CN114256525B - 一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统 - Google Patents

一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钠离子电池技术领域，且公开了一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统，包括底座和BMS，所述底座的顶部套设有箱体的背部设置有钠离子电池组，所述钠离子电池组的外壁固定套设有等距分布的固定圈，该装置结构简单，设计新颖，通过BMS便于实时监测钠离子电池组的工作状态，便于及时掌握钠离子电池组发生的故障，便于维修，通过双刀双掷开关和电池线圈等结构，产生磁场力，通过右手螺旋定则和双刀双掷开关并根据钠离子电池组充放电的情况改变电磁线圈的磁场方向，使磁场力提高钠离子的运动表现，且通过电动阀门将储料箱内二氧化钛和高导电性碳的复合物沿输料管进入钠离子电池组内，提高储钠性能，提高钠离子电池组的储电性能，适合广泛推广。

Description

一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统
技术领域
本发明涉及钠离子电池技术领域，具体为一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统。
背景技术
钠离子电池，是一种二次电池(充电电池)，主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，与锂离子电池工作原理相似，在充放电过程中，Na+在两个电极之间往返嵌入和脱出：充电时，Na+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极；放电时则相反，钠离子电池研究最早开始于上世纪八十年代前后，早期被设计开发出来的电极材料如MoS2、TiS2以及NaxMO2。
由于钠离子钠离子的半径较大、比重高，导致其在电极材料脱嵌时受到的阻力比锂离子大，电池的能量密度和功率密度较低，导致钠离子电池组的储电性能较差，且现有一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统不便于实时监测钠离子电池组的工作状态，存在安全隐患。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统，具备便于及时掌握钠离子电池组发生的故障，便于维修，通过右手螺旋定则和双刀双掷开关并根据钠离子电池组充放电的情况改变电磁线圈的磁场方向，使磁场力提高钠离子的运动表现，且通过电动阀门将储料箱内二氧化钛和高导电性碳的复合物沿输料管进入钠离子电池组内，提高储钠性能，提高钠离子电池组储电性能的优点，解决了由于钠离子钠离子的半径较大、比重高，导致其在电极材料脱嵌时受到的阻力比锂离子大，电池的能量密度和功率密度较低，导致钠离子电池组的储电性能较差，且现有一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统不便于实时监测钠离子电池组的工作状态，存在安全隐患的问题。
(二)技术方案
为实现上述便于及时掌握钠离子电池组发生的故障，便于维修，通过右手螺旋定则和双刀双掷开关并根据钠离子电池组充放电的情况改变电磁线圈的磁场方向，使磁场力提高钠离子的运动表现，且通过电动阀门将储料箱内二氧化钛和高导电性碳的复合物沿输料管进入钠离子电池组内，提高储钠性能，提高钠离子电池组储电性能的目的，本发明提供如下技术方案：一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统，包括底座和BMS，所述底座的顶部套设有箱体的背部设置有钠离子电池组，所述钠离子电池组的外壁固定套设有等距分布的固定圈，所述固定圈的外壁固定连接有导管，所述导管的外壁套设有电磁线圈，所述箱体的底部内壁且位于钠离子电池组的两侧分别固定连接有锂离子电池组和双刀双掷开关，所述箱体的两侧内壁固定连接有支撑板，所述支撑板的顶部均固定连接有储料箱，所述箱体的顶部设置有箱盖。
优选的，所述底座的顶部开设有放置箱体的第一凹槽，所述第一凹槽的底部内壁固定连接有等距分布的伸缩杆，所述伸缩杆的外壁套设有弹簧，所述弹簧和伸缩杆远离底座的一侧均与箱体的底部内壁固定连接。
