CN202423420U - 一种锂电池保温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种锂电池保温装置。保温装置包括用于盛放锂电池的绝缘盒，和由所述锂电池供电并用于自动控制所述锂电池周围环境温度的温度控制电路，所述温度控制电路设置在所述绝缘盒内。所述温度控制电路包括温度检测模块、温控自动开关模块和调温装置，所述温度检测模块与所述温控自动开关模块连接，所述温控自动开关模块与所述调温装置串联。本实用新型解决了现有锂电池严重受使用环境温度局限的问题，使普通锂电池不仅能在常温下正常使用，在极其寒冷的环境和高温中同样能正常使用，具有结构简单、易于制造、使用方便和适应好的优点。

Description

一种锂电池保温装置

技术领域

本实用新型涉及一种保温装置，更具体的，涉及一种锂电池保温装置。

背景技术

锂电池是新一代的储能电源，由锂金属或锂合金为负极材料，使用非水电解质溶液，广泛用于当前的各种需要电池供电的产品设备上，特别是在手持电子设备、电动汽车等领域，锂电池更是最具有实用价值的供电电源。

在所有的环境因素中，温度对锂电池的充放电性能影响最大，在电极/电解液界面上发生的电化学反应与环境温度有关，电极/电解液界面被视为电池的心脏。如果温度下降，电极的反应速率也下降。假设电池电压保持恒定，则放电电流减小，电池的输出功率也会减小。如果温度上升则相反，即电池输出功率增大。温度也影响电解液的传送速度，温度上升，传送加快，温度下降，则传送减慢，电池充放电性能也会受到影响。但温度太高，如超过45℃，则会破坏电池内的化学平衡，导致副反应。比如镍镉、镍氢电池的放电效率在低温(如低于-15℃)时会有显著的降低，而在-20℃时，碱液达到凝固点，电池充电速度也大大降低。在低温0℃时充电会增大电池内压并可能使安全阀开启。为了有效充电，环境温度范围应控制在5～30℃之间，一般充电效率会随温度的升高而升高，但当温度升高到45℃以上的高温时，充电电池材料的性能会退化，电池循环寿命也将大大缩短。例如，在低温状态下(比如-40℃)，锂离子电池只能放出10％～30％的电量。

对于许多用户所在的场合，都可能遇到温度比较恶劣的情况，例如冬季的高纬度地区、热带地区、沙漠等太阳直射，特别是一些主要用于露天设置、野外作业、甚至是执行特殊任务的电子设备、交通设备，都希望能够保证包括锂电池在内的设备对温度的要求。

锂电池在低温状态(-10℃以下)下使用时性能会大打折扣，甚至根本无法使用(温度极低的环境)，目前的解决办法是更改锂电池内部的材质，用专门的材质来制作电池，称之为“低温电池”，使之能在低温环境中使用。

用低温材质制造的锂电池在极其寒冷的环境中使用时，其性能仍然被严重影响，使用环境范围也非常有限。这种“低温电池”不仅对锂电池的材质要求高，而且对电池制作工艺要求高，价格贵，更重要的是其使用范围很小，大大限制了锂电池的使用范围，最后还是形成普通锂电池无法在低温下使用的局面。

另外，目前世界上越来越多的地区开始出现较以前更极端的温度，例如多篇报道介绍我国多个地区在夏季都出现高于40度(甚至50度)的高温。在高温条件下，锂电池的性能和使用寿命都受到严重的影响。

目前，市场上形成的状态是：普通材质做成的锂电池，只能在相对应温度范围的环境使用，用特别材质做成的锂电池，也只能在相对应温度范围的环境使用。

实用新型内容

本实用新型的一个目的，是提供一种锂电池保温装置，以解决现有锂电池严重受使用环境温度局限的问题。

本实用新型的另一个目的，是提供一种锂电池保温装置，是维持锂电池的最佳工作温度，减少外界温度对锂电池性能的影响。

本实用新型的另一个目的，是提供一种锂电池保温装置，延长锂电池在条件恶劣地区和环境下的使用寿命。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种锂电池保温装置，包括用于盛放锂电池的绝缘盒，和由所述锂电池供电并用于自动控制所述锂电池周围环境温度的温度控制电路，所述温度控制电路设置在所述绝缘盒内。

