CN112768809B - 基于养殖场可燃废气的储能蓄电池及散热方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于养殖场可燃废气的储能蓄电池及散热方法，涉及蓄电池技术，包括多个间隔设置的电芯，所述电芯之间设有散热结构，所述散热结构包括：第一管道，包括第一进液口和第一出液口，所述第一进液口位于所述第一出液口的上方；第二管道，包括第二进液口和第二出液口，所述第二进液口位于所述第二出液口的下方；多个所述第一管道和多个所述第二管道均竖向间隔排布，并完全覆盖所述电芯侧面，所述第一管道和所述第二管道连通有供液管道和出液管道的技术方案，使得蓄电池的整体面积的温差较小，不易导致电池膨胀，同时还可以提高第一管道和第二管道与蓄电池的换热效率，提高蓄电池的散热效果。

Description

基于养殖场可燃废气的储能蓄电池及散热方法

技术领域

本发明涉及蓄电池技术，尤其涉及一种基于养殖场可燃废气的储能蓄电池及散热方法。

背景技术

蓄电池是将化学能直接转化成电能的一种装置，是按可再充电设计的电池，通过可逆的化学反应实现再充电，通常是指铅酸蓄电池，它是电池中的一种，属于二次电池。

养殖场有较多的粪便等可以转化为可燃废气，可燃废气可以转化为电能为储能蓄电池进行充电，然而，现有技术中，养殖场用的储能蓄电池大多为大容量的储能电池，其在使用时发热量较大，温度较高不利于蓄电池的长期使用。

现有的散热手段一般为风冷或者水冷，其中，参见图1，水冷的方式一般为在蓄电池周围设置水冷管道，然后由下往上通入冷却水，冷却水循环后由出液口排出，然而，现有技术的水冷方式会导致下方（靠近进液口处）的温度较低，而上方的温度较高（由于水由下往上循环带走电池的热量而逐渐升温），从而导致电池的上半部温度大于下半部，使得电池产生温度差，长期如此会导致电池出现膨胀等问题，缩短其使用寿命。

