專利名稱：蓄電池恒溫箱及其控溫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種恒溫箱及其控溫方法，具體的說是一種蓄電池恒 溫箱及其控溫方法。
背景技術(shù)：
目前移動通信基站、不間斷電源等所用的蓄電池組通常安裝在普 通的金屬機柜或開敞的機架內(nèi)。普通蓄電池需工作在一定的溫度范圍 內(nèi)，超出規(guī)定的工作溫度將會造成蓄電池的容量減小和使用壽命的降 低，極大影響主機設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。為保證蓄電池組的正常工 作，通常在機房安裝空氣調(diào)節(jié)設(shè)備以提供溫度相對恒定的工作環(huán)境， 滿足蓄電池組和其他設(shè)備的需要。
由于蓄電池組和其他設(shè)備的安裝需要較大空間，需配備較大功率 的空氣調(diào)節(jié)設(shè)備，同時大尺寸的機房也需投入較多的費用進行隔熱和 保溫處理。相對于蓄電池組，移動通信基站、不間斷電源等系統(tǒng)中的 其他設(shè)備的工作溫度范圍較寬，即可以在比蓄電池工作溫度范圍上限 更高的溫度和比蓄電池工作溫度范圍下限更低的溫度工作。因此在蓄 電池的應(yīng)用領(lǐng)域中，如果能將蓄電池組放入由計算機控制、自動恒溫 的蓄電池恒溫箱，就可用在較小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)溫度的方式來滿足設(shè)備對 使用環(huán)境溫度的要求，同時也可減少隔熱和保溫處理的費用，又能降 低熱量通過保溫隔熱層的流失，大大節(jié)約能源，將具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點， 提出一種用于移動通信基站、不間斷電源等，具有自動控制溫度調(diào)節(jié)功能，節(jié)能安全，操作方便的蓄電池恒溫箱及其控溫方法。
本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是蓄電池恒溫箱，包括用 于安裝蓄電池的箱體、制冷制熱組件和控制器，制冷制熱組件設(shè)在箱 體內(nèi)，控制器安裝在制冷制熱組件上，并與制冷制熱組件相連，箱體 內(nèi)外都設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器與控制器相連，制冷制熱組件包 括箱外風(fēng)道、箱內(nèi)風(fēng)道、箱外風(fēng)道散熱器、箱內(nèi)風(fēng)道散熱器、進風(fēng)風(fēng) 門、出風(fēng)風(fēng)門、箱外風(fēng)道通風(fēng)機、箱內(nèi)風(fēng)道通風(fēng)機、冷熱隔板和半導(dǎo) 體制冷制熱器，半導(dǎo)體制冷制熱器設(shè)在箱外風(fēng)道和箱內(nèi)風(fēng)道之間，其 工作面位于箱外風(fēng)道和箱內(nèi)風(fēng)道內(nèi)，箱外風(fēng)道內(nèi)設(shè)有箱外風(fēng)道散熱 器，箱內(nèi)風(fēng)道內(nèi)設(shè)有箱內(nèi)風(fēng)道散熱器，箱外風(fēng)道的一端設(shè)有進風(fēng)風(fēng)門， 箱外風(fēng)道的另 一端設(shè)有出風(fēng)風(fēng)門，箱外風(fēng)道內(nèi)的一端設(shè)有箱外風(fēng)道通 風(fēng)機，箱內(nèi)風(fēng)道內(nèi)的一端設(shè)有箱內(nèi)風(fēng)道通風(fēng)機。 蓄電池恒溫箱的控溫方法，包括以下步驟
(1) 通過箱內(nèi)溫度傳感器對箱內(nèi)溫度進行檢測；
(2) 判斷檢測到的箱內(nèi)溫度是否高于控制器預(yù)先設(shè)定的恒溫啟動 上限溫度，或是否低于控制器預(yù)先設(shè)定的恒溫啟動下限溫度，若是， 則進行步驟(3域(4)，若否，則返回步驟(l);
(3) 若箱內(nèi)溫度高于控制器預(yù)先設(shè)定的恒溫啟動上限溫度，則將箱 外溫度傳感器檢測到的箱外溫度與控制器預(yù)先設(shè)定的制冷啟動溫度 進行比較，若箱外溫度高于制冷啟動溫度，則控制制冷制熱組件啟動 制冷功能，若箱外溫度低于制冷啟動溫度，則控制制冷制熱組件啟動 通風(fēng)功能，等箱內(nèi)溫度降低到一定范圍時，制冷制熱組件停止工作， 返回步驟(l);