优选地，所述绝缘盒为塑胶盒。

优选地，所述温度控制电路包括温度检测模块、温控自动开关模块和调温装置，所述温度检测模块与所述温控自动开关模块连接，所述温控自动开关模块与所述调温装置串联。

优选地，所述调温装置为碳纤维发热布。

优选地，所述温度控制电路还包括串联在电路中的手动总开关和用于指示电路工作状态的指示灯。

优选地，所述绝缘盒内还设置有隔热盒，所述碳纤维发热布设置在所述隔热盒盒体的内表面。

优选地，所述温度控制电路与锂电池的保护电路板集成在一起，所述保护电路板置于锂电池的电芯之上。

优选地，所述绝缘盒盒盖上设置有供手动总开关、指示灯和电源输出线穿过的通孔。

优选地，所述指示灯为LED指示灯。

本实用新型的工作原理为：将锂电池或锂电池组放置在一个盒体内，盒体内设置由所述锂电池供电并可自动控制所述锂电池周围环境温度的温度控制电路，从而使锂电池或锂电池组工作在适宜的环境温度下，避免锂电池或锂电池组因环境温度过低而不能工作或使用性能大打折扣。

本实用新型的有益效果为：结构简单、易于制造、使用方便、适应好；能够解决现有锂电池严重受使用环境温度局限的问题；维持锂电池的最佳工作温度，减少外界温度对锂电池性能的影响；同时能够延长锂电池在条件恶劣地区和环境下的使用寿命。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型第一实施例中放置锂电池后的外部结构示意图。

图2是本实用新型第一实施例中放置锂电池后的内部结构示意图。

图3是本实用新型第一实施例中的调温装置中的电热制冷片的结构原理示意图。

图中：

1、绝缘外壳；2、隔热盒；3、调温装置；4、电芯；5、保护电路板；6、指示灯；7、电源输出线。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

第一实施例

图1～2示出了本实用新型的第一实施例，在该实施例中的锂电池保温装置，包括用于放置锂电池的绝缘外壳1，在绝缘外壳1中设置的保温盒2、放置在保温盒2中的锂电池、以及调温装置3，在该绝缘外壳1中还设置有温度控制电路，该温度控制电路由所述锂电池供电、并用于自动控制所述锂电池周围环境温度。

所述绝缘外壳1为绝缘材料构成的起到保护支撑作用的盒体，优选的，该盒体材料为具有良好隔热效果、具有较高强度的、具有良好绝缘性能的材料，例如，塑料、塑胶、树脂等。所述盒体/绝缘盒1内部还再设置有隔热盒2，所述温度调节装置3设置在所述隔热盒2盒体的内表面。

所述温度控制电路至少包括温度检测模块Rt、温控自动开关模块Kt和调温装置R，所述温度检测模块Rt与所述温控自动开关模块Kt连接，所述温控自动开关模块Kt与所述调温装置R串联。

所述温度控制电路还包括串联在电路中的手动总开关SW和用于指示电路工作状态的指示灯6。所述指示灯可为LED指示灯，或者也可以是其他种类的指示灯。

所述温度控制电路与锂电池的保护电路板5集成在一起，所述保护电路板5置于锂电池的电芯4之上。

所述绝缘盒1盒盖上设置有供手动总开关SW、指示灯6和电源输出线7穿过的通孔。

所述调温装置3可以为热电制冷片，该热点制冷片也成为半导体制冷片，其工作运转是利用直流电流，它既可制冷又可加热，通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热，这个效果的产生就是通过热电制冷。热点制冷片/半导体制冷片的工作原理是：当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量，成为冷端由P型元件流向N型元件的接头释放热量，成为热端。吸热和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定。图3就是一个制冷片，它由两组陶瓷片组成，其中间有N型和P型的半导体材料(碲化铋)，这个半导体元件在电路上是用串联形式连结组成。