优选的，两个所述储料箱分别位于箱体两侧内壁的对角位置，所述锂离子电池组和双刀双掷开关分别位于箱体底部内壁的对角位置，所述电磁线圈、双刀双掷开关和锂离子电池组通过导线连接。
优选的，所述储料箱相互靠近的一侧均固定连接有电动阀门，所述电动阀门的出料端固定套设有延伸至钠离子电池组内的输料管，所述电动阀门和输料管均倾斜状，所述输料管采用绝缘材料制成，所述储料箱的内部储备有二氧化钛与高导电性碳的复合物。
优选的，所述箱体的正面内壁和背面内壁固定连接有电极板，所述电极板的顶部固定连接有正极端子和负极端子，所述钠离子电池组的两侧固定连接有延伸并贯穿至钠离子电池组内部的阳极板和阴极板，所阳极板和阴极板远离钠离子电池组的一端均与电极板的底部固定连接。
优选的，所述BMS包括采集单元、主控单元、显示单元和电池控制均衡单元，所述采集单元的输出端与主控单元的输入端连接，所述主控单元的输出端与显示单元和电池控制均衡单元的输入端连接。
优选的，所述采集单元用于采集钠离子电池组的温度、电流、电压和充电唤醒等信息，并将采集的信息传递至主控单元，便于工作人员及时掌握钠离子电池组的工作状态，所述主控单元用于接收采集单元发送的信息，根据信息提供自动化处理，并将信息发送传送到显示单元，便于工作人员手动操作，所述电池控制均衡单元用于消除电池在使用过程中产生的电池单体不一致性。
优选的，所述主控单元还包括锂离子电池组、钠离子电池组、电动阀门和双刀双掷开关，所述锂离子电池组、钠离子电池组、电动阀门、双刀双掷开关均与主控单元电性连接。
优选的，其主要步骤为；
S1；当采集单元监测到钠离子电池组的工作状态发生异常时，将信息发送至主控单元；
S2；当主控单元接收到采集单元发送的信息后，根据接收的信息自动处理且将信息发送到显示单元，工作人员根据信息手动操作；
S3；当主控单元自动处理时，主控单元启动双刀双掷开关和锂离子电池组，使锂离子电池组向电磁线圈供电，电磁线圈产生磁场，通过右手螺旋定则和双刀双掷开关并根据钠离子电池组充放电的情况改变电磁线圈的磁场方向，使磁场力提高钠离子的运动表现；
S4；主控制器启动电动阀门，电动阀门将储料箱内二氧化钛和高导电性碳的复合物沿输料管进入钠离子电池组内，提高储钠性能，提高钠离子电池组的储电性能。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统，具备以下有益效果：
该装置结构简单，设计新颖，通过BMS便于实时监测钠离子电池组的工作状态，便于及时掌握钠离子电池组发生的故障，便于维修，通过双刀双掷开关和电池线圈等结构，产生磁场力，通过右手螺旋定则和双刀双掷开关并根据钠离子电池组充放电的情况改变电磁线圈的磁场方向，使磁场力提高钠离子的运动表现，且通过电动阀门将储料箱内二氧化钛和高导电性碳的复合物沿输料管进入钠离子电池组内，提高储钠性能，提高钠离子电池组的储电性能，适合广泛推广。
附图说明
图1为本发明一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统的装置整体结构示意图；
图2为本发明一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统的装置整体俯视结构示意图；
图3为本发明一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统的底座内部结构示意图；
图4为本发明一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统的电磁线圈、钠离子电池组和导管结构示意图；
图5为本发明一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统的固定圈和钠离子电池组结构示意图；
图6为本发明一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统的系统结构示意图。
图中：1、底座；2、箱体；3、电极板；4、正极端子；5、箱盖；6、负极端子；7、锂离子电池组；8、双刀双掷开关；9、导管；10、储料箱；11、弹簧；12、伸缩杆；13、电动阀门；14、输料管；15、阴极板；16、钠离子电池组；17、阳极板；18、电磁线圈；19、支撑板；20、固定圈。
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。
实施例一；
