一种电池温度控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及电池温度控制技术领域，特别是涉及一种电池温度控制装置。


背景技术：

2.电池的充电温度对电池的正常工作性能以及使用寿命等参数有着至关重要的影响。以锂电池为例，如果锂电池在低温条件下充电，锂离子会在负极表面形成金属锂，堆积形成锂枝晶，金属锂非常活泼，会与电解液反应，生成不可逆物质，导致电池容量损失，锂枝晶也容易刺破隔膜与正极相连，造成内短路，引发安全事故。而由此可见，电池在充电过程中需要进行温度控制，尤其不能使电池处于较低温度，以保证电池容量和使用寿命。
3.现有的一部分电池依靠加热组件规避低温充电工况，而加热组件所需电能则是依靠太阳能转化供给，也就是说，太阳能转化的电能除了要对电池进行充电之外，还需要供给给加热组件对电池进行加热。众所周知，太阳能向电能的转化效率普遍低于30％，这也就导致现有技术中太阳能-电能-热能这一能量转化路径效率很低，很难使电池快速升温，电池依然很多情况下处于长期的低温充电工况。


技术实现要素：

4.基于此，本实用新型提供一种电池温度控制装置，以克服现有技术中太阳能利用率低导致电池升温速度慢的问题。
5.一种电池温度控制装置，其特征在于，包括聚光件、主控板、温度检测单元和驱动组件，所述温度检测单元用于检测电池温度并与所述主控板电连接，所述主控板电连接所述驱动组件；
6.所述驱动组件的输出端连接至所述聚光件和/或所述电池，以改变聚光件的聚光位置和所述电池的相对位置，或者，所述电池温度控制装置还包括遮光组件，所述驱动组件的输出端和所述遮光组件连接，以改变对所述聚光件光路的遮挡状态。
7.本实用新型所述电池温度控制装置还包括太阳能充电装置，所述太阳能充电装置电连接至所述主控板和所述电池，所述主控板控制所述太阳能充电装置和所述电池的导通状态。
8.本实用新型所述温度检测单元电连接至所述电池。
9.本实用新型所述驱动组件电连接至太阳能充电装置。
10.本实用新型当电池温度控制装置还包括遮光组件时，所述驱动组件和所述遮光组件连接，以控制所述遮光组件在所述聚光件和所述电池之间移动。
11.本实用新型所述聚光件为凹面镜。
12.本实用新型当电池温度控制装置还包括遮光组件时，所述驱动组件和所述遮光组件连接，以控制所述遮光组件在所述聚光件的入光侧移动。
13.本实用新型所述聚光件为凸透镜。
14.本实用新型所述遮光组件上设置有用于清洁聚光件的清洁组件。
15.本实用新型所述聚光件上安装有万向调节支架。
16.本实用新型的有益效果为：
17.采用聚光件对太阳光直接进行聚焦，使其对电池进行高功率加热，太阳能直接转换成热能，提升电池的温度。由于减少了太阳能转化成电能这一中间步骤，太阳能的利用效率增强，减少了能量的损耗，相较现有技术而言，对电池的加热功率也就获得了加强，能够更快实现电池的升温，使其处于较为合适的温度进行充电。
18.温度检测单元对电池的温度进行监控，并反馈至主控板，可选的，如果电池的温度低于下限阈值，则聚光件先对电池进行加热，等待电池温度快速达到下限阈值，那么主控板可以发送信号至驱动组件，由驱动组件停止聚光件对电池的加热过程，防止电池温度过高，同时电池可以正常开始充电。反之电池工作一段时间后，如果温度下降，则可以由驱动组件控制聚光件再次对电池进行聚光加热，待电池温度回升后再次进行充电。由此使得电池能够避免处于或者长期处于低温充电状态，从而延长电池的使用寿命，减少电池容量的损失。
附图说明
19.图1为本实用新型实施例1的电池温度控制装置的平面结构示意图；
20.图2为本实用新型实施例2的电池温度控制装置的平面结构示意图。
21.附图标记：
22.1、聚光件，2、电池，3、驱动组件，4、太阳能充电装置，5、万向调节支架，6、遮光组件，7、清洁组件。
具体实施方式
23.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
25.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
26.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个
元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
28.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