发明内容

本发明实施例提供一种基于养殖场可燃废气的储能蓄电池及散热方法，可以在提高蓄电池散热效果的同时，使得蓄电池散热均匀，提高蓄电池的使用寿命。

本发明实施例的第一方面，提供一种基于养殖场可燃废气的储能蓄电池，包括多个间隔设置的电芯，所述电芯之间设有散热结构，所述散热结构包括：

第一管道，包括第一进液口和第一出液口，所述第一进液口位于所述第一出液口的上方；

第二管道，包括第二进液口和第二出液口，所述第二进液口位于所述第二出液口的下方；

多个所述第一管道和多个所述第二管道均竖向间隔排布，并完全覆盖所述电芯侧面，所述第一管道和所述第二管道连通有供液管道和出液管道。

可选地，在一种可能实现方式中，所述第一管道和所述第二管道均为竖直管道。

可选地，在一种可能实现方式中，所述第一管道为竖直的折线形管道，包括至少一段缓冲段。

可选地，在一种可能实现方式中，所述第一管道为竖直管道；

所述缓冲段为与所述第一管道垂直的横向管道，所述横向管道的两端分别与所述第一管道连通。

可选地，在一种可能实现方式中，所述第一管道为竖直管道；

所述缓冲段为向上倾斜设置的倾斜管道，所述倾斜管道的两端分别与所述第一管道连通。

可选地，在一种可能实现方式中，所述供液管道与所述第一管道的连接处设有第一截止阀，与所述第二管道的连接处设有第二截止阀。

可选地，在一种可能实现方式中，所述供液管道包括两个供液支管，所述出液管道包括两个出液支管；

两个所述供液支管分别位于第一管道和第二管道的上方和下方，且两个所述出液支管分别位于第一管道和第二管道的上方和下方。

可选地，在一种可能实现方式中，所述电芯和所述散热结构之间留有缝隙，所述缝隙处设有膨胀检测结构；

所述膨胀检测结构包括检测纸，所述检测纸位于所述缝隙处，且所述检测纸的面积与所述电芯的侧面面积相同；

其中，所述检测纸的厚度为1-1.2mm，缝隙的宽度为2-3mm。

本发明实施例的第二方面，提供一种基于养殖场可燃废气的储能蓄电池的散热方法，包括：

获取多个电芯上半部区域的平均温度作为第一温度，获取多个电芯下半部区域的平均温度作为第二温度，基于所述第一温度和所述第二温度获取温度差；

获取所述第一管道的压强作为第一压强，获取所述第二管道的压强作为第二压强；

利用第一截止阀调节所述第一压强，利用第二截止阀调节所述第二压强，以使所述温度差小于预设值。

可选地，在一种可能实现方式中，所述预设值为0.5℃，所述第二压强和所述第一压强的比值为5：4～3:2。

技术效果：

（1）本发明利用在间隔设置的第一管道和第二管道内通入冷却水来对电芯进行散热，由于第一管道的进液口在上方出液口在下方，则靠近第一管道上方的温度大于下方的温度，第二管道的进液口在下方出液口在上方，则靠近第一管道下方的温度大于上方的温度，由于第一管道与第二管道相邻，则上部区域和下部区域的整体温度会较均匀，差别较小，进而使得蓄电池的整体面积的温差较小，不易导致电池膨胀，同时还可以提高第一管道和第二管道与蓄电池的换热效率，提高蓄电池的散热效果；

（2）本发明的第一管道的冷却水由上至下，流速较快，为了减少流速较快产生的气泡，提高换热效率，本发明的第一管道设置成折线形，来缓冲第一管道的流速，减少气泡的产生，提高换热效率；

（3）本发明的第一管道的冷却水由上至下，在相同压强的情况下，相较第二管道的冷却水由下至上流速较快，则第一管道相较第二管道的换热速度较快，从而导致散热结构的整个上部区域的温度低于下部区域的温度，在实际应用中，经过测验，温差有1.3-1.8℃，为了消除此温差，本发明通过第一截止阀和第二截止阀来控制第一管道的压强和第二管道的压强，从而控制温差，且本发明通过将第二压强和第一压强的比值调整为5：4～3:2之间，来使得温差在0.5℃内；

（4）本发明的供液管道和出液管道分别设置在上下两侧，对应的进液口与对应的管道连接，对应的出液口与对应的管道连接，节省了供水和出水空间；

（5）本发明的膨胀检测结构在缝隙内插入一张检测纸，检测纸位于电芯内侧与散热结构之间，如果电芯内侧有区域膨胀，膨胀的区域会将检测纸向散热结构的水管处挤压，从而在检测纸上挤压处水管的痕迹，操作人员可以定时将纸张从缝隙中抽出，查看检测纸上是否有水管的痕迹，如果有，说明电芯内侧有膨胀，可以及时对其进行维修或者更换，避免危险事故产生。

附图说明

图1是本发明实施例用于体现现有技术的结构示意图；

图2是本发明实施例用于体现散热结构的结构示意图；

图3是本发明实施例用于体现第一管道和第二管道的结构示意图；

图4是本发明实施例用于体现区域A和区域B的结构示意图；

图5是本发明实施例用于体现温差与第二压强和第一压强比值的曲线图；

图6是本发明实施例用于体现缝隙的结构示意图；

图7是本发明实施例用于体现检测纸痕迹的示意图；

图8是本发明实施例用于体现一种缓冲段的结构示意图；

图9是本发明实施例用于体现另一种缓冲段的结构示意图。

图中，1、电芯；2、散热结构；21、第一管道；211、第一进液口；212、第一出液口；22、第二管道；221、第二进液口；222、第二出液口；3、缓冲段；41、供液支管；42、出液支管；51、缝隙；52、检测纸；521、痕迹；6、水冷管道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

应当理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本发明中，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“包含A、B和C”、“包含A、B、C”是指A、B、C三者都包含，“包含A、B或C”是指包含A、B、C三者之一，“包含A、B和/或C”是指包含A、B、C三者中任1个或任2个或3个。

应当理解，在本发明中，“与A对应的B”、“与A相对应的B”、“A与B相对应”或者“B与A相对应”，表示B与A相关联，根据A可以确定B。根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其他信息确定B。A与B的匹配，是A与B的相似度大于或等于预设的阈值。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

实施例1

一种基于养殖场可燃废气的储能蓄电池，参见图2，包括多个间隔设置的电芯1，可以理解的是，多个电芯1相互电连接，组成蓄电池，来存储养殖场可燃废气转换成的电量，由于电芯1较多，本发明在电芯1之间设有散热结构2为多个电芯1进行散热，使得蓄电池处于正常温度，提高其使用寿命。

其中，散热结构2包括多个第一管道21和多个第二管道22，多个第一管道21和多个第二管道22均竖向间隔排布，并完全覆盖电芯1侧面，为了利用第一管道21和第二管道22来对电芯1进行散热，第一管道21和第二管道22连通有供液管道和出液管道，来为第一管道21和第二管道22提供冷却水和排出循环水。

在实际应用中，第一管道21和第二管道22均为竖直管道，可以理解的是，第一管道21和第二管道22相互平行，且竖直设置。

第一管道21包括第一进液口211和第一出液口212，第二管道22包括第二进液口221和第二出液口222，本发明为了减少第一管道21和第二管道22散热时带来的温差，将第一进液口211设置的位于第一出液口212的上方，将第二进液口221的设置的位于第二出液口222的下方。