请参阅图1-6，一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统，包括底座1和BMS，其特征在于：底座1的顶部套设有箱体2的背部设置有钠离子电池组16，钠离子电池组16的外壁固定套设有等距分布的固定圈20，便于连接导管9，固定圈20的外壁固定连接有导管9，导管9的外壁套设有电磁线圈18，产生磁场力，箱体2的底部内壁且位于钠离子电池组16的两侧分别固定连接有锂离子电池组7和双刀双掷开关8，锂离子电池组7和双刀双掷开关8分别位于箱体2底部内壁的对角位置，电磁线圈18、双刀双掷开关8和锂离子电池组7通过导线连接，便于操作，通过双刀双掷开关8和电池线圈等结构，产生磁场力，通过右手螺旋定则和双刀双掷开关8并根据钠离子电池组16充放电的情况改变电磁线圈18的磁场方向，使磁场力提高钠离子的运动表现。
实施例二；
请参阅图1-6，箱体2的两侧内壁固定连接有支撑板19，保证储料箱10的稳定性，支撑板19的顶部均固定连接有储料箱10，两个储料箱10分别位于箱体2两侧内壁的对角位置，储料箱10相互靠近的一侧均固定连接有电动阀门13，便于操作，电动阀门13的出料端固定套设有延伸至钠离子电池组16内的输料管14，电动阀门13和输料管14均倾斜状，便于二氧化钛与高导电性碳的复合物进入钠离子电池组16内，输料管14采用绝缘材料制成，储料箱10的内部储备有二氧化钛与高导电性碳的复合物，电动阀门13将储料箱10内二氧化钛和高导电性碳的复合物沿输料管14进入钠离子电池组16内，提高储钠性能，提高钠离子电池组16的储电性能。
实施例三；
请参阅图1-6，箱体2的顶部设置有箱盖5，具有保护作用，底座1的顶部开设有放置箱体2的第一凹槽，便于放置箱体2，第一凹槽的底部内壁固定连接有等距分布的伸缩杆12，伸缩杆12的外壁套设有弹簧11，弹簧11和伸缩杆12远离底座1的一侧均与箱体2的底部内壁固定连接，起减震作用，箱体2的正面内壁和背面内壁固定连接有电极板3，便于安装正极端子4和负极端子6，电极板3的顶部固定连接有正极端子4和负极端子6，便于外接导线，钠离子电池组16的两侧固定连接有延伸并贯穿至钠离子电池组16内部的阳极板17和阴极板15，所阳极板17和阴极板15远离钠离子电池组16的一端均与电极板3的底部固定连接。
实施例四；
请参阅图1-6，BMS包括采集单元、主控单元、显示单元和电池控制均衡单元，采集单元的输出端与主控单元的输入端连接，主控单元的输出端与显示单元和电池控制均衡单元的输入端连接，采集单元用于采集钠离子电池组16的温度、电流、电压和充电唤醒等信息，并将采集的信息传递至主控单元，便于工作人员及时掌握钠离子电池组16的工作状态，主控单元用于接收采集单元发送的信息，根据信息提供自动化处理，并将信息发送传送到显示单元，便于工作人员手动操作，电池控制均衡单元用于消除电池在使用过程中产生的电池单体不一致性，主控单元还包括锂离子电池组7、钠离子电池组16、电动阀门13和双刀双掷开关8，锂离子电池组7、钠离子电池组16、电动阀门13、双刀双掷开关8均与主控单元电性连接，通过BMS便于实时监测钠离子电池组16的工作状态，便于及时掌握钠离子电池组16发生的故障，便于维修。
工作原理：在使用过程中，当采集单元监测到钠离子电池组16的工作状态发生异常时，采集单元将信息发送至主控单元，当主控单元接收到采集单元发送的信息后，根据接收的信息自动处理且将信息发送到显示单元，工作人员根据信息手动操作，提高故障处理的效率，当主控单元自动处理时，主控单元启动双刀双掷开关8和锂离子电池组7，使锂离子电池组7通过导线向电磁线圈18供电，电磁线圈18通电后产生磁场，通过右手螺旋定则和双刀双掷开关8并根据钠离子电池组16充放电的情况改变电磁线圈18的磁场方向，使磁场力提高钠离子的运动表现，主控制器启动电动阀门13，电动阀门13将储料箱10内二氧化钛和高导电性碳的复合物沿输料管14进入钠离子电池组16内，提高储钠性能，提高钠离子电池组16的储电性能。