29.实施例1：
30.参阅图1，本实施例提供了一种电池温度控制装置，其主要针对电池2的充电温度进行控制，以避免电池2在低温条件下充电。本实施例中电池2为锂电池，可以理解的是，在其他实施例中电池2也可以为其他类型的充电电池，电池2的种类并不影响和限制本实施例电池温度控制装置的使用。
31.具体的，电池温度控制装置包括聚光件1、主控板、温度检测单元和驱动组件3。
32.其中，聚光件1将太阳光聚焦到电池2上，使得电池2的温度能够快速升高。可以理解的是，太阳光能量十分分散，如果没有聚光件1，太阳光无法使电池2的温度产生明显提升。如果将聚光件1从电池2处移开，又或者将电池2从聚光件1的聚焦处移开，使得聚光件1不再聚焦于电池2，又或者对射向聚光件1的太阳光进行遮挡，使得聚光件1不再聚焦太阳光，又或者对聚光件1射向电池2的光线进行遮挡，使得聚光件1聚焦的光线无法到达电池2，采用上述任一方法，都能使得聚光件1不再对电池2进行聚光加热，以此避免电池2处于过高的温度。
33.驱动组件3的主要作用就是控制聚光件1是否对电池2进行聚光加热。在其他一些实施例中，驱动组件3的输出端可以直接连接聚光件1和/或电池2，通过改变聚光件1和电池2之间的相对位置关系，控制聚光件1是否聚焦于电池2，以控制聚光件1是否对电池2进行加热。而在本实施例中，电池温度控制装置还包括遮光组件6，驱动组件3的输出端和遮光组件6连接，驱动组件3可以控制遮光组件6前往聚光件1的入光侧，遮光组件6对射向聚光件1的太阳光进行遮挡，以使得聚光件1不再汇聚太阳光，而当驱动组件3将遮光组件6从聚光件1的入光侧处移开，聚光件1就能再次对电池2进行聚光加热。可以想到的是，由于遮光组件6位于聚光件1的入光侧时，聚光件1不再汇聚太阳光，故而聚光件1的焦点处也就不会产生很大的热量，因此安全性得到了保证。
34.聚光件1的主要作用是对太阳光产生汇聚作用，其可以是凸透镜，或者是凹面镜，又或者其他能够实现光线汇聚的光学器件，又或者由多个光学器件组成的能够实现光线汇聚的光学组件，因此聚光件1可以是单一的光学器件，也可以是包含多个光学器件的光学组件，聚光件1的种类并不作限制，是本领域技术人员依据实际需要可以进行选择的。
35.优选的，聚光件1上安装有万向调节支架5，聚光件1通过万向调节支架5配合日照
方向进行角度调节，以减少太阳光照方向变化对聚光件1聚焦的光照能量大小的影响，使聚光件1对电池2在不同光照方向条件下都能有一个良好的加热效率。本实施例中聚光件1为凸透镜，是单一光学器件，而非光学组件。如果聚光件1包含多个光学器件，那么在聚光件1在角度调节的时候有可能由于晃动和安装精度问题，导致其内部光学器件之间的相对位置发生偏差，聚光件1的聚焦能力下降，也就可能导致对电池2的加热能力下降。而本实施例聚光件1为单一光学器件的情况下就不会有上述问题，其转动前后聚焦能力相对恒定，不易对电池2的加热能力产生明显影响。
36.当然，聚光件1在对电池2加热的时候，不一定需要将电池2设置在聚光件1的焦点处，只要聚光件1在出光侧形成的光斑完全落在电池2上即可，此时聚光件1聚焦的能量依然集中位于电池2处，对电池2依然是形成聚焦加热的作用，因此聚光件1在对电池2聚焦加热的时候不要求使电池2和聚光件1处于一个特定的相对位置，而是在一个相对位置范围内都能满足聚焦加热的需求。也因此，如果聚光件1通过万向调节支架5进行了一定的转动后，聚光件1和电池2并不必然需要移动，聚光件1在转动后还是有可能依然满足对电池2的聚焦加热的作用。
37.可以理解的是，本实施例采用聚光件1对太阳光直接进行聚焦，使其对电池2进行高功率加热，太阳能直接转换成热能，不需要中间能量的转化步骤，不需要转化成电能，太阳能的损耗也就降低，使得太阳光相较现有技术而言对电池2的加热功率提升，电池2的升温速度更快。
38.温度检测单元设置在电池2处，并且温度检测单元与主控板电连接，温度检测单元的作用是对电池2的温度进行监控，并将监控数据实时传输至主控板，主控板电连接驱动组件3，主控板依据温度检测单元传输的电池2温度数据，判断电池2是否需要加热，进而控制驱动组件3进行动作,以此控制遮光组件6的动作。一般性的，温度检测单元为温度传感器，也可以是其他具有温度检测功能的单元或者模块，温度检测单元本身为现有技术，本实施例不再赘述。
