱体，所述箱体的内壁下端设置有电池安装板，所述电池安装板的顶部设置有至少为七个的蛇形管，相邻的两个所述蛇形管之间相互连通，所述电池安装板的顶部设置有位于蛇形管内侧的电池单体，所述电池单体的内部设置有单体温度传感器，所述箱体的左侧设置有位于电池安装板下方的风扇，所述电池安装板的顶部开设有若干组等距分布的通风孔，所述箱体的两侧上端均开设有出风孔，所述箱体的内壁底部设置有位于电池安装板下方的控制模块，所述单体温度传感器的输出端与控制模块的输入端电性连接，且箱体的内壁正面和背面均设置有第一温度传感器，所述第一温度传感器的输出端与控制模块的输入端电性连接，所述控制模块双向电性连接有控制面板，所述箱体的顶部固定连接有供热箱，所述供热箱的内部设置有电热管，所述电热管的输入端与控制模块的输出端电性连接，所述供热箱的内部设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器的输出端与控制模块的输出端电性连接，所述供热箱的内壁左侧固定安装有循环泵，位于最下方的所述蛇形管的左侧连通有回液管，所述回液管远离蛇形管的一端依次贯穿箱体和供热箱并与循环泵连通，位于最上方的所述蛇形管的右侧连通有进液管，所述进液管远离蛇形管的一端贯穿箱体并与供热箱连通。
优选的，所述电池安装板的顶部设置有导热硅胶垫，且电池单体的底部与导热硅胶垫接触。
优选的，所述蛇形管的内部和供热箱的内部均填充有冷却液。
优选的，每组所述通风孔的数量均为两个，每个所述通风孔均位于电池单体与蛇形管连接处的正下方。
优选的，所述控制模块包括有中央处理器、ROM预置模块和数据比较器，所述中央处理器与ROM预置模块双向电连接，所述ROM预置模块的输出端与数据比较器的输出端电连接，所述数据比较器与中央处理器双向电连接，且中央处理器的输入端电性连接有A/D转换器。
优选的，所述箱体的左侧下端开设有与风扇相适配的进风口，且进风口的内壁设置有防尘网。
优选的，所述出风孔的形状为倒置的V字形，且出风孔的内壁也设置有防尘网。
优选的，所述箱体的内壁底部固定连接有充电电池，所述充电电池的输出端与控制模块的输入端电性连接。
优选的，低温自加热高温散热锂电池的控制方法，包括以下步骤：
S1、通过操作面板,使ROM预置模块将箱体内部温度正常运行范围设定在10℃～35℃间，并将电池单体内的温度设定在35℃～45℃之间；
S2、单体温度传感器和第一温度传感器对电池单体内部的温度以及箱体内部的进行监测，并将实时的数据传递给控制模块，由中央处理器控制数据比较器将实时的数据与ROM预置模块预设的正常范围进行比较；
S3、若电池单体内部实时温度高于45℃，箱体的内部温度高于35℃，中央处理器控制风扇工作，风扇工作将外部冷风抽入到箱体内部，对箱体内部进行降温，从而使电池单体的温度降低到正常范围；
S4、若电池单体内部实时温度低于35℃，箱体的内部温度低于10℃，中央处理器控制电热管工作，同时第二温度传感器监测供热箱内部的冷却液温度，当温度达到设定区间后，循环泵使蛇形管内部的水处于循环流动状态，从而使蛇形管内部的冷却液温度升高，使箱体内部温度以及电池单体的温度恢复到正常范围；
S5、中央处理器将箱体内部的温度情况以及电池单体的温度情况传递到控制面板，方便后续对电池的运行异常进行查看。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案，通过设置多个相互连通的蛇形管，由单体温度传感器和第一温度传感器对电池单体内部的温度以及箱体内部的进行监测，并将实时的数据传递给控制模块，由中央处理器控制数据比较器将实时的数据与ROM预置模块预设的正常范围进行比较，若实时监测的温度低于设定的正常范围，则中央处理器控制电热管工作，同时第二温度传感器监测供热箱内部的冷却液温度，当温度达到设定区间后，循环泵工作并通过回液管将蛇形管内部冷却液抽出，并通过进液管将升温后的冷却液重新泵入到蛇形管内部，由此循环，使蛇形管内部的水处于循环流动状态，使箱体内部温度以及电池单体的温度恢复到正常范围，且在实时的温度超过预设范围时，中央处理器控制风扇工作，风扇工作将外部冷风抽入到箱体内部，此冷却风经过通风孔吹入到电池单体与蛇形管之间的间隙内，并向上流动从出风孔排出，以便携带出大量的热量，从而起到了对电池单体以及箱体内进行降温的效果，使电池单体的温度降低到正常范围，解决了现有的锂电池组大多强调其散热效果，而在一些寒冷的区域或冬季较冷的时间段，由于外部环境较低，锂电池工作环境较低，且现有的锂电池缺少温度调节装置，易造成电池温度过高或过低，很容易导致锂电池损坏的问题。