第二实施例

本实用新型第二实施例中提供一种锂电池保温方法，该方法使用第一实施例中的锂电池保温装置，在需要在极端温度环境下使用锂电池或锂电池组时，首先打开绝缘外壳1盒盖上的手动总开关SW，使温度控制电路开始工作，此时LED指示灯发亮；然后设定温控自动开关模块Kt的温度界限点，该温度界限点可设置为一个或者多个，例如设为5℃和30℃，其中5℃到30℃之间为正常工作温度。

当温度检测模块Rt检测到锂电池的温度高于30℃时，温控自动开关模块Kt自动控制温度控制电路中的调温装置3中的热电制冷片开始工作，向外界输出热量，即散热，从而使锂电池周围环境温度降低；

在温度检测模块Rt检测到锂电池的温度低于5℃时，温控自动开关模块Kt自动接通温度控制电路，温控自动开关模块Kt控制温度控制电路，此时温度控制电路中的调温装置3中的热电制冷片通电发热，吸收外界的热量，从而使锂电池周围环境温度升高；

当温度检测模块Rt检测到锂电池周围环境温度处于5℃到30℃之间时，温控自动开关模块Kt断开温度控制电路，此时调温装置3中的电热制冷片处于休眠状态。如此，即使锂电池周围环境温度始终保持在5℃到30℃之间。

当用户不需要使用温度调节功能时，关闭绝缘外壳1盒盖上的手动总开关SW，使温度控制电路停止工作，此时LED指示灯熄灭。

第三实施例

本实用新型第二实施例中提供一种锂电池保温方法，该方法使用第一实施例中的锂电池保温装置，该方法温度界限点可以设置为更多个，例如设为第一低温阈值5℃和第二低温阈值0℃、第一高温阈值30℃和第二高温阈值35℃，温度控制电路中还设置有比较器和控制芯片。当打开绝缘盒1盒盖上的手动总开关SW，使温度控制电路开始工作，此时LED指示灯发亮；当温度检测模块Rt检测到锂电池的温度高于第一高温阈值30℃时，温控自动开关模块Kt自动控制温度控制电路中的调温装置3中的热电制冷片开始工作，向外界输出热量，即散热，其功率为第一散热功率；

当温度检测模块Rt检测到锂电池的温度高于第二高温阈值35℃时，温控自动开关模块Kt自动控制温度控制电路中的调温装置3中的热电制冷片开始以更大的电流工作，向外界输出热量，即散热，其功率为第二散热功率，该第二散热功率大于第一散热功率。

在温度检测模块Rt检测到锂电池的温度低于第一低温阈值5℃时，温控自动开关模块Kt自动接通温度控制电路，温控自动开关模块Kt控制温度控制电路，此时温度控制电路中的调温装置3中的热电制冷片通电发热，吸收外界的热量，从而使锂电池周围环境温度升高，即吸热，其功率为第一升温功率；

在温度检测模块Rt检测到锂电池的温度低于第二低温阈值0℃时，温控自动开关模块Kt控制温度控制电路，此时温度控制电路中的调温装置3中的热电制冷片通电发热，吸收外界的热量，从而使锂电池周围环境温度升高，即吸热，其功率为第二吸热功率，该第二吸热功率大于第一升温功率。

当温度检测模块Rt检测到锂电池周围环境温度处于5℃到30℃之间时，温控自动开关模块Kt断开温度控制电路，此时调温装置3中的电热制冷片处于休眠状态。如此，即使锂电池周围环境温度始终保持在5℃到30℃之间。当用户不需要使用温度调节功能时，关闭绝缘外壳1盒盖上的手动总开关SW，使温度控制电路停止工作，此时LED指示灯熄灭。

第四实施例

在该第四实施例中，锂电池保温装置，包括用于放置锂电池的绝缘外壳1，在绝缘外壳1中设置的保温盒2、放置在保温盒2中的锂电池、以及调温装置3，在该绝缘外壳1中还设置有温度控制电路，该温度控制电路由所述锂电池供电、并用于自动控制所述锂电池周围环境温度。