39.具体的，如果电池2温度低于设定的下限阈值，那么主控板依据温度检测单元反馈的温度数据信号，控制驱动组件3进行动作，使得遮光组件6从聚光件1的入光侧离开，由聚光件1对电池2进行聚光加热，使得电池2快速升温至下限阈值之上，达到一个相对适合的温度。当电池2到达符合正常工作(充电或者放电)所需的温度后，主控板依据此时温度检测单元反馈的温度数据信号，控制驱动组件3进行动作，使得遮光组件6重新回到聚光件1的入光侧对太阳光进行遮挡，聚光件1停止对电池2进行加热，避免电池2温度过高，影响后续正常工作。电池2开始正常工作后，其正常工作过程中产生的热量和正常散热维持在一个相对的热平衡状态，在较长的一段时间内维持在正常工作所需的温度区间内。
40.由此可见，本实施例电池温度控制装置在存在充足光照的情况下，可以避免电池2处于低温工作状态，或者避免长期处于低温工作状态，以此延长电池2的使用寿命，减少电池2容量的损失。
41.优选的，遮光组件6上设置有用于清洁聚光件1的清洁组件7，当遮光组件6在聚光件1的入光侧移动的时候，可以带动清洁组件7在聚光件1上进行清洁，以减少聚光件1上落灰等脏污，保证聚光件1的清洁度和聚光能力。当然，如果聚光件1通过万向调节支架5进行了转动，那么驱动组件3也需要调节遮光组件6的角度，使得遮光组件6和清洁组件7的角度
匹配于聚光件1。
42.清洁组件7、遮光组件6以及驱动组件3均可以采用现有技术，尤其是遮光组件6和驱动组件3之间的控制配合关系均已有大量现有技术进行公开，因此本实施例不再进行赘述。遮光组件6和清洁组件7通常是采用轻质材料制作，以降低驱动组件3对二者进行驱动时所需耗能。
43.优选的，本实施例电池温度控制装置还包括太阳能充电装置4，太阳能充电装置4电连接至主控板和电池2，其中太阳能充电装置4和电池2的导通状态是由主控板进行控制的。太阳能充电装置4的作用是将太阳能转化为电能，并输送至电池2进行储存。可以理解的，太阳能充电装置4和聚光件1分开足够的距离，因此太阳能充电装置4吸收转化太阳光的时候不会争夺聚光件1所能够汇聚的太阳光，太阳能充电装置4进行能量转化的过程和聚光件1聚光过程相互独立，因此当太阳能充电装置4对电池2充电和聚光件1对电池2加热同时发生的时候，二者不会相互干扰。
44.由于电池2低温充电时存在诸多弊端，因此电池2只有在温度高于下限阈值的时候才允许进行充电。具体的，主控板接收到温度检测单元反馈的电池2温度数值信号并判断，如果电池2温度低于下限阈值，则主控板断开太阳能充电装置4和电池2，避免电池2处于充电状态，反之，如果电池2温度高于下限阈值，则主控板控制太阳能充电装置4和电池2导通，允许太阳能充电装置4对电池2进行充电，以此通过主控板的控制使得电池2能够更为安全地进行充电。
45.可以理解的是，电池2经过聚光件1的聚光加热作用升温至下限阈值之后，主控板可以立刻导通太阳能充电装置4和电池2，立刻进行电池2的充电过程，此时聚光件1可以继续对电池2进行一小段时间的加热，因此电池2的加热和充电过程在电池2温度高于下限阈值的时候可以同时进行。除此之外，也可以等待聚光件1对电池2的加热结束后，待遮光组件6对聚光件1完成遮挡后，主控板再导通太阳能充电装置4和电池2，以使得电池2的加热和充电过程分开进行。具体的工作方式和工作过程是本领域技术人员可以依据实际需求进行选择和调节的。
46.当然，电池2低温放电同样也存在一定弊端，如果锂电池进行低温放电，锂离子会在正极晶格表面堆积，容易造成正极活性颗粒破裂，造成正极活性材料损失，降低电池容量，此外正极的过渡金属会迁移至负极表面析出，形成金属颗粒，诱导形成锂沉积。因此电池2处于低温条件下的时候，需要尽可能降低电池2的负载功率，以减少其低温放电产生的损害，同时还需要尽快对电池2的温度进行提升。
47.当存在足够的太阳光照且电池2处于放电的情况下，温度检测单元依然对电池2的温度进行监控，如果电池2的温度较低，则主控板依据温度检测单元反馈的信号控制遮光组件6离开聚光件1的入光侧，使得聚光件1聚光加热电池2，使得电池2的温度上升至适于其正常放电的需求，以避免电池2长期处于低温放电的状态。而如果没有足够的光照，且电池2处于放电状态的时候，温度检测单元也是需要对电池2的温度进行监控的，如果电池2的温度较低，由于此时没有足够的光照使得聚光件1能够对电池2进行加热，主控板需要减少电池2承担的负载量，以减少电池2在低温放电条件下产生的损害。
48.由于温度检测单元不论是否存在光照都需要对电池2温度进行检测，因此太阳能充电装置4并不适宜作为温度检测单元的供电来源，因此温度检测单元电连接至电池2，由
