高寒环境的蓄电池无源恒温装置

摘要

本发明涉及一种高寒环境的蓄电池无源恒温装置，包含用于安置蓄电池的保温箱和至少一根内抽真空的全封闭重力热管，管内装有导热介质；保温箱包括由绝热材料制成的保温底座和保温上盖，所说重力热管的下段埋入地面以下4～12米，上段伸入位于地面的保温箱内。本装置用于高寒地区蓄电池的保温，热管内的导热介质不断地吸取地热并向保温箱内放出热量，通过导热介质反复的气、液相变过程，而使保温箱内的温度提高，蓄电池可免受外界恶劣的极低气温的影响而处于基本适宜的恒温环境，确保蓄电池正常工作。在-40℃外界环境下，本装置无需外加电源，而能将保温箱内温度提高至0℃以上。

权利要求

1.高寒环境的蓄电池无源恒温装置，其特征是包含用于放置蓄电池的保温箱和至少一根全封闭的内抽真空的重力热管，管内装有导热介质；保温箱包括由绝热材料制成的保温底座和保温上盖，所述重力热管的下段埋入地面以下4～12米，上段伸入位于地面的保温箱内；所述的保温箱底座上设有金属散热板，重力热管的上段与金属散热板插接相连，重力热管的地下部分为蒸发段，地面部分为冷凝段；当蒸发段和冷凝段存在温差时，重力热管内的导热介质反复地气液循环，通过介质的相变过程不断地吸取地热并向保温箱内放出热量，从而使保温箱内的温度提高。

2.根据权利要求1所述的高寒环境的蓄电池无源恒温装置，其特征是所述的金属散热板的上表面设有散热通道。

3.根据权利要求2所述的高寒环境的蓄电池无源恒温装置，其特征是所述的散热通道在散热板的表面呈单向平行排布或双向交错排布的凹槽。

4.根据权利要求1或2或3所述的高寒环境的蓄电池无源恒温装置，其特征是所述的保温箱设有排气针孔。

说明书

高寒环境的蓄电池无源恒温装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种为蓄电池提供基本恒温环境的蓄电池恒温装置，特别是适用于高寒地区的通信基站、风力或太阳能发电系统的蓄电池无源恒温装置。

[0002] 背景技术

[0003] 近年来，我国边际通讯基站发展迅猛。边际通讯基站主要建立在电网不能稳定供电的边远地区，以蓄电池作为后备电源。在我国内蒙、新疆等高寒地区，最低温度可低达-40℃，在过低的环境温度下，蓄电池极板被硫化及电解液冻结，导致极板组过度压缩和短路，极端情况下还会使电池壳开裂破损，使蓄电池彻底损坏。同时，蓄电池的适宜工作温度为25℃，温度越低蓄电池放电容量越低；从10℃起，温度每下降一度，蓄电池的容量下降1.5％。蓄电池的高寒保温是边际通信基站所面临的主要问题之一。

[0004] 另外，以风力、太阳能为能源的独立发电系统，也必须通过蓄电池储能。在高寒地区，这些蓄电池同样需要解决保温问题。

[0005] 为使蓄电池能适应低温工作，目前采用的方案有：(1)提高电解液酸密度、配置胶体电解液等方案，可使蓄电池工作温度降低至-20℃，但循环寿命和高温性能大为降低。(2)将蓄电池放入电加热保温箱内，但在无稳定电力供应的边远地区难以实现。(3)埋地设计，但施工难度大、难以避免地下水渗入箱体、维护困难。

[0006] 发明内容

[0007] 本发明的目的是提供一种简单、经济、无需外加电源的蓄电池恒温装置，为高寒地区蓄电池提供适合其正常工作的相对恒温的工作环境。

[0008] 本蓄电池恒温装置包含用于放置蓄电池的保温箱和至少一根全封闭的内抽真空的重力热管，管内装有导热介质；保温箱包括由绝热材料制成的保温底座和保温上盖，所述重力热管的下段埋入地面以下4～12米，上段伸入位于地面的保温箱内。 [0009] 所述的保温箱底座上设有放置蓄电池的金属散热板，所述的重力热管的上端与金属散热板插接相连。

