一种低温条件的环境监测用锂电池电源供电组件及方法与流程

本发明涉及锂电池应用，尤其涉及一种低温条件的环境监测用锂电池电源供电组件及方法。

背景技术：

1、电池在冬天容量减少，主要是因为低温环境对电池内部的化学反应产生影响。在低温环境下，电解液的黏稠度增大，内阻变大，电化学反应不充分，导致电池容量降低。此外，低温还会影响电池内部的锂离子扩散，使得电池的充放电性能下降。比如粗略估计零下四十度和零上二十度相比，电池容量下降约50%。

2、为了防止电池受低温影响而导致容量下降，常规方式一般都是直接在电池箱上增加隔热保温层，或者通过电热结构，对电池进行加热。

3、现有对比文件1（cn106654463a）公开了一种锂电池在低温下的保温方法及保温装置，智能温控系统检测锂电池的环境温度，并设定温度的上限值和下限值；当所述锂电池的环境温度低于所述下限值时，所述智能温控系统通过电加热的方式给所述锂电池的加热层加热；当所述锂电池的环境温度达到所述上限值时，所述智能温控系统停止给所述锂电池的加热层加热，使所述锂电池的温度保持在设定范围内，实现外界环境低温下的正常充放电。本发明所述的锂电池在低温下的保温方法及保温装置，能实时检测并调控锂电池的内部环境温度，使锂电池能够在外部环境较低的温度下实现正常的充放电功能，扩大了使用范围。

4、直接采用较厚规格的保温层，虽然一定程度上让电池产生的热量“抵御”了低温环境带来的影响，但在外界温度升高，电池本身产热较多，却不利于电池散热，因此，对一些昼夜温差较大的户外环境进行检测时，电池保温层不能采用较厚的规格。

5、而采用电热方式对电池进行加热，当只有电池本身作为电源方式提供电能时，直接损耗的就是电池本身的电量。

6、面对上述加厚保温层在受到外界环境温度变化时产生的矛盾问题以及低温环境下过多消耗电池本身电能的问题，如何有效解决，成为需要锂电池在复杂环境使用过程中需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种低温条件的环境监测用锂电池电源供电组件及方法，从而在进一步减少了低温环境下通过电池本身电能进行产热所消耗的电能，也实现了高温环境下的高效热量吸收、外排。

2、为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明提供一种低温条件的环境监测用锂电池电源供电组件，锂电池电源供电组件包括电池金属外壳、位于电池金属外壳内围的橡胶内衬框、套装在橡胶内衬框内围的第一金属框、套装在第一金属框内围的第二金属框、位于第一金属框与第二金属框之间的液腔、装载在第二金属框内围的锂电池组，第一金属框内壁贴设有弹性橡胶层。

4、锂电池电源供电组件还包括安装在第一金属框、第二金属框、锂电池组上侧的金属隔板，金属隔板上方配置pcb板、安装在电池金属外壳上侧开口位置处的隔热密封盖、位于金属隔板与隔热密封盖之间的内热腔。

5、金属隔板包括横盖板、位于横盖板下侧且插入液腔中的多个导热片、开设在横盖板底侧面的内侧卡圈槽和外侧卡圈槽、安装在内侧卡圈槽中的内侧密封垫圈、安装在外侧卡圈槽中的外侧密封垫圈。内侧卡圈槽位于导热片一侧，外侧卡圈槽位于导热片另一侧，第二金属框上侧端插装在内侧卡圈槽位置处，第一金属框上侧端插装在外侧卡圈槽位置处。隔热密封盖设有多组由竖通槽、位于竖通槽上方的锥形槽组合而成的竖直贯通结构。

6、锂电池电源供电组件还包括处于内热腔的排热机构，排热机构包括固定安装在隔热密封盖底侧面的金属管、位于金属管内腔的活塞、与活塞连接并活动穿过竖通槽的导杆、连接在导杆上侧端并活动安装在锥形槽位置处的锥形封堵块。

