CN202111166U - 一种单循环动力电池恒温装置 - Google Patents

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征茂德
吴金炳
谌清平
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Abstract

本实用新型涉及一种恒温装置，属于动力电池、自动恒温和节能环保领域，公开了一种单循环动力电池恒温装置，包括溶液仓、加热感温仓和主控电路板；溶液仓包含硝酸钾饱和溶液，动力电池固定在溶液仓中；加热感温仓包含加热装置和感温装置，加热装置固定在所述的溶液仓的一侧部；主控电路板连接所述加热装置，并控制其启动和停止。本实用新型将动力电池的工作温度控制在其理想工作温度范围内，利用废热能源进行能量储存和释放，使动力电池长期处于理想的工作状态，保持其容量并延长其寿命；本装置结构简单、不限次数重复循环使用、节能环保、充电效率高、安全可靠、使用方便、适用范围广泛，能降低动力电池的使用成本，经济效益显著。

Description

一种单循环动力电池恒温装置
技术领域
本实用新型涉及一种包裹动力电池并使动力电池的工作环境温度保持在其理想工作温度范围内的单循环动力电池恒温装置，此装置能重复储存和利用电池工作所散发的热量，属于动力电池、自动恒温和节能环保领域。
背景技术
现有的动力电池一般采用金属壳体封装，外包一层塑料壳体。使用过程中其工作温度的范围波动很大。在不同的工作环境温度下，电池各方面的性能表现差异也很大，参见附图1所示，如低温状态下，电池的活性下降，能够储存和释放的能量密度显著降低，其容量显著下降；而高温状态下，电池的活性过高，能够储存和释放的能量密度虽然也显著增加，但严重影响电池的寿命，并且伴有电池爆炸和起火的危险。
动力电池使用过程中通常包含如下几个阶段：
1、初始阶段：电池的温度和外界环境的温度一样，通常都处于低温状态，随着电池动力输出，由于电池内阻的发热效应，电池开始升温，这一阶段电池的工作环境温度通常都处于低温状态；
2、理想阶段：由于电池内阻的发热效应，电池持续升温，电池的温度升至电池活性最适宜的温度时，此时的电池充放电性能和电池的寿命相匹配，达到最佳效果；
3、过热阶段：由于电池内阻的持续发热效应，温度越高，发热越多，使电池持续升温。此时电池的温度会影响电池的寿命，另外电池内部温度过高还会带来爆炸和起火的危险。
一般来讲，动力电池充电时发热效应小，从充电开始到充电完成之间的温升不大，故充电温度一般处于相对的低温状态，此温度下的电池充放电性能均不好，能够储存的能量密度较低，容量较小，故所充的电量也较少，不能达到额定状态。
而放电时，由于电池内阻有持续发热效应，温度直线上升，很快就到达了过热的程度，温度升高，发热效应增大，这样就容易过快耗完电能。电池在理想工作温度下的工作时间很短暂。这种持续的、不利的循环对电池的容量和寿命均有很大损害。
综上所述，让动力电池尽量在理想温度下工作的装置成了迫切的需求。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种使动力电池的工作环境温度保持在其理想工作温度范围内且节能环保的单循环动力电池恒温装置。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种单循环动力电池恒温装置，用于使所述的动力电池的工作环境温度保持在其理想工作温度范围内，其包括：
溶液仓，所述的溶液仓封闭并包含动力电池和含有过量硝酸钾晶体的硝酸钾饱和溶液；所述的动力电池固定且封装在所述的溶液仓中，所述的硝酸钾饱和溶液包裹在所述的动力电池的周围；
加热感温仓，所述的加热感温仓包含加热装置和感温装置，所述的加热装置固定在所述的溶液仓的一侧部，所述的感温装置的感温点设置在所述的溶液仓中；
主控电路板，所述的主控电路板连接所述加热装置，并控制其启动和停止。
优选的，所述的溶液仓包括具有容腔的溶液仓盒体、将所述的容腔封闭的溶液仓盒体盖。
优选的，所述的加热感温仓具有加热感温仓盖，所述的加热感温仓盖将所述的加热感温仓封闭。
优选的，所述的加热感温仓中设置有隔板，所述的隔板将所述的加热感温仓分隔出电路板仓，所述的主控电路板装配于所述的电路板仓中。
本实用新型工作原理：当动力电池充电时，主控电路板控制加热装置启动，加热装置产生的热量和动力电池充电时所产生的内阻热量给硝酸钾饱和溶液加热，使动力电池的工作温度被迅速升至其理想工作温度范围内（例如，该理想工作温度范围为33-37℃，此温度范围根据不同类型的动力电池有所差异）。当动力电池的工作温度到达其理想工作温度范围时，加热装置停止加热，动力电池充电持续产生的热量被硝酸钾饱和溶液所吸收。由于硝酸钾晶体随温度的升高，其溶解度就大幅增加，所以硝酸钾晶体被迅速溶解。溶解过程中将吸收大量的溶解热，从而将充电时产生的内阻能量储存于硝酸钾饱和溶液中，阻止了硝酸钾饱和溶液的进一步升温，直至充电完成。
当动力电池放电工作时，加热装置停止加热，如果动力电池放电所产生的内阻热量多于装置散发的热量，其热量用来溶解硝酸钾晶体，储存热量，维持装置恒温；如果动力电池所产生的内阻热量少于装置散热的热量，硝酸钾溶液析出晶体，释放能量，维持装置恒温。
当动力电池长期不工作时，如果装置散热过多，硝酸钾饱和溶液降温，已不在电池理想工作温度范围内时，主控电路板控制加热装置加热。