所述绝缘外壳1为绝缘材料构成的起到保护支撑作用的盒体，优选的，该盒体材料为具有良好隔热效果、具有较高强度的、具有良好绝缘性能的材料，例如，塑料、塑胶、树脂等。所述盒体/绝缘盒1内部还再设置有隔热盒2，所述温度调节装置3设置在所述隔热盒2盒体的内表面。

所述温度控制电路包括温度检测模块Rt、温控自动开关模块Kt和调温装置R，所述温度检测模块Rt与所述温控自动开关模块Kt连接，所述温控自动开关模块Kt与所述调温装置R串联。

所述温度控制电路还包括串联在电路中的手动总开关SW和用于指示电路工作状态的指示灯6。所述指示灯可为LED指示灯，或者也可以是其他种类的指示灯。

所述温度控制电路与锂电池的保护电路板5集成在一起，所述保护电路板5置于锂电池的电芯4之上。

所述绝缘盒1盒盖上设置有供手动总开关SW、指示灯6和电源输出线7穿过的通孔。

所述调温装置3为多个独立封装的相变储能材料。优选所述相变储能材料的相变温度接近锂电池的最佳工作温度，相变储能材料在其物相变化过程中，可从环境中吸收热(冷)量或向环境中放出热量，从而达到能量储存和释放及调节能量需求和供给的目的，可以为石蜡类、高级脂肪酸类、聚烯烃、醇类中的一种，优选使用石蜡，石蜡的固液相相变温度随组成石蜡的石蜡分子的碳链的长度而变化，约在0℃～80℃范围内。还可在石蜡中添加金属粉末或碳纤维来增加材料的导热性。所述多个独立封装的相变储能材料分别设置在锂电池的周围，其中一部分设置为准备吸热的预冷态，在通电时吸收热量；一部分设置为准备发热的预热态，在通电时发出热量。

第五实施例

本实用新型第五实施例中提供一种锂电池保温方法，该方法使用第四实施例中的锂电池保温装置，当需要在极端温度环境下使用锂电池或锂电池组时，首先打开绝缘盒1盒盖上的手动总开关SW，使温度控制电路开始工作，此时LED指示灯发亮；然后设定温控自动开关模块Kt的温度界限点，该温度界限点可设置为一个或者多个，例如设为5℃和30℃，其中5℃到30℃之间为正常工作温度。

当温度检测模块Rt检测到锂电池的温度高于30℃时，温控自动开关模块Kt自动控制温度控制电路中的调温装置3中的预冷态的相变储能材料通电开始工作，吸收锂电池的热量，从而使锂电池周围环境温度降低；

在温度检测模块Rt检测到锂电池的温度低于5℃时，温控自动开关模块Kt自动接通温度控制电路，温控自动开关模块Kt控制温度控制电路，此时温度控制电路中的调温装置3中的预热态的相变储能材料通电开始工作，向锂电池发出热量，从而使锂电池周围环境温度升高；

当温度检测模块Rt检测到锂电池周围环境温度处于5℃到30℃之间时，温控自动开关模块Kt断开温度控制电路，此时调温装置3中的电热制冷片处于休眠状态。如此，即使锂电池周围环境温度始终保持在5℃到30℃之间。

当用户不需要使用温度调节功能时，关闭绝缘外壳1盒盖上的手动总开关SW，使温度控制电路停止工作，此时LED指示灯熄灭。

第六实施例

本实用新型第六实施例中提供一种锂电池保温方法，该方法使用第四实施例中的锂电池保温装置，该方法温度界限点可以设置为更多个，例如设为第一低温阈值5℃和第二低温阈值0℃、第一高温阈值30℃和第二高温阈值35℃，温度控制电路中还设置有比较器和控制芯片。当打开绝缘盒1盒盖上的手动总开关SW，使温度控制电路开始工作，此时LED指示灯发亮；

当温度检测模块Rt检测到锂电池的温度高于第一高温阈值30℃时，温控自动开关模块Kt自动控制温度控制电路中的调温装置3中预冷态的相变储能材料通电开始工作，吸收锂电池的热量，从而使锂电池周围环境温度降低，其功率为第一散热功率；