综上所述，该装置结构简单，设计新颖，通过BMS便于实时监测钠离子电池组的工作状态，便于及时掌握钠离子电池组发生的故障，便于维修，通过双刀双掷开关和电池线圈等结构，产生磁场力，通过右手螺旋定则和双刀双掷开关并根据钠离子电池组充放电的情况改变电磁线圈的磁场方向，使磁场力提高钠离子的运动表现，且通过电动阀门将储料箱内二氧化钛和高导电性碳的复合物沿输料管进入钠离子电池组内，提高储钠性能，提高钠离子电池组的储电性能，适合广泛推广。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统，包括底座（1）和BMS，其特征在于：所述底座（1）的顶部套设有箱体（2）的背部设置有钠离子电池组（16），所述钠离子电池组（16）的外壁固定套设有等距分布的固定圈（20），所述固定圈（20）的外壁固定连接有导管（9），所述导管（9）的外壁套设有电磁线圈（18），所述箱体（2）的底部内壁且位于钠离子电池组（16）的两侧分别固定连接有锂离子电池组（7）和双刀双掷开关（8），所述箱体（2）的两侧内壁固定连接有支撑板（19），所述支撑板（19）的顶部均固定连接有储料箱（10），所述箱体（2）的顶部设置有箱盖（5），其中，两个所述储料箱（10）分别位于箱体（2）两侧内壁的对角位置，所述锂离子电池组（7）和双刀双掷开关（8）分别位于箱体（2）底部内壁的对角位置，所述电磁线圈（18）、双刀双掷开关（8）和锂离子电池组（7）通过导线连接，其中，所述储料箱（10）相互靠近的一侧均固定连接有电动阀门（13），所述电动阀门（13）的出料端固定套设有延伸至钠离子电池组（16）内的输料管（14），所述电动阀门（13）和输料管（14）均倾斜状，所述输料管（14）采用绝缘材料制成，所述储料箱（10）的内部储备有二氧化钛与高导电性碳的复合物。
2.根据权利要求1所述的一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统，其特征在于：所述底座（1）的顶部开设有放置箱体（2）的第一凹槽，所述第一凹槽的底部内壁固定连接有等距分布的伸缩杆（12），所述伸缩杆（12）的外壁套设有弹簧（11），所述弹簧（11）和伸缩杆（12）远离底座（1）的一侧均与箱体（2）的底部内壁固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统，其特征在于：所述箱体（2）的正面内壁和背面内壁固定连接有电极板（3），所述电极板（3）的顶部固定连接有正极端子（4）和负极端子（6），所述钠离子电池组（16）的两侧固定连接有延伸并贯穿至钠离子电池组（16）内部的阳极板（17）和阴极板（15），所阳极板（17）和阴极板（15）远离钠离子电池组（16）的一端均与电极板（3）的底部固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统，其特征在于：所述BMS包括采集单元、主控单元、显示单元和电池控制均衡单元，所述采集单元的输出端与主控单元的输入端连接，所述主控单元的输出端与显示单元和电池控制均衡单元的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统，其特征在于：所述采集单元用于采集钠离子电池组（16）的温度、电流、电压和充电唤醒等信息，并将采集的信息传递至主控单元，所述主控单元用于接收采集单元发送的信息，根据信息提供自动化处理，并将信息发送传送到显示单元，所述电池控制均衡单元用于消除电池在使用过程中产生的电池单体不一致性。
6.根据权利要求4所述的一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统，其特征在于：所述主控单元还包括锂离子电池组（7）、钠离子电池组（16）、电动阀门（13）和双刀双掷开关（8），所述锂离子电池组（7）、钠离子电池组（16）、电动阀门（13）、双刀双掷开关（8）均与主控单元电性连接。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的应用于轨道交通的钠离子蓄能电池系统，其主要步骤为；
S1；当采集单元监测到钠离子电池组（16）的工作状态发生异常时，将信息发送至主控单元；
S2；当主控单元接收到采集单元发送的信息后，根据接收的信息自动处理且将信息发送到显示单元，工作人员根据信息手动操作；
S3；当主控单元自动处理时，主控单元启动双刀双掷开关（8）和锂离子电池组（7），使锂离子电池组（7）向电磁线圈（18）供电，电磁线圈（18）产生磁场，通过右手螺旋定则和双刀双掷开关（8）并根据钠离子电池组（16）充放电的情况改变电磁线圈（18）的磁场方向，使磁场力提高钠离子的运动表现；
S4；主控制器启动电动阀门（13），电动阀门（13）将储料箱（10）内二氧化钛和高导电性碳的复合物沿输料管（14）进入钠离子电池组（16）内，提高储钠性能，提高钠离子电池组（16）的储电性能。
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