电池2对温度检测单元进行常态化供电。可以理解的是，温度检测单元可以是温度传感器等低功率用电器件，因此即使电池2处于低温状态下，电池2也不会因为对温度检测单元供电而产生过大损伤。
49.可以理解的是，如果不存在足够的光照条件，驱动组件3控制遮光组件6就无意义，遮光组件6不论是否移动，聚光件1都不能够对电池2形成有效或者明显加热。故而驱动组件3只需要在有足够光照条件下进行动作即可。考虑到有足够光照的时候太阳能充电装置4也是正常工作，因此将驱动组件3电连接至太阳能充电装置4，由太阳能充电装置4对驱动组件3进行供能，以规避驱动组件3增加电池2的负载。在一些工况下，电池2低温放电，驱动组件3需要控制遮光组件6移动，以使聚光件1对电池2加热，驱动组件3动作的时候电池2还处于低温状态，但是由太阳能充电装置4对驱动组件3供能，就能规避电池2在低温状态下因负载驱动组件3所产生的额外损伤。
50.实施例2：
51.参见图2，本实施例与实施例1的区别在于，遮光组件6位于聚光件1和电池2之间移动。若聚光件1不需要对电池2进行加热，聚光件1汇聚的光线在射向电池2的时候会被遮光组件6遮挡。若聚光件1需要对电池2进行加热，则使遮光组件6离开聚光件1和电池2之间即可。
52.优选的，本实施例聚光件1为凹面镜，此时聚光件1的入光侧和出光侧处于聚光件1的同一侧，聚光件1对太阳光进行反射聚焦。当遮光组件6在聚光件1和电池2之间的时候，遮光组件6与实施例1中一致，也是直接对射向聚光件1的太阳光进行遮挡，以防止聚光件1将太阳光聚焦在遮光组件6上造成遮光组件6损伤。
53.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
54.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种电池温度控制装置，其特征在于，包括聚光件、主控板、温度检测单元和驱动组件，所述温度检测单元用于检测电池温度并与所述主控板电连接，所述主控板电连接所述驱动组件；所述驱动组件的输出端连接至所述聚光件和/或所述电池，以改变聚光件的聚光位置和所述电池的相对位置，或者，所述电池温度控制装置还包括遮光组件，所述驱动组件的输出端和所述遮光组件连接，以改变对所述聚光件光路的遮挡状态。2.根据权利要求1所述的电池温度控制装置，其特征在于，所述电池温度控制装置还包括太阳能充电装置，所述太阳能充电装置电连接至所述主控板和所述电池，所述主控板控制所述太阳能充电装置和所述电池的导通状态。3.根据权利要求2所述的电池温度控制装置，其特征在于，所述温度检测单元电连接至所述电池。4.根据权利要求2所述的电池温度控制装置，其特征在于，所述驱动组件电连接至太阳能充电装置。5.根据权利要求1所述的电池温度控制装置，其特征在于，当电池温度控制装置还包括遮光组件时，所述驱动组件和所述遮光组件连接，以控制所述遮光组件在所述聚光件和所述电池之间移动。6.根据权利要求5所述的电池温度控制装置，其特征在于，所述聚光件为凹面镜。7.根据权利要求1所述的电池温度控制装置，其特征在于，当电池温度控制装置还包括遮光组件时，所述驱动组件和所述遮光组件连接，以控制所述遮光组件在所述聚光件的入光侧移动。8.根据权利要求7所述的电池温度控制装置，其特征在于，所述聚光件为凸透镜。9.根据权利要求5或6或7或8所述的电池温度控制装置，其特征在于，所述遮光组件上设置有用于清洁聚光件的清洁组件。10.根据权利要求1所述的电池温度控制装置，其特征在于，所述聚光件上安装有万向调节支架。

技术总结
本实用新型涉及一种电池温度控制装置，其特征在于，包括聚光件、主控板、温度检测单元和驱动组件，所述温度检测单元用于检测电池温度并与所述主控板电连接，所述主控板电连接所述驱动组件；所述驱动组件的输出端连接至所述聚光件和/或所述电池，以改变聚光件的聚光位置和所述电池的相对位置，或者，所述电池温度控制装置还包括遮光组件，所述驱动组件的输出端和所述遮光组件连接，以改变对所述聚光件光路的遮挡状态。由于减少了太阳能转化成电能这一中间步骤，太阳能的利用效率增强，减少了能量的损耗，相较现有技术而言，对电池的加热功率也就获得了加强，能够更快实现电池的升温，使其处于较为合适的温度进行充电。其处于较为合适的温度进行充电。其处于较为合适的温度进行充电。


技术研发人员：吴威 杨建军 刘明 高长艳 叶浩
受保护的技术使用者：浙江大华技术股份有限公司
技术研发日：2022.12.28
技术公布日：2023/7/17