低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置及使用方法.pdf

《低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置及使用方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置及使用方法.pdf（14页完成版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010650158.9 (22)申请日 2020.07.08 (71)申请人 中北大学 地址 030051 山西省太原市尖草坪区学院 路3号 (72)发明人 任一峰陈昌鑫郭文超赵俊梅 姚舜才张文华霍俊东 (74)专利代理机构 太原市科瑞达专利代理有限 公司 14101 代理人 申艳玲 (51)Int.Cl. H01M 2/10(2006.01) H01M 10/42(2006.01) H01M 10/615(2014.01) H01M 10/659(2014.01) H01。

2、M 10/6551(2014.01) H02J 7/00(2006.01) (54)发明名称 一种低温启动与温度调节的复合蓄电池组 装置及使用方法 (57)摘要 本发明公开了一种低温启动与温度调节的 复合蓄电池组装置及使用方法， 该装置包括蓄电 池模块、 控制模块、 超级电容模块、 电加热层、 相 变储能层、 棉布层、 水箱、 壳体； 其中蓄电池模块、 控制模块和超级电容模块位于装置的内部， 外层 安装有电加热层、 电加热层的外层安装有相变储 能层， 相变储能层外部敷设有棉布层， 棉布层的 外层由壳体包覆， 壳体上设置有百叶窗； 在寒区 低温环境下利用超级电容的低温启动特性给电 加热层的加热电。

3、阻丝通电加热， 同时利用相变储 能模块的储热性能以及棉布层的保温特性进行 储热保温， 在非寒区的工作情况下， 利用相变储 能模块的吸热性能以及加水的棉布层蒸发吸热 和百叶窗散热。 该装置对于蓄电池在宽温度范围 利用具有重要意义。 权利要求书3页 说明书7页 附图3页 CN 111864136 A 2020.10.30 CN 111864136 A 1.一种低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置， 其特征在于： 包括蓄电池、 控制模 块、 超级电容模块、 电加热层、 相变储能层、 棉布层、 水箱、 壳体； 装置整体呈箱体状， 所述蓄电池、 控制模块和超级电容模块位于箱体的最内层， 从最内 层往外依。

4、次安装有电加热层、 相变储能层， 相变储能层外部敷设有棉布层， 棉布层的外层由 壳体包覆， 壳体外侧包覆有百叶窗； 所述电加热层、 相变储能层、 棉布层包覆最内层的蓄电池模块、 控制模块、 超级电容模 块， 超级电容模块的一侧紧靠水箱， 上述各层与水箱一起由壳体包覆； 所述控制模块内部安装有第一DC/DC变换器、 第二DC/DC变换器、 第三DC/DC变换器、 第 四DC/DC变换器、 控制器、 总开关、 第一温度开关、 第二温度开关； 所述总开关为双刀单掷开 关， 第一温度开关为由记忆合金构成的单刀双掷开关， 第二温度开关为由记忆合金构成的 单刀单掷开关； 所述第一DC/DC变换器、 第二D。

5、C/DC变换器、 第三DC/DC变换器、 第四DC/DC变 换器皆通过引线连接到控制器， 第一DC/DC变换器通过控制器来控制蓄电池的充电与放电； 第二DC/DC变换器通过控制器来控制超级电容的充电； 第三DC/DC变换器通过控制器控制超 级电容的放电； 第四DC/DC变换器用于给控制器供电； 所述的控制模块内部安装的第一温度开关、 第二温度开关由记忆合金构成， 具有记忆 功能， 由记忆合金构成的第一温度开关在低温情况下处于收缩状态， 收缩状态下， 第一温度 开关置于电加热层所在支路； 在温度升高时， 由记忆合金构成的单刀双掷开关因为 “记忆” 功能而自然展开， 恢复原状， 置于连接直流母线的。

6、支路上； 由记忆合金构成的第二温度开关 开关在低温下处于收缩状态， 收缩状态下第二温度开关闭合， 温度升高时， 此单刀单掷开关 恢复原状， 开关断开。 2.根据权利要求1所述的低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置， 其特征在于： 所述 第一DC/DC变换器、 第二DC/DC变换器为双向DC/DC变换器， 第三DC/DC变换器、 第四DC/DC变 换器为单向DC/DC变换器； 所述第一DC/DC变换器的一端通过引线连接到蓄电池， 另一端通过引线连接到直流母 线； 第二DC/DC变换器的一端通过引线连接到超级电容， 另一端由第一温度开关分为两个支 路， 第一温度开关的B触点通过引线连接到直流母线，。