可以理解的是，第一管道21由上方进水下方出水，由于刚进入到第一管道21内的水温会小于下方的水温，则靠近第一管道21下方的温度大于上方的温度，第二管道22由下方进水上方出水，由于刚进入到第二管道22内的水温会小于上方的水温，则靠近第二管道22下方的温度小于上方的温度，由于第一管道21与第二管道22相邻，经过空气和电芯1的热量传导，会将第一管道21和第二管道22的温度综合，经过第一管道21和第二管道22的温度综合，使得电芯1的整体区域温差较小，不易导致电池受热不均而膨胀，另外，本发明的第一管道21和第二管道22的换热效率较现有技术高，可以提高蓄电池的散热效果。

示例性地，参见图2和3，供液管道包括两个供液支管41，出液管道包括两个出液支管42，两个供液支管41分别位于第一管道21和第二管道22的上方和下方，且两个出液支管42分别位于第一管道21和第二管道22的上方和下方。

可以理解的是，由于场地或者空间的限制，将供液支管41和出液支管42设置在第一管道21和第二管道22的上方和下方，分别与对应的进液口和出液口连通，通过合理的供水和排水布局，极大程度的节约了空间。

在实际应用中，由于本发明的第一管道21的冷却水由上至下，在相同压强的情况下，相较第二管道22的冷却水由下至上流速较快，则第一管道21相较第二管道22的换热速度较快，为了便于解释，参见图4,本发明将散热结构2分为上半部区域的区域A和下半部区域的区域B，则相同压强下，区域A的温度会小于区域B的温度，经过测验，温差有1.3-1.8℃，为了消除此温差，本发明在供液管道与第一管道21的连接处设有第一截止阀，与第二管道22的连接处设有第二截止阀，并通过第一截止阀和第二截止阀来控制第一管道21的压强和第二管道22的压强，从而控制温差，具体如下：

一种基于养殖场可燃废气的储能蓄电池的散热方法，包括：

获取多个电芯1上半部区域的平均温度作为第一温度，获取多个电芯1下半部区域的平均温度作为第二温度，基于所述第一温度和所述第二温度获取温度差；

获取所述第一管道21的压强作为第一压强，获取所述第二管道22的压强作为第二压强；

利用第一截止阀调节所述第一压强，利用第二截止阀调节所述第二压强，以使所述温度差小于预设值。

其中，本发明通过将第二压强和第一压强的比值调整为5：4～3:2之间，最佳的为7：5，来使得温差在0.5℃内，较大程度的消除散热结构2的温差，使得电芯1不易膨胀，提高电芯1的使用寿命。

参见图5，经过测验，生成本发明实施提供的一种温差与第二压强和第一压强的比值的曲线图，图中的横轴代表第二压强和第一压强的比值，竖轴代表温差，由图中可以看出，随着第二压强和第一压强的比值趋向5：4～3:2之间，温差随之变小，并在0.4℃左右趋于稳定，进一步的减少电芯1的上下温差，减缓电芯1膨胀几率，增长蓄电池的使用寿命。

在实际应用中，第一截止阀和第二截止阀可以设置在第一管道21的第一进液口211和第二管道22的第二进液口221与供液管道的连接处，连接处可以设置有连接支管，第一截止阀和第二截止阀可以设置在连接支管上，连接方式比较现有，在此不再赘述。

实施例2

一种基于养殖场可燃废气的储能蓄电池，参见图6和7，与实施例1不同之处在于，电芯1在长期使用下，由于一些因素容易发生膨胀，而膨胀后的电芯1比较危险，需要检测人员及时发现，而电芯1内侧为了提高散热效果，需要与散热结构2靠近，检测人员无法直接查看到电芯1内侧是否膨胀，本发明为了解决上述技术问题，具体如下：

所述电芯1和所述散热结构2之间留有缝隙51，所述缝隙51处设有膨胀检测结构；所述膨胀检测结构包括检测纸52，所述检测纸52位于所述缝隙51处，且所述检测纸52的面积与所述电芯1的侧面面积相同，其中，所述检测纸52的厚度为1-1.2mm，例如可以是1.1mm或1.15mm，缝隙51的宽度为2-3mm，例如可以是2.2mm或2.5mm。

可以理解的是，本发明的膨胀检测结构在缝隙51内插入一张检测纸52，检测纸52位于电芯1内侧与散热结构2之间，如果电芯1内侧有区域膨胀，膨胀的区域会将检测纸52向散热结构2的水管处挤压，从而在检测纸52上挤压处水管的痕迹521，操作人员可以定时将纸张从缝隙51的侧面中抽出，查看检测纸52上是否有水管的痕迹521，如果有，说明电芯1内侧有膨胀，可以及时对其进行维修或者更换，避免危险事故产生。