(2)该低温自加热高温散热锂电池，导热硅胶垫不仅具有良好的大热效果，且能够对电池单体的底部进行防护。
(3)该低温自加热高温散热锂电池，将通风孔设置在电池单体与蛇形管连接处的正下方，使风穿过通风孔时，能够作用在蛇形管与电池单体之间的间隙处，使冷却风的冷却效果更好。
(4)该低温自加热高温散热锂电池，进风口使风扇能够外部风吹入到箱体内部，而出风孔则用于将风排出，以便其能够携带走热量，同时出风孔设置成倒置的V字形，可有效的避免外部水等液体从出风孔流入到箱体内部
(5)该低温自加热高温散热锂电池，将充电电池与外部电源连接，可为风扇、循环泵以及电热管进行供电，且可充电电池内部可储存电量，应急使用更加方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的剖视图；
图3为本发明蛇形管的结构示意图；
图4为本发明最上方蛇形管的结构示意图；
图5为本发明最下方蛇形管的结构示意图；
图6为本发明的系统流程图。
图中标号说明：
1、箱体；2、电池安装板；3、蛇形管；4、电池单体；5、导热硅胶垫；6、风扇；7、通风孔；8、控制模块；81、中央处理器；82、ROM预置模块；83、数据比较器；9、控制面板；10、第一温度传感器；11、出风孔；12、供热箱；13、电热管；14、第二温度传感器；15、循环泵；16、回液管；17、进液管。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-6，低温自加热高温散热锂电池，包括箱体1，箱体1的内壁下端设置有电池安装板2，电池安装板2的顶部设置有至少为七个的蛇形管3，相邻的两个蛇形管3之间相互连通，电池安装板2的顶部设置有位于蛇形管3内侧的电池单体4，电池单体4的内部设置有单体温度传感器，箱体1的左侧设置有位于电池安装板2下方的风扇6，电池安装板2的顶部开设有若干组等距分布的通风孔7，箱体1的两侧上端均开设有出风孔11，箱体1的内壁底部设置有位于电池安装板2下方的控制模块8，控制模块8包括有中央处理器81、ROM预置模块82和数据比较器83，中央处理器81与ROM预置模块82双向电连接，ROM预置模块82的输出端与数据比较器83的输出端电连接，数据比较器83与中央处理器81双向电连接，且中央处理器81的输入端电性连接有A/D转换器，单体温度传感器的输出端与控制模块8的输入端电性连接，且箱体1的内壁正面和背面均设置有第一温度传感器10，第一温度传感器10的输出端与控制模块8的输入端电性连接，控制模块8双向电性连接有控制面板9，箱体1的顶部固定连接有供热箱12，蛇形管3的内部和供热箱12的内部均填充有冷却液，供热箱12的内部设置有电热管13，电热管13的输入端与控制模块8的输出端电性连接，供热箱12的内部设置有第二温度传感器14，第二温度传感器14的输出端与控制模块8的输出端电性连接，供热箱12的内壁左侧固定安装有循环泵15，位于最下方的蛇形管3的左侧连通有回液管16，回液管16远离蛇形管3的一端依次贯穿箱体1和供热箱12并与循环泵15连通，位于最上方的蛇形管3的右侧连通有进液管17，进液管17远离蛇形管3的一端贯穿箱体1并与供热箱12连通。
进一步的，电池安装板2的顶部设置有导热硅胶垫5，且电池单体4的底部与导热硅胶垫5接触，导热硅胶垫5不仅具有良好的大热效果，且能够对电池单体4的底部进行防护。