(4) 若箱內(nèi)溫度低于控制器預(yù)先設(shè)定的恒溫啟動下限溫度，則將箱 外溫度傳感器檢測到的箱外溫度與控制器預(yù)先設(shè)定的制熱啟動溫度進行比較，若箱外溫度低于制熱啟動溫度，則控制制冷制熱組件啟動 制熱功能，若箱外溫度高于制熱啟動溫度，則控制制冷制熱組件啟動 通風(fēng)功能，等箱內(nèi)溫度升高到一定范圍時，制冷制熱組件停止工作， 返回步驟(l)。
制冷制熱組件和控制器的電壓輸入端通過DC-DC變換器與蓄電 池電壓輸入出端相連，由蓄電池為制冷制熱組件和控制器提供工作電 壓。箱體由內(nèi)外兩層組成，外層是冷軋薄鋼板層，內(nèi)層是橡塑海棉保 溫隔熱層。
半導(dǎo)體制冷器是根據(jù)熱電效應(yīng)技術(shù)的特點，采用半導(dǎo)體材料熱電 堆來制冷，能夠?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)換為熱能，效率較高。目前制冷器所采 用的半導(dǎo)體材料最主要為碲化鉍，加入不純物經(jīng)過特殊處理而成N 型或P型半導(dǎo)體溫差元件。以市面常見的TEC1-12605為例，其額定 電壓為12v，額定電流為5A,最大溫差可達60攝氏度，外型尺寸 為4 X 4 X 0. 4Cm，重約25克，它的工作特點是一面制冷而一面發(fā) 熱。接通直流電源后，電子由負極(-)出發(fā)，首先經(jīng)過P型半導(dǎo)體， 在此吸收熱量，到了 N型半導(dǎo)體，又將熱量放出，每經(jīng)過一個NP模 組，就有熱量由一邊被送到另外一邊，造成溫差，從而形成冷熱端。
本發(fā)明的優(yōu)點是(l)由于本發(fā)明只為對工作環(huán)境溫度要求較高的 設(shè)備提供溫度調(diào)節(jié)和控制，避免對空間較大的機房提供不必要的溫度 調(diào)節(jié)和控制而造成的能源消耗；(2)本發(fā)明自動檢測箱內(nèi)溫度，控制制 冷制熱組件工作，滿足蓄電池組穩(wěn)定可靠工作的環(huán)境要求；(3)箱體使 用隔熱和保溫功能的材料，使箱體內(nèi)外相對絕熱，節(jié)約能源。另外， 本發(fā)明選用半導(dǎo)體制冷制熱器進行熱交換控制溫度，其具有以下優(yōu) 勢①不需要制冷劑，無污染、清潔衛(wèi)生；②無機械傳動部件，結(jié)構(gòu) 簡單、無噪聲、無磨損、可靠性高；③通過改動工作電流的大小來調(diào)節(jié)制冷(或制熱)速度和制冷(或制熱)溫度，控制靈活； 熱電堆 可以任意排布、大小形狀皆可根據(jù)需要改變；⑤半導(dǎo)體制冷(制熱) 過程中自身所要消耗的能量就很小，跟其他熱交換設(shè)備相比有著很強 的競爭優(yōu)勢。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的電氣原理圖。
圖3是本發(fā)明的控制原理圖。
圖4是本發(fā)明的工作流程圖。
圖5是本發(fā)明的制冷制熱組件結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例一
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如圖l所示，蓄電池恒溫箱，包括用于安裝蓄電池 d的箱體c、制冷制熱組件b和控制器a，制冷制熱組件b設(shè)在箱體c 內(nèi)，控制器a安裝在制冷制熱組件b上，并與制冷制熱組件b相連， 箱體c內(nèi)外都設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器與控制器a相連?？刂破?a和制冷制熱組件b由箱體c內(nèi)的蓄電池組提供所需電能，通過DC-DC (直流-直流)變換器將蓄電池組的電壓變換為滿足控制器a和制冷 制熱組件b需要的工作電壓。箱體c由內(nèi)外兩層組成外層是冷軋薄 鋼板層，內(nèi)層是橡塑海棉保溫隔熱層?？刂破鱝內(nèi)的微型計算機芯片 采集箱內(nèi)外的溫度等參數(shù)，與預(yù)先設(shè)定和儲存的溫度參數(shù)比較、運算， 控制制冷制熱組件b在不同的工作模式運行，達到使蓄電池組在相對 恒溫的環(huán)境穩(wěn)定可靠工作的目的。