当温度检测模块Rt检测到锂电池的温度高于第二高温阈值35℃时，温控自动开关模块Kt自动控制温度控制电路中的调温装置3中的预冷态的相变储能材料通电开始以更大的电流工作，吸收锂电池的热量，从而使锂电池周围环境温度降低，其功率为第二散热功率，该第二散热功率大于第一散热功率。

在温度检测模块Rt检测到锂电池的温度低于第一低温阈值5℃时，温控自动开关模块Kt自动接通温度控制电路，温控自动开关模块Kt控制温度控制电路，此时温度控制电路中的调温装置3中的预热态的相变储能材料通电开始工作，向锂电池发出热量，从而使锂电池周围环境温度升高，其功率为第一吸热功率；

在温度检测模块Rt检测到锂电池的温度低于第二低温阈值0℃时，温控自动开关模块Kt控制温度控制电路，此时温度控制电路中的调温装置3中的预热态的相变储能材料通电开始工作，向锂电池发出热量，从而使锂电池周围环境温度升高，其功率为第二吸热功率，该第二吸热功率大于第一吸热功率。

当温度检测模块Rt检测到锂电池周围环境温度处于5℃到30℃之间时，温控自动开关模块Kt断开温度控制电路，此时调温装置3中的相变储能材料不工作。如此，即使锂电池周围环境温度始终保持在5℃到30℃之间。当用户不需要使用温度调节功能时，关闭绝缘外壳1盒盖上的手动总开关SW，使温度控制电路停止工作，此时LED指示灯熄灭。

第七实施例

在该第七实施例中，锂电池保温装置，包括用于放置锂电池的绝缘外壳1，在绝缘外壳1中设置的保温盒2、放置在保温盒2中的锂电池、以及调温装置3，在该绝缘外壳1中还设置有温度控制电路，该温度控制电路由所述锂电池供电、并用于自动控制所述锂电池周围环境温度。

所述绝缘外壳1为绝缘材料构成的起到保护支撑作用的盒体，优选的，该盒体材料为具有良好隔热效果、具有较高强度的、具有良好绝缘性能的材料，例如，塑料、塑胶、树脂等。所述盒体/绝缘盒1内部还再设置有隔热盒2，所述温度调节装置3设置在所述隔热盒2盒体的内表面。

所述温度控制电路包括温度检测模块Rt、温控自动开关模块Kt和调温装置R，所述温度检测模块Rt与所述温控自动开关模块Kt连接，所述温控自动开关模块Kt与所述调温装置R串联。

所述温度控制电路还包括串联在电路中的手动总开关SW和用于指示电路工作状态的指示灯6。所述指示灯可为LED指示灯，或者也可以是其他种类的指示灯。

所述温度控制电路与锂电池的保护电路板5集成在一起，所述保护电路板5置于锂电池的电芯4之上。

所述绝缘盒1盒盖上设置有供手动总开关SW、指示灯6和电源输出线7穿过的通孔。

所述调温装置3为能够发热的碳纤维发热布、电阻丝等。该实施例中的锂电池保温装置适用于仅仅需要发热的低温环境中，例如严寒地区。

本实用新型实施例的锂电池保温装置的使用方法为：当需要在低温环境下使用锂电池或锂电池组时，首先打开绝缘盒1盒盖上的手动总开关SW，使温度控制电路开始工作，此时LED指示灯发亮；然后设定温控自动开关模块Kt的温度界限点，如设为5℃，即温控自动开关模块Kt在温度高于5℃时，自动断开温度控制电路，在温度低于5℃时，自动接通温度控制电路；当温度检测模块Rt检测到锂电池周围环境温度低于5℃时，温控自动开关模块Kt接通温度控制电路，此时调温装置中的碳纤维发热布或者电阻丝通电发热，释放出热量，从而使锂电池周围环境温度升高，当温度检测模块Rt检测到锂电池周围环境温度高于5℃时，温控自动开关模块Kt断开温度控制电路，此时碳纤维发热布3或者电阻丝3停止发热。如此，即使锂电池周围环境温度始终保持在高于5℃的工作温度。