进一步的，每组通风孔7的数量均为两个，每个通风孔7均位于电池单体4与蛇形管3连接处的正下方，将通风孔7设置在电池单体4与蛇形管3连接处的正下方，使风穿过通风孔7时，能够作用在蛇形管3与电池单体4之间的间隙处，使冷却风的冷却效果更好。
进一步的，箱体1的左侧下端开设有与风扇6相适配的进风口，且进风口的内壁设置有防尘网，出风孔11的形状为倒置的V字形，且出风孔11的内壁也设置有防尘网，进风口使风扇6能够外部风吹入到箱体1内部，而出风孔11则用于将风排出，以便其能够携带走热量，同时出风孔11设置成倒置的V字形，可有效的避免外部水等液体从出风孔11流入到箱体1内部。
进一步的，箱体1的内壁底部固定连接有充电电池，充电电池的输出端与控制模块8的输入端电性连接，将充电电池与外部电源连接，可为风扇6、循环泵15以及电热管13进行供电，且可充电电池内部可储存电量，应急使用更加方便。
低温自加热高温散热锂电池的控制方法，包括以下步骤：
S1、通过操作面板,使ROM预置模块82将箱体1内部温度正常运行范围设定在10℃～35℃间，并将电池单体4内的温度设定在35℃～45℃之间；
S2、单体温度传感器和第一温度传感器10对电池单体4内部的温度以及箱体1内部的进行监测，并将实时的数据传递给控制模块8，由中央处理器81控制数据比较器83将实时的数据与ROM预置模块82预设的正常范围进行比较；
S3、若电池单体4内部实时温度高于45℃，箱体1的内部温度高于35℃，中央处理器81控制风扇6工作，风扇6工作将外部冷风抽入到箱体1内部，对箱体1内部进行降温，从而使电池单体4的温度降低到正常范围；
S4、若电池单体4内部实时温度低于35℃，箱体1的内部温度低于10℃，中央处理器81控制电热管13工作，同时第二温度传感器14监测供热箱12内部的冷却液温度，当温度达到设定区间后，循环泵15使蛇形管3内部的水处于循环流动状态，从而使蛇形管3内部的冷却液温度升高，使箱体1内部温度以及电池单体4的温度恢复到正常范围；
S5、中央处理器81将箱体1内部的温度情况以及电池单体4的温度情况传递到控制面板9，方便后续对电池的运行异常进行查看
工作原理：通过操作面板,使ROM预置模块82将箱体1内部温度正常运行范围设定在10℃～35℃间，并将电池单体4内的温度设定在35℃～45℃之间，单体温度传感器和第一温度传感器10对电池单体4内部的温度以及箱体1内部的进行监测，并将实时的数据传递给控制模块8，由中央处理器81控制数据比较器83将实时的数据与ROM预置模块82预设的正常范围进行比较，若电池单体4内部实时温度高于45℃，箱体1的内部温度高于35℃，中央处理器81控制风扇6工作，风扇6工作将外部冷风抽入到箱体1内部，对箱体1内部进行降温，从而使电池单体4的温度降低到正常范围，若电池单体4内部实时温度低于35℃，箱体1的内部温度低于10℃，中央处理器81控制电热工作，同时第二温度传感器14监测供热箱12内部的冷却液温度，当温度达到设定区间后，循环泵15使蛇形管3内部的水处于循环流动状态，从而使蛇形管3内部的冷却液温度升高，使箱体1内部温度以及电池单体4的温度恢复到正常范围，中央处理器81将箱体1内部的温度情况以及电池单体4的温度情况传递到控制面板9，方便后续对电池的运行异常进行查看。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.低温自加热高温散热锂电池，包括箱体(1)，其特征在于：所述箱体(1)的内壁下端设置有电池安装板(2)，所述电池安装板(2)的顶部设置有至少为七个的蛇形管(3)，相邻的两个所述蛇形管(3)之间相互连通，所述电池安装板(2)的顶部设置有位于蛇形管(3)内侧的电池单体(4)，所述电池单体(4)的内部设置有单体温度传感器，所述箱体(1)的左侧设置有位于电池安装板(2)下方的风扇(6)，所述电池安装板(2)的顶部开设有若干组等距分布的通风孔(7)，所述箱体(1)的两侧上端均开设有出风孔(11)，所述箱体(1)的内壁底部设置有位于电池安装板(2)下方的控制模块(8)，所述单体温度传感器的输出端与控制模块(8)的输入端电性连接，且箱体(1)的内壁正面和背面均设置有第一温度