7、 第一温度开关的C触点通过引线连接 到总开关的一端， 总开关的另一端通过引线连接到电加热层的一端， 电加热层的另一端通 过引线连接到地； 第三DC/DC变换器的一端通过引线连接到总开关的一端， 总开关的另一端 通过导线与第二温度开关的B触点连接， 第二温度开关的A触点通过引线连接超级电容模 块， 第三DC/DC变换器的另一端通过引线连接控制器； 第四DC/DC变换器的一端通过引线连 接直流母线， 另一端通过引线连接到控制器。 3.根据权利要求2所述的低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置， 其特征在于： 所述 第一温度开关、 第二温度开关处于同一温度下， 同时处于收缩状态、 同时恢复原状： 低温。

8、状 态下， 第一温度开关的第一记忆合金接触第一温度开关的C触点， 即通过总开关连接到电加 热层； 第二温度开关的第二记忆合金接触第二温度开关的B触点， 即通过总开关与第三DC/ DC变换器连接到控制器； 总开关在按下后， 总开关所在的两条支路被接通， 其中一条支路为超级电容模块、 第二 DC/DC模块、 第一温度开关C触点、 电加热层、 地， 另一条支路为超级电容第二温度开关B触 点、 第三DC/DC模块、 控制器。 权利要求书 1/3 页 2 CN 111864136 A 2 4.根据权利要求1所述的低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置， 其特征在于： 所述 相变储能层包括20的无机相变恒温。

9、材料PCM-20， 相变储能层的相变温度在2030之间， 保证在低温环境下使蓄电池处于正常工作温度； 在常温以及高温下能有效地降低由于蓄电 池散热而导致的装置内部温度过高问题。 5.根据权利要求1所述的低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置， 其特征在于： 所述 棉布层， 采用保温易吸水的材料， 包括毛巾或棉布； 在低温环境下， 棉布层干燥， 起到保温作 用； 在常温环境下， 使蓄电池受热均匀， 并有利于散热； 在高温环境下， 由于水箱中的水通过 出水孔流入棉布层， 棉布层吸水后， 通过水的蒸发吸热来对蓄电池进行有效的散热防止蓄 电池过热来保证安全。 6.根据权利要求1所述的低温启动与温度调节的。

10、复合蓄电池组装置， 其特征在于： 所述 蓄电池为锂离子电池、 镍氢电池、 镍镉电池、 铅酸电池中的一种； 蓄电池的右壁有充电口/放 电口， 蓄电池的充电口/放电口通过对应的充电/放电通道贯穿电加热层、 相变材料层、 棉布 层、 壳体后， 连接至位于壳体右壁的蓄电池充电口/蓄电池放电口， 并通过蓄电池充电口给 蓄电池充电， 通过蓄电池放电口连接至负载， 供负载工作。 7.根据权利要求1所述的低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置， 其特征在于： 所述 超级电容的左侧安装有水箱， 水箱的左壁安装有水箱进水口、 水箱出水口， 水箱进水口、 水 箱出水口用于给水箱充水和放水。 8.根据权利要求1所述的低。

11、温启动与温度调节的复合蓄电池组装置， 其特征在于： 所述 百叶窗安装于壳体上， 在冬季等低温环境下， 百叶窗关闭， 增加装置的保温性能； 在环境温 度较高的夏天， 百叶窗开启， 便于棉布层的水蒸发散热以及装置的热交换。 9.一种权利要求18任一项所述的低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置的使用方 法， 其特征在于： 启动过程包括以下三种情况： （1） 在低温下的启动过程是： 开启总开关， 总开关所在的两条支路都接通； 由于处于低 温状态， 由记忆合金构成的第二温度开关的第二记忆合金接通第二温度开关B触点， 第一温 度开关的第一记忆合金接通第一温度开关的C触点， 即通过总开关与电加热层导通； 超。

12、级电 容给控制器供电后， 控制第二DC/DC变换器实现超级电容的放电而给电加热层的供电， 电加 热层通电后散发出热量， 使位于电加热层内部的蓄电池温度升高， 蓄电池电解液粘度减小， 导致电解液中离子扩散速度增大， 蓄电池电化学反应速度加快， 使蓄电池输出容量增大； 随 着蓄电池的正常运行， 装置内部温度升高， 导致第一、 第二温度开关的第一、 第二记忆合金 由于 “记忆” 功能而自然展开， 恢复原状： 即第二温度开关的第二记忆合金与第二温度开关 的B触点不接通； 第一温度开关的第一记忆合金接通第一温度开关的B触点； 在超级电容电 量减少时， 通过控制模块的控制器控制第二DC/DC变换器通过直流。