第八实施例

在该第八实施例中，锂电池保温装置，包括用于放置锂电池的绝缘外壳1，在绝缘外壳1中设置的保温盒2、放置在保温盒2中的锂电池、以及调温装置3，在该绝缘外壳1中还设置有温度控制电路，该温度控制电路由所述锂电池供电、并用于自动控制所述锂电池周围环境温度。

所述绝缘外壳1为绝缘材料构成的起到保护支撑作用的盒体，优选的，该盒体材料为具有良好隔热效果、具有较高强度的、具有良好绝缘性能的材料，例如，塑料、塑胶、树脂等。所述盒体/绝缘盒1内部还再设置有隔热盒2，所述温度调节装置3设置在所述隔热盒2盒体的内表面。

所述温度控制电路包括温度检测模块Rt、温控自动开关模块Kt和调温装置R，所述温度检测模块Rt与所述温控自动开关模块Kt连接，所述温控自动开关模块Kt与所述调温装置R串联。

所述温度控制电路还包括串联在电路中的手动总开关SW和用于指示电路工作状态的指示灯6。所述指示灯可为LED指示灯，或者也可以是其他种类的指示灯。

所述温度控制电路与锂电池的保护电路板5集成在一起，所述保护电路板5置于锂电池的电芯4之上。

所述绝缘盒1盒盖上设置有供手动总开关SW、指示灯6和电源输出线7穿过的通孔。

所述调温装置3为风扇，或者仅仅需要吸热的预冷态的相变储能材料。该实施例中的锂电池保温装置适用于仅仅需要制冷的高温环境中。

本实用新型实施例的锂电池保温装置的使用方法为：当需要在高温环境下使用锂电池或锂电池组时，首先打开绝缘盒1盒盖上的手动总开关SW，使温度控制电路开始工作，此时LED指示灯发亮；然后设定温控自动开关模块Kt的温度界限点，如设为30℃，即温控自动开关模块Kt在温度低于30℃时，自动断开温度控制电路，在温度高于30℃时，自动接通温度控制电路；

当温度检测模块Rt检测到锂电池周围环境温度高于30℃时，温控自动开关模块Kt接通温度控制电路，此时风扇3通电工作，，从而使锂电池周围环境温度降低；当温度检测模块Rt检测到锂电池周围环境温度低于30℃时，温控自动开关模块Kt断开温度控制电路，此时风扇3停止工作。如此，即使锂电池周围环境温度始终保持在低于30℃的工作环境中。

本实用新型解决了现有锂电池严重受使用环境温度局限的问题，使普通锂电池不仅能在常温下正常使用，在极其寒冷的环境中同样能正常使用，还能够延迟锂电池的寿命，同时具有结构简单、易于制造、使用方便和适应好的优点。

Claims (7)

1.一种锂电池保温装置，其特征在于：包括用于放置锂电池的绝缘盒外壳，在绝缘外壳中设置有保温盒，锂电池设置在保温盒中，在绝缘外壳和保温盒中还设置有由所述锂电池供电、并用于自动控制所述锂电池周围环境温度的温度控制电路。

2.根据权利要求1所述的锂电池保温装置，其特征在于：所述温度控制电路至少包括温度检测模块、温控自动开关模块和调温装置，所述温度检测模块与所述温控自动开关模块连接，所述温控自动开关模块与所述调温装置串联。

3.根据权利要求2所述的锂电池保温装置，其特征在于：所述调温装置为电热制冷片、相变储能材料、碳纤维发热布、电阻丝或风扇。

4.根据权利要求1所述的锂电池保温装置，其特征在于：所述绝缘盒外壳的材料为塑胶、塑料或树脂。

5.根据权利要求2所述的锂电池保温装置，其特征在于：所述温度控制电路还包括串联在电路中的手动总开关和用于指示电路工作状态的指示灯。

6.根据权利要求2或5所述的锂电池保温装置，其特征在于：所述温度控制电路与锂电池的保护电路板集成在一起，所述保护电路板置于锂电池的电芯之上。

7.根据权利要求5所述的锂电池保温装置，其特征在于：所述绝缘盒盒盖上设置有供手动总开关、指示灯和电源输出线穿过的通孔。

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