[0010] 所述的金属散热板的上表面设有散热通道，所述的散热通道在散热板的表面呈单向平行排布或双向交错排布的凹槽。

[0011] 所述的保温箱设有排气针孔。

[0012] 所述的重力热管内的导热介质可以是乙醇、液氨或其他易挥发物质。 [0013] 本装置使用时，蓄电池放置在保温箱内的金属散热板上，重力热管埋入地表下深达4～12米，热管的地下部分为蒸发段，地面部分为冷凝段。严寒季节，热管蒸发段内的导热介质接受地下热量，在真空下很快蒸发成蒸汽，介质蒸汽在管内上升至冷凝段，由于冷凝段处于地面以上的低温环境，则蒸汽被冷凝，同时向保温箱内放出热量(或通过金属散热板向保温箱内散热)；被冷凝成液滴的介质通过重力下降返回至管底，继续接受地下热量，再蒸发成气相、蒸汽上升至地面段放热后冷凝成液相。如此，在重力热管内，介质反复地气 液循环，通过介质的相变过程不断地吸取地热并向保温箱内放出热量，从而使保温箱内的温度提高，蓄电池可免受外界恶劣的极低气温的影响而处于基本适宜的恒温环境，确保蓄电池正常工作。在-40℃外界环境下，本装置无需外加电源，而能将保温箱内温度提高至0℃以上，当保温箱温度接近地下温度(20℃)时，重力热管会自动停止工作，无需控制；夏季将保温箱上盖移开，以方便蓄电池散热。

[0014] 综上所述，本装置充分利用地表下稳定、丰富的热能(地热)，将重力热管的蒸发端垂直深埋在地下，冷凝端插入保温箱下部的铝制散热器中，通过介质气液之间的相变化，将地热导入绝热材料的保温箱内，解决了高寒地区无人值守的风/光为能源的独立发电系统中蓄电池放电容量降低，甚至无法工作的问题，确保系统正常供电。 [0015] 附图说明

[0016] 图1是蓄电池恒温装置的实施结构示意图。

[0017] 图中，1-绝热上盖，1-1-排气针孔，2-蓄电池，3-金属散热板，3-1-散热通道，4-绝热底座，5-大地，6-重力热管，7-导热介质。

[0018] 具体实施方式

[0019] 实施例1

[0020] 本实施例蓄电池恒温装置的结构见图1，保温箱由绝热底座4和绝热上盖1组成，底座4上装有金属散热板3(优选铝板)，若干个蓄电池2安置在铝制散热板3上；重力热管6为全封闭管，内抽真空并装有导热介质7(乙醇或液氨)；其下部的蒸发段埋入地表下深达4～12米，上部冷凝段穿过绝热底座4，伸入保温箱内并与散热板3插接相连。热管6内的导热介质7吸取地下热量，在真空下很快蒸发，蒸汽上升至地面以上的冷凝段时，被冷凝成液滴并下降返回管底，同时放出热量，热量通过金属散热板3向保温箱内导热介质反复的气、液相变循环使保温箱内的温度提高。保温箱的绝热上盖1设有排 气针孔1-1，使保温箱内与外界的大气压平衡。

[0021] 实施例2热管用于低温环境下恒温装置模拟试验

[0022] 用深低温冰箱模拟高寒低温环境：将聚氨酯保温箱置于低温冰箱内。 [0023] 真空重力热管，直径为42mm的密封钢管，内抽真空并装有介质液氨。 [0024] 试验过程如下：

[0025] 将真空重力热管的蒸发段埋入地下6米深处，热管冷凝段穿过深低温冰箱底部伸入聚氨酯保温箱内。热管与冰箱接口处用聚氨酯发泡密封。启动冰箱，打开保温箱盖，使保温箱内温度与冰箱温度一致。10小时后，冰箱及保温箱内温度均为-35℃。盖上保温箱盖，72小时后，冰箱内保温箱外的温度为-35℃，保温箱内温度为3℃。

[0026] 实验表明，真空重力热管能为保温箱提供有效热源。

[0027] 实施例3高寒地区电池保温试验

[0028] 冬季在中国东北铁力市进行一个月的实地测试。

[0029] 试验过程如下：

[0030] 将真空重力热管的蒸发段埋入地下8米深处，热管冷凝段穿过底部伸入聚氨酯保温箱内，与底座铝制金属散热板相连。热管工质为液氨。四节12AH12V蓄电池串联放入保温箱内。连续记录保温箱内外温度，并对蓄电池进行100％充放电实验，截止电压为42V。实测结果为：

[0031] 一个月内，保温箱外的环境最低温度-28℃，平均温度-12℃。保温箱内的最低温度4℃，平均温度5.3℃。蓄电池连续充放电42次，最低放电容量为额定容量的94％。测试结果表明，保温箱能在高寒地区为蓄电池提供可靠的保温环境。