13、母线给超级电容充电； 在 蓄电池启动过程中由于电加热层发热、 蓄电池工作散热所生成的热量由包覆在电加热层外 部的相变储能层吸收， 蓄电池工作、 电加热层发热产生的热量被储存后， 能在低温启动的时 候重新使用， 也能够保证蓄电池的工作温度恒定在2030内， 同时也能够避免低温环境下 带来的续航里程缩短； 寒区低温环境中， 超级电容放电加热蓄电池， 蓄电池启动工作； 由于蓄电池工作时候自 然发热， 由于相变材料的相变储热性能， 以及棉布层的保温性能， 在蓄电池短时间暂停工作 时候， 使得蓄电池保持在能正常工作的温度范围， 此时再次启动蓄电池， 就不需再通过超级 权利要求书 2/3 页 3 CN 1。

14、11864136 A 3 电容给电加热层加热， 以节省超级电容的电能； 当蓄电池长时间停止工作， 再次启动超级电 容给电加热层加热， 重复上述低温环境下的启动过程； 待蓄电池启动后， 若超级电容不是满 电量状态， 控制器控制第二DC/DC变换器通过直流母线给超级电容充电； （2） 在常温下的启动过程是： 在常温环境下， 蓄电池容量即蓄电池所能提供的电能为正 常状态， 在此环境中， 蓄电池的电解液粘度、 电解液中离子扩散的速度都在正常情况下， 故 不需要经过超级电容给加热电阻丝加热来提升蓄电池的活性， 直接通过蓄电池的开关来控 制蓄电池的开启与关闭； 包覆在电加热层外部的相变材料吸收由于蓄电池工。

15、作产生的热量， 使蓄电池受热均 匀， 并有利于散热； （3） 在高温下的启动过程是： 在高温环境下， 蓄电池电池容量即蓄电池所能提供的电能 为正常状态， 在此环境中， 蓄电池的电解液粘度、 电解液中离子扩散的速度都在正常情况 下， 故不需要经过超级电容给电加热层通电来提升蓄电池的活性， 直接通过蓄电池的开关 来控制蓄电池的开启与关闭； 包覆在电加热层外部的相变储能层吸收由于蓄电池工作产生 的热量， 防止蓄电池过热来保证安全。 10.根据权利要求9所述的低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置的使用方法， 其特 征在于： 在使用时候， 蓄电池工作在寒区和非寒区状态在时间上不是立即切换的； 于是， 在。

16、寒区 工作时候， 位于装置外部的水箱中没有水， 包覆在相变储能层外部的棉布层干燥， 有利于保 温； 在非寒区工作时候， 位于装置外部的水箱中有水， 包覆在相变储能层外部的棉布层湿 润， 有利于散热； 在常温环境下， 位于装置外部的水箱中没有水， 包覆在相变储能层外部的棉布层干燥， 有利于保温； 在高温环境下， 位于装置外部的水箱中充满水， 位于水箱出水孔处的记忆合金由于温 度的升高而自然展开， 恢复原状， 露出出水孔， 水箱中的水通过出水孔流入棉布层， 棉布层 吸水后， 由于相变储能层温度的升高， 棉布层中的水蒸发， 水蒸发吸热， 起到给蓄电池散热 的作用。 权利要求书 3/3 页 4 CN 。

17、111864136 A 4 一种低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置及使用方法 技术领域 0001 本发明涉及蓄电池的启动装置， 具体是一种低温启动与温度调节的复合蓄电池组 装置及其使用方法。 背景技术 0002 储能技术专业学科发展行动计划 （20202024年） 文件指出 “储能技术在促进能 源生产消费、 开放共享、 灵活交易、 协同发展， 推动能源革命和能源新业态发展方面发挥着 至关重要的作用。 储能产业和储能技术作为新能源发展的核心支撑， 覆盖电源侧、 电网侧、 用户侧、 居民侧以及社会化功能性储能设施等多方面需求” 。 0003 蓄电池是重要的储能元件， 近年来随着蓄电池技术的飞速发。

18、展以及在电子设备、 工业应用电动汽车等领域得到了广泛的应用， 对蓄电池的性能要求越来越高， 但是在蓄电 池处于低温环境时， 电池出现放电容量衰减、 放电电压下降等现象； 当蓄电池处于高温情况 时， 由于环境温度的上升和蓄电池的散热导致蓄电池耗电过快等问题。 当外界温度和蓄电 池电解液温度降低时， 蓄电池的内电阻和电解液的粘度都增加， 蓄电池电化学反应速度放 慢， 电解液也很难深入极板内层， 造成蓄电池放电时极板内层的活性物质不能充分利用， 使 蓄电池实际的输出容量减小， 导致在低温环境时， 蓄电池启动容量不足； 当外界温度和蓄电 池电解液温度升高时， 由于蓄电池散热以及车辆本身温度的增加而导致。