饱和溶液加热原理：当加热装置加热时，由于加热装置处于理想温度控制仓的一侧，靠近加热感温仓一侧的硝酸钾溶液受热升温、热胀冷缩、因密度减小而上浮，理想温度溶液仓中另外侧面和下面的冷溶液因密度较大而流过来补充。循环补充原来冷溶液位置的热溶液溶解更多的硝酸钾晶体，溶液整体升温的同时也储存了热量，溶液密度也因溶解更多的硝酸钾晶体而增加，从而形成液体动态加热循环，直到加热到设定的理想工作温度范围上限时，加热装置停止加热，完成加热和储能的双动作。让硝酸钾饱和溶液和动力电池长时间处于比较理想的工作温度范围内，可以更好的保障和保持电池的各项性能。
该装置中设有多个感温装置来感知硝酸钾饱和溶液中不同位置的温度。当几个特定位置的温度处于某个温度范围内时，主控电路板根据温度信号的情况来控制加热装置停止加热，利用硝酸钾饱和溶液自身温差产生的对流，让硝酸钾饱和溶液的温度和动力电池均处于理想工作温度范围内，从而更好的保障了电池的各项性能。
鉴于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：1、本实用新型利用废热能源进行能量储存和释放，并借助于辅助加热，可将动力电池的工作环境温度保持在其理想工作温度范围内，使动力电池长期处于理想的工作状态，可以保持动力电池的容量并延长其寿命，降低了动力电池的使用成本，经济效益显著；2、本实用新型结构简单，不限次数重复循环使用，节能环保、充电效率高、安全可靠、使用方便，适用范围广泛。
附图说明
附图1为动力电池的充放电曲线图。
附图2为本实用新型的一种单循环动力电池恒温装置的示意图。
附图3为硝酸钾晶体的溶解度与温度的关系曲线图。
以上附图中：1、动力电池；2、溶液仓；3、溶液仓盒体；4、溶液仓盒体盖；5、硝酸钾饱和溶液；6、硝酸钾晶体；7、加热感温仓；8、加热感温仓盖；9、隔板；10、电路板仓；11、加热装置；12、感温装置；13、主控电路板。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。
实施例一：参见附图2所示。
一种单循环动力电池恒温装置，用于使动力电池1的工作环境温度保持在其理想工作温度范围内。
单循环动力电池恒温装置包括：
溶液仓2，溶液仓2包括具有容腔的溶液仓盒体3、将容腔封闭的溶液仓盒体盖4。溶液仓2中装填含有过量硝酸钾晶体6的硝酸钾饱和溶液5，硝酸钾晶体6使硝酸钾饱和溶液5始终处于饱和状态。硝酸钾晶体的溶解度与温度的关系如附图3所示，其溶解度随温度的升高而显著增加。动力电池1通过限位固定封装在溶液仓2中，硝酸钾饱和溶液5包裹在动力电池1的周围。
加热感温仓7，设置在溶液仓2的一侧部并通过溶液仓2的侧壁与溶液仓2相隔。加热感温仓7具有将其封闭的加热感温仓盖8。加热感温仓7中设置有隔板9，隔板9将加热感温仓7分隔出电路板仓10。加热感温仓7中设置有加热装置11和感温装置12，感温装置12具有多个感应位置，感应位置设置于硝酸钾饱和溶液5中。
主控电路板13，主控电路板13装配于电路板仓10中，主控电路板13与加热装置11和感温装置12相连接，其控制加热装置11的启动和停止，以及控制感温装置12。在给动力电池充电时，若硝酸钾饱和溶液5低于动力电池的理想工作温度范围，主控电路板13控制加热装置11启动，使溶液仓2中的硝酸钾饱和溶液5如附图2中箭头所示的方向流动循环，硝酸钾饱和溶液5均匀升温至理想工作温度范围内。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种单循环动力电池恒温装置，用于使所述的动力电池的工作环境温度保持在其理想工作温度范围内，其特征在于：所述的单循环动力电池恒温装置包括：
溶液仓，所述的溶液仓封闭并包含动力电池和含有过量硝酸钾晶体的硝酸钾饱和溶液；所述的动力电池固定且封装在所述的溶液仓中，所述的硝酸钾饱和溶液包裹在所述的动力电池的周围；
加热感温仓，所述的加热感温仓包含加热装置和感温装置，所述的加热装置固定在所述的溶液仓的一侧部，所述的感温装置的感温点设置在所述的溶液仓中；
主控电路板，所述的主控电路板连接所述加热装置，并控制其启动和停止。
2.根据权利要求1所述的一种单循环动力电池恒温装置，其特征在于：所述的溶液仓包括具有容腔的溶液仓盒体、将所述的容腔封闭的溶液仓盒体盖。
3.根据权利要求1所述的一种单循环动力电池恒温装置，其特征在于：所述的加热感温仓具有加热感温仓盖，所述的加热感温仓盖将所述的加热感温仓封闭。
4.根据权利要求1所述的一种单循环动力电池恒温装置，其特征在于：所述的加热感温仓中设置有隔板，所述的隔板将所述的加热感温仓分隔出电路板仓，所述的主控电路板装配于所述的电路板仓中。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106654461A (zh) * 2016-12-27 2017-05-10 苏州萌萌恰小家电科技有限公司 一种改变自身工作温度的电池
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CN106785201A (zh) * 2016-12-27 2017-05-31 苏州萌萌恰小家电科技有限公司 一种恒温电池
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