7、金属管底侧面与金属隔板的横盖板上侧面挤压接触，金属管内腔分为位于活塞下方的内气腔、位于活塞上方的排热气腔，金属管环侧开设有多个连通排热气腔与内热腔的连通气孔，导杆套设有位于活塞与隔热密封盖之间的张力弹簧。

8、作为本发明组件结构的优选技术方案：电池金属外壳内围设有挡位圈板、位于挡位圈板下方的内衬槽，橡胶内衬框安装在内衬槽位置处。

9、作为本发明组件结构的优选技术方案：第二金属框底部设有多个与第一金属框内围底侧表面接触的限位支撑凸起。

10、作为本发明组件结构的优选技术方案：金属隔板的横盖板底侧面还设有用于固定锂电池组位置的电池限位凸起，电池限位凸起贴设有与锂电池组挤压接触的挤压接触垫圈。

11、作为本发明组件结构的优选技术方案：竖通槽为圆柱形槽，竖通槽直径尺寸da≥2倍的导杆杆直径尺寸dc。

12、作为本发明组件结构的优选技术方案：金属管环侧面上侧端设有多个安装支板，安装支板固定安装在隔热密封盖底侧面。

13、作为本发明组件结构的优选技术方案：隔热密封盖还配置有一负压气嘴，当内热腔气压低于外界环境气压时，负压气嘴打开，外界环境气流进入内热腔。

14、本发明提供一种低温条件的环境监测用锂电池电源供电组件的安装使用方法，包括以下步骤：

15、s1.安装锂电池电源供电组件时，将电池金属外壳置于水平安装台面，橡胶内衬框、第一金属框、第二金属框依次安装完成后，向液腔中注入定量的常温水，然后放置好金属隔板与锂电池组的组合结构，将金属隔板的导热片插入液腔，将金属隔板的内侧卡圈槽对准第二金属框上侧端，将金属隔板的外侧卡圈槽对准第一金属框上侧端，然后安装隔热密封盖与排热机构的组合结构，使金属管挤压限制住金属隔板的横盖板。

16、s2.夜间外界环境温度降低时，橡胶内衬框、隔热密封盖一定程度阻隔外界低温环境。

17、s2.1.受外界低温环境影响，第一金属框对外释放热量，金属隔板对外释放热量，液腔中的液态水向第一金属框、金属隔板传递热量，衰减第一金属框、金属隔板温度降低的趋势。

18、s2.2.当液腔中的水开始结冰时，主动产生热量，进一步衰减第一金属框、金属隔板温度降低的趋势。

19、s3.白天外界环境温度升高时，橡胶内衬框、隔热密封盖一定程度阻隔外界高温环境。

20、s3.1.锂电池组使用过程中持续产热，第二金属框、金属隔板吸收锂电池组发出的热量，液腔中的水吸收热量，衰减第二金属框、金属隔板温度升高的趋势。

21、s3.2.金属隔板的横盖板向内热腔释放热量，金属管同时受到金属隔板的横盖板、内热腔释放的热量影响，金属管的内气腔受热膨胀，推动活塞上移，锥形封堵块与锥形槽分离，内热腔中的热量经连通气孔、排热气腔、竖通槽、锥形槽排出到外界。

22、与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

23、本发明通过在电池金属外壳内围配置橡胶内衬框，并配置隔热密封盖，大幅度阻隔夜间低温环境，并设计第一金属框、第二金属框的方式形成液腔，在外界环境为低温时，液腔中的水阻隔、衰减第一金属框向内部传递的温度，在外界环境为高温时，液腔中的水吸收、衰减第二金属框、金属隔板上吸收的锂电池组释放的热量，同时在金属隔板、内热腔区域设计排热机构，在温度过高时，实现内热腔直接对外排热，从而在进一步减少了低温环境下通过电池本身电能进行产热所消耗的电能，也实现了高温环境下的高效热量吸收、外排。