19、的温度高情况， 需 妥善处理低温下保温和高温下散热的矛盾。 0004 其次， 有源的温度开关在低温下也存在不能正常工作的情况， 所以我们使用无源 的记忆合金， 根据温度的变化而自然改变其形状， 实现开关的切换； 为了妥善处理其低温下保温和高温下散热的矛盾， 我们提出一种低温启动与温度调节 的复合蓄电池组装置及其使用方法。 发明内容 0005 本发明的主要目的在于提供一种低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置及其 使用方法。 0006 本发明在寒区低温环境下利用超级电容的低温启动特性给电加热层的加热电阻 丝通电， 通电后的电阻丝散发的热量， 使位于电加热层内部的蓄电池组温度升高， 实现蓄电 池组的。

20、低温启动， 由于蓄电池工作时候自然发热， 同时利用相变储能模块的储热性能以及 棉布层的保温特性进行储热保温， 在蓄电池短时间停止工作时对蓄电池保温， 不启动超级 电容节省其电能， 在蓄电池长时间停止工作时启动超级电容， 重复上述过程， 实现蓄电池低 温启动； 在非寒区的工作情况下， 利用相变储能模块的吸热性能以及加水的棉布层蒸发吸 热和百叶窗散热。 0007 为实现上述目的， 本发明采取如下方案： 一种低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置， 包括蓄电池模块、 控制模块、 超级电容 模块、 电加热层、 相变储能层、 棉布层、 水箱、 壳体； 说明书 1/7 页 5 CN 111864136 A 。

21、5 所述一种低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置， 蓄电池模块、 控制模块和超级电 容模块位于装置的最内层， 从最内层往外依次安装有电加热层、 相变储能层， 相变储能层外 部敷设有棉布层， 棉布层的外层由壳体包覆， 壳体外侧包覆有百叶窗； 所述百叶窗除水箱所在处不包覆外， 其余各处皆有百叶窗包覆； 所述电加热层、 相变储能层、 棉布层包覆最内层的蓄电池模块、 控制模块、 超级电容模 块， 超级电容模块的一侧紧靠水箱， 上述各层与水箱一起由壳体包覆； 所述控制模块内部安装有第一DC/DC变换器、 第二DC/DC变换器、 第三DC/DC变换器、 第 四DC/DC变换器、 控制器、 总开关、 第一温。

22、度开关、 第二温度开关； 所述总开关为双刀单掷开关 （即按下总开关两条线路同时接通） ， 第一温度开关为由记 忆合金构成的单刀双掷开关， 第二温度开关为由记忆合金构成的单刀单掷开关； 所述第一DC/DC变换器的一端通过引线连接到蓄电池， 另一端通过引线连接到直流母 线； 第二DC/DC变换器的一端通过引线连接到超级电容， 另一端由第一温度开关分为两个支 路， 第一温度开关的B触点通过引线连接到直流母线， 第一温度开关的C触点通过引线连接 到总开关的一端， 总开关的另一端通过引线连接到电加热层的一端， 电加热层的另一端通 过引线连接到地； 第三DC/DC变换器的一端通过引线连接到总开关的一端， 。

23、总开关的另一端 通过导线与第二温度开关的B触点连接， 第二温度开关的A触点通过引线连接超级电容模 块， 第三DC/DC变换器的另一端通过引线连接控制器； 第四DC/DC变换器的一端通过引线连 接直流母线， 另一端通过引线连接到控制器； 所述低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置的第一DC/DC变换器、 第二DC/DC变换 器、 第三DC/DC变换器、 第四DC/DC变换器皆通过引线连接到控制器， 第一DC/DC变换器通过 控制器来控制蓄电池的充电与放电； 第二DC/DC变换器通过控制器来控制超级电容的充电； 第三DC/DC变换器通过控制器控制超级电容的放电； 第四DC/DC变换器用于给控制器供电。

24、； 所述第一DC/DC变换器、 第二DC/DC变换器为双向DC/DC变换器， 第三DC/DC变换器、 第四 DC/DC变换器为单向DC/DC变换器； 所述一种低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置， 控制模块内部安装的由记忆合金 构成的第一温度开关、 第二温度开关具有记忆功能， 由记忆合金构成的第一温度开关在低 温情况下处于收缩状态， 收缩状态下， 第一温度开关置于电加热层所在支路； 在温度升高 时， 由记忆合金构成的单刀双掷开关因为 “记忆” 功能而自然展开， 恢复原状， 置于连接直流 母线的支路上； 由记忆合金构成的第二温度开关开关在低温下处于收缩状态， 收缩状态下 第二温度开关闭合， 温度。

25、升高时， 此单刀单掷开关恢复原状， 开关断开； 所述一种低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置控制模块内部的由记忆合金构成 的第一温度开关、 第二温度开关处于同一温度下， 故其同时处于收缩状态、 同时恢复原状 （低温状态下， 第一温度开关的第一记忆合金接触第一温度开关的C触点， 即通过总开关连 接到电加热层； 第二温度开关的第二记忆合金接触第二温度开关的B触点， 即通过总开关与 第三DC/DC变换器连接到控制器） ； 总开关在按下后， 总开关所在的两条支路被接通， 其中一 条支路为超级电容模块、 第二DC/DC模块、 第一温度开关C触点、 电加热层、 地， 另一条支路为 超级电容第二温度开关B触。