另外，在实际应用中，如果电芯1的膨胀程度较大，可能存在将检测纸52非常紧密抵触在散热结构上的情况，这种情况下无法将检测纸52从缝隙中抽出，或者检测纸52在抽出过程中可能会被撕破，出现这种情况时也可以对操作人员进行预警，避免危险事故产生。

在实际应用中，检测纸52可以是类似A4纸张的材料制成的，颜色可以是白色，为了便于将检测纸52塞入到缝隙51中，可以在检测纸52的上下两端设置有细铁丝，一方面可以对检测纸52进行支撑，使得检测纸52能够完全张开，另一方面可以便于将检测纸52由缝隙51的一侧穿入到缝隙51中。

实施例3

一种基于养殖场可燃废气的储能蓄电池，参见图8和9，与实施例1不同之处在于，由于本发明的第一管道21的冷却水由上至下，流速较快，会产生较多气泡，影响换热效率，为了减少流速较快产生的气泡，本实施例的第一管道21为竖直的折线形管道，包括至少一段缓冲段3，来缓冲第一管道21的流速，同时还可以减少气泡的产生。

示例性的，参见图7，缓冲段3可以是与第一管道21垂直的横向管道，横向管道的两端分别与第一管道21连通。另一示例性的，参见图8，所述缓冲段3为向上倾斜设置的倾斜管道，所述倾斜管道的两端分别与所述第一管道21连通。

在实际应用中，缓冲段3可以设置有3段或者4段，3段最佳，其中缓冲段3可以靠近第一管道21的上半部布置，来较大程度的由源头处缓冲水流，减少气泡的产生，进而减少对换热效率的影响。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种基于养殖场可燃废气的储能蓄电池，包括多个间隔设置的电芯（1），所述电芯（1）之间设有散热结构（2），其特征在于，所述散热结构（2）包括：

第一管道（21），包括第一进液口（211）和第一出液口（212），所述第一进液口（211）位于所述第一出液口（212）的上方；

第二管道（22），包括第二进液口（221）和第二出液口（222），所述第二进液口（221）位于所述第二出液口（222）的下方；

多个所述第一管道（21）和多个所述第二管道（22）均竖向间隔排布，并完全覆盖所述电芯（1）侧面，所述第一管道（21）和所述第二管道（22）连通有供液管道和出液管道；

所述第一管道（21）和所述第二管道（22）均为竖直管道；

其中，所述供液管道包括两个供液支管（41），所述出液管道包括两个出液支管（42）；

两个所述供液支管（41）分别位于第一管道（21）和第二管道（22）的上方和下方，且两个所述出液支管（42）分别位于第一管道（21）和第二管道（22）的上方和下方；

所述第一管道（21）为竖直的折线形管道，包括至少一段缓冲段（3），缓冲段（3）靠近第一管道（21）的上半部布置；

所述缓冲段（3）为与所述第一管道（21）垂直的横向管道，所述横向管道的两端分别与所述第一管道（21）连通；或，

所述缓冲段（3）为向上倾斜设置的倾斜管道，所述倾斜管道的两端分别与所述第一管道（21）连通；所述电芯（1）和所述散热结构（2）之间留有缝隙（51），所述缝隙（51）处设有膨胀检测结构；

所述膨胀检测结构包括检测纸（52），所述检测纸（52）位于所述缝隙（51）处，且所述检测纸（52）的面积与所述电芯（1）的侧面面积相同；

其中，所述检测纸（52）的厚度为1-1.2mm，缝隙（51）的宽度为3-5mm；

电芯（1）膨胀区域将检测纸（52）向散热结构（2）的水管处挤压，以在检测纸（52）上挤压出水管的痕迹（521）。

2.根据权利要求1所述的基于养殖场可燃废气的储能蓄电池，其特征在于，所述供液管道与所述第一管道（21）的连接处设有第一截止阀，与所述第二管道（22）的连接处设有第二截止阀。

3.一种根据权利要求2所述的基于养殖场可燃废气的储能蓄电池的散热方法，其特征在于，包括：

获取多个电芯（1）上半部区域的平均温度作为第一温度，获取多个电芯（1）下半部区域的平均温度作为第二温度，基于第一温度和第二温度获取温度差；

获取第一管道（21）的压强作为第一压强，获取第二管道（22）的压强作为第二压强；

利用第一截止阀调节第一压强，利用第二截止阀调节第二压强，以使温度差小于预设值。

4.根据权利要求3所述的散热方法，其特征在于，所述预设值为0.5℃，所述第二压强和所述第一压强的比值为5：4～3:2。

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