传感器(10)，所述第一温度传感器(10)的输出端与控制模块(8)的输入端电性连接，所述控制模块(8)双向电性连接有控制面板(9)，所述箱体(1)的顶部固定连接有供热箱(12)，所述供热箱(12)的内部设置有电热管(13)，所述电热管(13)的输入端与控制模块(8)的输出端电性连接，所述供热箱(12)的内部设置有第二温度传感器(14)，所述第二温度传感器(14)的输出端与控制模块(8)的输出端电性连接，所述供热箱(12)的内壁左侧固定安装有循环泵(15)，位于最下方的所述蛇形管(3)的左侧连通有回液管(16)，所述回液管(16)远离蛇形管(3)的一端依次贯穿箱体(1)和供热箱(12)并与循环泵(15)连通，位于最上方的所述蛇形管(3)的右侧连通有进液管(17)，所述进液管(17)远离蛇形管(3)的一端贯穿箱体(1)并与供热箱(12)连通。
2.根据权利要求1所述的低温自加热高温散热锂电池，其特征在于：所述电池安装板(2)的顶部设置有导热硅胶垫(5)，且电池单体(4)的底部与导热硅胶垫(5)接触。
3.根据权利要求1所述的低温自加热高温散热锂电池，其特征在于：所述蛇形管(3)的内部和供热箱(12)的内部均填充有冷却液。
4.根据权利要求1所述的低温自加热高温散热锂电池及控制方法，其特征在于：每组所述通风孔(7)的数量均为两个，每个所述通风孔(7)均位于电池单体(4)与蛇形管(3)连接处的正下方。
5.根据权利要求1所述的低温自加热高温散热锂电池，其特征在于：所述控制模块(8)包括有中央处理器(81)、ROM预置模块(82)和数据比较器(83)，所述中央处理器(81)与ROM预置模块(82)双向电连接，所述ROM预置模块(82)的输出端与数据比较器(83)的输出端电连接，所述数据比较器(83)与中央处理器(81)双向电连接，且中央处理器(81)的输入端电性连接有A/D转换器。
6.根据权利要求1所述的低温自加热高温散热锂电池，其特征在于：所述箱体(1)的左侧下端开设有与风扇(6)相适配的进风口，且进风口的内壁设置有防尘网。
7.根据权利要求1所述的低温自加热高温散热锂电池，其特征在于：所述出风孔(11)的形状为倒置的V字形，且出风孔(11)的内壁也设置有防尘网。
8.根据权利要求1所述的低温自加热高温散热锂电池，其特征在于：所述箱体(1)的内壁底部固定连接有充电电池，所述充电电池的输出端与控制模块(8)的输入端电性连接。
9.根据权利要求1-8所述的低温自加热高温散热锂电池的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、通过操作面板,使ROM预置模块(82)将箱体(1)内部温度正常运行范围设定在10℃～35℃间，并将电池单体(4)内的温度设定在35℃～45℃之间；
S2、单体温度传感器和第一温度传感器(1)对电池单体(4)内部的温度以及箱体(1)内部的进行监测，并将实时的数据传递给控制模块(8)，由中央处理器(81)控制数据比较器(83)将实时的数据与ROM预置模块(82)预设的正常范围进行比较；
S3、若电池单体(4)内部实时温度高于45℃，箱体(1)的内部温度高于35℃，中央处理器(81)控制风扇(6)工作，风扇(6)工作将外部冷风抽入到箱体(1)内部，对箱体(1)内部进行降温，从而使电池单体(4)的温度降低到正常范围；
S4、若电池单体(4)内部实时温度低于35℃，箱体(1)的内部温度低于10℃，中央处理器(81)控制电热管(13)工作，同时第二温度传感器(14)监测供热箱(12)内部的冷却液温度，当温度达到设定区间后，循环泵(15)使蛇形管(3)内部的水处于循环流动状态，从而使蛇形管(3)内部的冷却液温度升高，使箱体(1)内部温度以及电池单体(4)的温度恢复到正常范围；
S5、中央处理器(81)将箱体(1)内部的温度情况以及电池单体(4)的温度情况传递到控制面板(9)，方便后续对电池的运行异常进行查看。
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