26、点、 第三DC/DC模块、 控制器； 所述一种低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置的启动过程分以下三种情况说明； （1） 在低温下的启动过程是： 开启总开关 （总开关所在的两条支路都接通） ， 由于处于低 说明书 2/7 页 6 CN 111864136 A 6 温状态， 由记忆合金构成的第二温度开关的第二记忆合金接通第二温度开关B触点， 第一温 度开关的第一记忆合金接通第一温度开关的C触点 （即通过总开关与电加热层导通） ， 超级 电容给控制器供电后， 控制第二DC/DC变换器实现超级电容的放电而给电加热层的供电， 电 加热层通电后散发出热量， 使位于电加热层内部的蓄电池温度升高， 蓄电池电。

27、解液粘度减 小， 导致电解液中离子扩散速度增大， 蓄电池电化学反应速度加快， 使蓄电池输出容量增 大； 随着蓄电池的正常运行， 装置内部温度升高， 导致第一、 第二温度开关的第一、 第二记忆 合金由于 “记忆” 功能而自然展开， 恢复原状 （即第二温度开关的第二记忆合金与第二温度 开关的B触点不接通； 第一温度开关的第一记忆合金接通第一温度开关的B触点） ， 在超级电 容电量减少时， 通过控制模块的控制器控制第二DC/DC变换器通过直流母线给超级电容充 电； 在蓄电池启动过程中由于电加热层发热、 蓄电池工作散热所生成的热量由包覆在电加 热层外部的相变储能层吸收， 蓄电池工作、 电加热层发热产生。

28、的热量被储存后， 可以在低温 启动的时候重新使用， 也能够保证蓄电池的工作温度恒定在一个合适的范围内， 同时也能 够避免低温环境下带来的续航里程缩短； 具体在使用时候， 蓄电池工作在寒区和非寒区状态在时间上不是立即切换的； 于是， 在 寒区工作时候， 位于装置外部的水箱中没有水， 包覆在相变储能层外部的棉布层干燥， 有利 于保温； 在非寒区工作时候， 位于装置外部的水箱中有水， 包覆在相变储能层外部的棉布层 湿润， 有利于散热； 寒区低温环境中， 超级电容放电加热蓄电池， 蓄电池启动工作； 由于蓄电池工作时候自 然发热， 由于相变材料的相变储热性能， 以及棉布层的保温性能， 在蓄电池段时间暂停。

29、工作 时候， 使得蓄电池保持在可以正常工作的温度范围， 此时再次启动蓄电池， 就不需在通过超 级电容给电加热层加热， 以节省超级电容的电能； 当蓄电池长时间停止工作， 再次启动时候 由于储能层和棉布层的热量耗散， 此时启动超级电容给加热层加热， 重复上述低温环境下 的启动过程； 待蓄电池启动后， 若超级电容不是满电量状态， 控制器控制第二DC/DC变换器 通过直流母线给超级电容充电； （2） 常温下的启动过程是： 在常温环境下， 蓄电池容量即蓄电池所能提供的电能为正常 状态， 在此环境中， 蓄电池的电解液粘度、 电解液中离子扩散的速度都在正常情况下， 故不 需要经过超级电容给加热电阻丝加热来提。

30、升蓄电池的活性， 直接通过蓄电池的开关来控制 蓄电池的开启与关闭； 包覆在电加热层外部的相变材料吸收由于蓄电池工作产生的热量， 使蓄电池受热均 匀， 并有利于散热； 在常温环境下， 位于装置外部的水箱中没有水， 包覆在相变储能层外部的棉布层干燥， 有利于保温； （3） 在高温下的启动过程是： 在高温环境下， 蓄电池电池容量即蓄电池所能提供的电能 为正常状态， 在此环境中， 蓄电池的电解液粘度、 电解液中离子扩散的速度都在正常情况 下， 故不需要经过超级电容给电加热层通电来提升蓄电池的活性， 直接通过蓄电池的开关 来控制蓄电池的开启与关闭； 包覆在电加热层外部的相变储能层吸收由于蓄电池工作产生 。

31、的热量， 防止蓄电池过热来保证安全， 防止蓄电池过热来保证安全； 同时在高温环境下， 位于装置外部的水箱中充满水， 位于水箱出水孔处的记忆合金由 于温度的升高而自然展开， 恢复原状， 露出出水孔， 水箱中的水通过出水孔流入棉布层， 棉 说明书 3/7 页 7 CN 111864136 A 7 布层吸水后， 由于相变储能层温度的升高， 棉布层中的水蒸发， 水蒸发吸热， 起到给蓄电池 散热的作用； 所述相变储能层相变温度在2030之间， 保证在低温环境下使蓄电池处于正常工作 温度； 在常温以及高温下能有效的降低由于蓄电池散热而导致的装置内部温度过高问题； 本发明利用相变材料， 通过固-液/液-固相。

32、变过程中的吸热、 放热特性来对蓄电池进行 保温、 散热； 本发明通过无源的记忆合金作为温度开关， 避免了在低温环境下由于电源供电问题导 致的有源温度开关无法正常工作的缺陷； 本发明中的棉布层， 采用毛巾、 棉布等保温易吸水的材料， 在低温环境下， 棉布层干燥， 起到保温作用； 在常温环境下， 使蓄电池受热均匀， 并有利于散热； 在高温环境下， 由于水箱 中的水通过出水孔流入棉布层， 棉布层吸水后， 通过水的蒸发吸热来对蓄电池进行有效的 散热； 本发明利用超级电容的低温特性， 超级电容拥有在-40+70温度范围内正常工作的 特性， 并可以起到保护蓄电池、 延长蓄电池使用寿命的作用； 与现有技术相。

33、比， 本发明具有如下有益效果： （1） 利用无源的记忆合金作为温度开关来控制超级电容模块与直流母线、 加热电阻丝 的通断， 避免了温度传感器及其电路等有源器件在低温环境下因电源无法启动导致不能正 常工作的问题； （2） 利用相变材料的固-液相变吸热、 液-固相变放热特性， 充分吸收蓄电池正常工作过 程中的散热， 在短暂停机过程中保温； （3） 利用毛巾、 棉布等保温易吸水的材料在干燥情况下的保温、 湿润情况下的水蒸发散 热特性来保证装置工作在正常温度。 0008 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 。

34、下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以 根据这些附图获得其他的附图。 附图说明 0009 图1是本发明装置的三维视图； 图2是装置内部透视图； 图3是控制模块结构框图； 图4是第一温度开关的示意图； 图5是第二温度开关的示意图； 图中1-蓄电池、 2-控制模块、 3-超级电容、 4-电加热层、 5-相变储能层、 6-棉布层、 7-水 箱、 8-壳体、 9-百叶窗、 10a-水箱进水口、 10b-水箱出水口、 11a-蓄电池充电口、 11b-蓄电池 放电口、 12a-第一DC/DC变换器、 12b-第二DC/DC变换器、 。

35、12c-第三DC/DC变换器、 12d-第四 DC/DC变换器、 13-控制器、 14a-第一记忆合金、 14b-第二记忆合金、 15-直流母线、 S1-总开 关、 S2-第一温度开关、 S3-第二温度开关、 S2a-第一温度开关的A触点、 S2b-第一温度开关的 B触点、 S2c-第一温度开关的C触点、 S3a-第二温度开关的A触点、 S3b-第二温度开关的B触 说明书 4/7 页 8 CN 111864136 A 8 点。 具体实施方式 0010 为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将对本发明的技术方案进行 详细的描述。 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不。

36、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的前提下所得到的所有 其它实施方式， 都属于本发明所保护的范围。 0011 下面结合附图对本发明所述的一种低温启动与高低温温度调节的复合蓄电池组 装置及使用方法进行详细的说明。 0012 如图1至图5所示， 装置整体呈箱体状， 从内到外分为五层， 第一层有三个部分， 从 右至左依次为蓄电池1、 控制模块2、 超级电容3， 第二层为电加热层4， 第三层为相变储能层 5， 第四层为棉布层6， 第五层为壳体8； 所述第二层电加热层4、 第三层相变储能层5、 第四层棉布层6三面包覆最内层的蓄电池 1、 控制模块2、 超级。

37、电容3， 靠近第一层的超级电容3左壁安装有水箱7， 水箱7左壁安装有水 箱进水口10a、 水箱出水口10b， 水箱进水口10a、 水箱出水口10b用于给水箱7充水和放水； 蓄电池1右壁有充电口/放电口， 蓄电池1的充电口/放电口通过对应的充电/放电通道 贯穿电加热层4、 相变储能层5、 棉布层6、 壳体8后， 连接至位于壳体8右壁的蓄电池充电口 11a/蓄电池放电口11b， 并通过蓄电池充电口11a给蓄电池1充电， 通过蓄电池放电口11b连 接至负载， 供负载工作； 所述一种低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置， 在高温情况下， 利用相变储能层5 的吸热以及棉布层6中的棉布、 毛巾等材料吸水后。

38、， 水蒸发散热的特性给装置散热， 保证蓄 电池1工作在正常的工作温度范围内； 所述蓄电池可以选择常用的锂离子电池、 镍氢电池、 镍镉电池、 铅酸电池； 所述百叶窗9安装与壳体8上， 在冬季等低温环境下， 百叶窗9关闭， 增加装置的保温性 能； 在环境温度较高的夏天， 百叶窗9开启， 便于棉布层6的水蒸发散热以及装置的热交换； 所述相变储能层5可以选择复合相变储能材料， 要保证相变材料的相变温度处于2030 ， 可以保证在低温环境下， 由于电加热层4、 蓄电池1的工作产生的热量由相变储能层5吸 收， 并把装置内部的温度稳定在蓄电池工作的正常温度范围内； 在高温情况下， 也保证蓄电 池1工作在正常。

39、温度范围内； 所述相变储能层5中的相变材料可以选择20的无机相变恒温材料(PCM-20)， 含有质 量比32的六水氯化钙、 5的丙三醇、 4.5的过硫酸钾、 4的甲基丙烯酸羟乙酯、 6.2 的丙烯酸、 2.8的氯化钠和45.5的水等； 优选地， 电加热层4可以选用常用的加热电阻丝来完成电加热层4的功能； 优选地， 棉布层6可以选用棉布、 毛巾等在干燥时保温， 吸水性强的材料， 但并不局限于 棉布、 毛巾。 0013 控制模块2内部右侧安装有第一DC/DC变换器12a和第二DC/DC变换器12b、 左侧安 装有第三DC/DC变换器12c和第四DC/DC变换器12d、 中部安装有控制器13， 第一。

40、DC/DC变换器 12a的一端通过引线连接到蓄电池1， 另一端通过引线连接到直流母线15； 第二DC/DC变换器 12b的一端通过引线连接到超级电容3， 另一端由第一温度开关S2分为两个支路， 第一温度 说明书 5/7 页 9 CN 111864136 A 9 开关的B触点S2b通过引线连接到直流母线15， 第一温度开关的C触点S2c通过引线连接到总 开关S1的一端， 总开关S1的另一端通过引线连接到电加热层4的一端， 电加热层4的另一端 通过引线连接到地； 第三DC/DC变换器12c的一端通过引线连接到总开关S1的一端， 总开关 S1的另一端通过导线与第二温度开关的B触点S3b， 第二温度开。

41、关的A触点S3a通过引线连接 超级电容3， 第三DC/DC变换器12c的另一端通过引线连接到控制器13； 第四DC/DC变换器12d 的一端通过引线连接直流母线15， 另一端通过引线连接到控制器13； 所述第一温度开关S2是由第一记忆合金14a构成的单刀双掷开关， 在低温环境下， 第一 温度开关S2处于收缩状态， 收缩状态下， 第一温度开关S2的第一记忆合金14a接触第一温度 开关的C触点S2c， 在总开关S1按下的情况下， 超级电容3、 第二DC/DC变换器12b与电加热层4 之间导通， 超级电容3给电加热层4供电， 电加热层4发热， 产生热量来提高蓄电池1的活性， 使蓄电池1可以正常工作；。

42、 在常温以及高温情况下， 第一温度开关S2由于第一记忆合金14a 的 “记忆” 功能而自然展开， 第一温度开关S2的第一记忆合金14a接触第一温度开关的B触点 S2b， 此时， 超级电容3、 第二DC/DC变换器12b与直流母线15之间导通， 当超级电容3电量不 满， 控制器13发出信号控制第二DC/DC变换器12b通过直流母线15给超级电容3充电； 第二温 度开关S3是由第二记忆合金14b构成的单刀单掷开关， 在低温环境下， 第二温度开关S3的第 二记忆合金14b处于收缩状态， 收缩状态下， 第二温度开关S3的第二记忆合金14b接触第二 温度开关的B触点， 在总开关S1按下的情况下， 超级电。

43、容3、 第一DC/DC变换器12a与控制器13 导通， 超级电容3通过第三DC/DC变换器12c给控制器13供电； 所述总开关S1为双刀单掷开关 （即按下总开关两条线路同时接通） ； 上述低温启动与温度调节的复合蓄电池组装置的启动过程分以下三种情况说明； （1） 在低温下的启动过程是： 开启总开关S1 （即总开关S1所在的两条支路都接通） ， 由于 处于低温状态， 由记忆合金构成的第二温度开关S3的第二记忆合金14b接通第二温度开关B 触点S3b， 第一温度开关S2的第一记忆合金14a接通第一温度开关的C触点S2c （即通过总开 关S1与电加热层4导通） ， 超级电容3给控制器13供电后， 控。

44、制第二DC/DC变换器12b实现超级 电容3的放电而引起电加热层4的加热电阻丝的工作， 加热电阻丝通电后散发出热量， 使位 于电加热层4内的蓄电池1温度升高， 蓄电池1电解液粘度减小， 导致电解液中离子扩散速度 增大， 蓄电池1电化学反应速度加快， 使蓄电池1输出容量增大； 随着蓄电池1的正常运行， 装 置内部温度升高， 导致第一温度开关S2、 第二温度开关S3的第一记忆合金14a、 第二记忆合 金14b由于 “记忆” 功能而自然展开， 恢复原状 （即第二温度开关S3的第二记忆合金14b与第 二温度开关的B触点S3b不接通； 第一温度开关S2的第一记忆合金14a接通第一温度开关的B 触点S2b。

45、） ， 在超级电容3电量减少时， 通过控制模块2的控制器13控制第二DC/DC变换器12b 通过直流母线15给超级电容3充电； 在蓄电池1启动过程中由于电加热层4的加热电阻丝发 热、 蓄电池1工作散热所生成的热量由包覆在电加热层4外部的相变储能层5吸收， 蓄电池1 工作、 电加热层4发热产生的热量被储存后， 可以在低温启动的时候重新使用， 也能够保证 蓄电池1的工作温度恒定在一个合适的范围内， 并保证电池温度的一致性， 同时也能够避免 低温环境下带来的续航里程缩短； 同时在低温环境下， 位于装置外部的水箱中没有水， 包覆在相变储能层5外部的棉布层 6干燥， 有利于保温； 低温环境中， 蓄电池1。

46、工作一定时间后停止， 由于相变储能层5的相变储热性能， 以及棉 说明书 6/7 页 10 CN 111864136 A 10 布层6的保温性能， 使得蓄电池1保持在可以正常工作的温度范围， 此时再次启动蓄电池1， 就不需在通过超级电容3给电加热层4加热， 若超级电容3不是满电量状态， 控制器13控制第 二DC/DC变换器12b通过直流母线15给超级电容3充电； 当下次使用距上次使用时间过长时， 相变储能层5所储存的热量散发， 蓄电池1恢复低温状态， 此时启动， 重复上述低温环境下的 启动过程； （2） 常温下的启动过程是： 在常温环境下， 蓄电池1容量即蓄电池所能提供的电能为正 常状态， 在此。

47、环境中， 蓄电池1的电解液粘度、 电解液中离子扩散的速度都在正常情况下， 故 不需要经过超级电容3给电加热层4加热来提升蓄电池1的活性， 直接通过蓄电池1的开关来 控制蓄电池1的开启与关闭； 包覆在电加热层4外部的相变储能层5吸收由于蓄电池1工作产生的热量， 使蓄电池1受 热均匀， 并有利于散热； 在常温环境下， 位于装置外部的水箱7中没有水， 包覆在相变储能层5外部的棉布层6干 燥， 有利于保温； （3） 在高温下的启动过程是： 在高温环境下， 蓄电池1电池容量即蓄电池1所能提供的电 能为正常状态， 在此环境中， 蓄电池1的电解液粘度、 电解液中离子扩散的速度都在正常情 况下， 故不需要经过。

48、超级电容3给电加热层4的加热电阻丝通电来提升蓄电池1的活性， 直接 通过蓄电池1的开关来控制蓄电池1的开启与关闭； 包覆在电加热层4外部的相变储能层5吸 收由于蓄电池1工作产生的热量， 防止蓄电池1过热来保证安全； 同时在高温环境下， 位于装置外部的水箱7中充满水， 位于水箱出水孔口10b的记忆合 金由于温度的升高而自然展开， 恢复原状， 露出出水孔， 水箱7中的水通过出水孔流入棉布 层6， 棉布层6吸水后， 由于相变储能层5温度的升高， 棉布层6中的水蒸发， 水蒸发吸热， 起到 给蓄电池1散热的作用； 所述水箱7在寒区等低温环境下， 处于没有水的状态； 当工作在非寒区时候， 通过水箱 进水口。

49、10a给水箱7住满水， 在装置运行过程中， 由于蓄电池1散热、 环境温度升高等问题导 致的装置温度高会使得水箱出水口10b处的由记忆合金构成的温度开关展开， 露出水箱出 水口10b， 使得水箱7水箱中的水流入棉布层6， 棉布层6中的棉布、 毛巾等材料吸水性强， 吸 水后由于水的蒸发散热来给装置散热。 0014 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。 本行业技术人 员应该了解， 本发明不受上述实施例的限制， 上述实施例和说明书中描述的知识本发明的 原理， 在不脱离本发明精神和范围的前提下， 本发明还会有各种应用和改进， 这些应用和改 进都落入要求保护的本发明范围内。 本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物 界定。 说明书 7/7 页 11 CN 111864136 A 11 图1 图2 说明书附图 1/3 页 12 CN 111864136 A 12 图3 图4 说明书附图 2/3 页 13 CN 111864136 A 13 图5 说明书附图 3/3 页 14 CN 111864136 A 14 。