圖2是本發(fā)明的電氣原理圖，電氣設(shè)備有箱內(nèi)外溫度傳感器、控 制器、制冷制熱組件以及蓄電池組構(gòu)成，其中蓄電池組即是恒溫箱服務(wù)對象，也是箱內(nèi)外溫度傳感器、控制器、制冷制熱組件等用電設(shè)備 的電源。箱內(nèi)外溫度傳感器將檢測到的溫度傳給控制器，由控制器控 制制冷制熱組件在不同的工作模式運行。
圖3是本發(fā)明的控制原理圖，控制器內(nèi)的微型計算機芯片采集溫 度傳感器檢測到的溫度，控制制冷制熱組件在不同的工作模式運行。 控制器的作用是實現(xiàn)智能化控制，自動運行，將復(fù)雜的過程變?yōu)楹唵?操作，并且安全可靠?？刂破饔捎布蛙浖M成，硬件包括以MCU為 核心的控制電路，軟件采用在線編程的方式寫入MCU，控制器采用快 速插拔連接器與箱體內(nèi)線束相連，連接可靠，控制器也具有顯示面板 反映系統(tǒng)的工作狀態(tài)。
圖4是本發(fā)明的工作流程圖，本發(fā)明蓄電池恒溫箱的控溫方法， 包括以下步驟
(1) 通過箱內(nèi)溫度傳感器對箱內(nèi)溫度進行檢測；
(2) 判斷檢測到的箱內(nèi)溫度是否高于控制器預(yù)先設(shè)定的恒溫啟動 上限溫度，或是否低于控制器預(yù)先設(shè)定的恒溫啟動下限溫度，若是， 則進行步驟(3)或(4)，若否，則返回步驟(l);
(3) 若箱內(nèi)溫度高于控制器預(yù)先設(shè)定的恒溫啟動上限溫度，則將箱 外溫度傳感器檢測到的箱外溫度與控制器預(yù)先設(shè)定的制冷啟動溫度 進行比較，若箱外溫度高于制冷啟動溫度，則控制制冷制熱組件啟動 制冷功能，若箱外溫度低于制冷啟動溫度，則控制制冷制熱組件啟動 通風(fēng)功能，等箱內(nèi)溫度降低到一定范圍時，制冷制熱組件停止工作， 返回步驟(l);
(4) 若箱內(nèi)溫度低于控制器預(yù)先設(shè)定的恒溫啟動下限溫度，則將箱 外溫度傳感器檢測到的箱外溫度與控制器預(yù)先設(shè)定的制熱啟動溫度 進行比較，若箱外溫度低于制熱啟動溫度，則控制制冷制熱組件啟動制熱功能，若箱外溫度高于制熱啟動溫度，則控制制冷制熱組件啟動 通風(fēng)功能，等箱內(nèi)溫度升高到一定范圍時，制冷制熱組件停止工作， 返回步驟(l)。
圖5是本發(fā)明制冷制熱組件結(jié)構(gòu)示意圖，制冷制熱組件包括箱外 風(fēng)道l、箱內(nèi)風(fēng)道ll、箱外風(fēng)道散熱器3、箱內(nèi)風(fēng)道散熱器IO、進風(fēng) 風(fēng)門5、出風(fēng)風(fēng)門12、箱外風(fēng)道通風(fēng)機6、箱內(nèi)風(fēng)道通風(fēng)機8、冷熱 隔板7、箱外風(fēng)道壁板2、箱外風(fēng)道壁板9和半導(dǎo)體制冷制熱器4， 半導(dǎo)體制冷制熱器4設(shè)在箱外風(fēng)道1和箱內(nèi)風(fēng)道11之間，其工作面 位于箱外風(fēng)道1和箱內(nèi)風(fēng)道11內(nèi)，箱外風(fēng)道1內(nèi)設(shè)有箱外風(fēng)道散熱 器3，箱內(nèi)風(fēng)道11內(nèi)設(shè)有箱內(nèi)風(fēng)道散熱器10，箱外風(fēng)道1的一端設(shè) 有進風(fēng)風(fēng)門5，箱外風(fēng)道1的另一端設(shè)有出風(fēng)風(fēng)門12，箱外風(fēng)道1內(nèi) 的一端設(shè)有箱外風(fēng)道通風(fēng)機6，箱內(nèi)風(fēng)道11內(nèi)的一端設(shè)有箱內(nèi)風(fēng)道 通風(fēng)機8。箱外風(fēng)道通風(fēng)機6位于進風(fēng)風(fēng)門5的外側(cè)，箱內(nèi)風(fēng)道通風(fēng) 機8位于進風(fēng)風(fēng)門5下方的箱內(nèi)風(fēng)道11內(nèi)。冷熱隔板7設(shè)在箱外風(fēng) 道1和箱內(nèi)風(fēng)道11之間，起到固持(或安裝)箱外風(fēng)道1和箱內(nèi)風(fēng) 道11的作用，冷熱隔板7采用熱的不良導(dǎo)體材料制造，如環(huán)氧樹脂 玻璃纖維板，使箱外的的熱量不易傳入箱內(nèi)。
制冷工作模式下，控制器控制半導(dǎo)體制冷制熱器4位于箱內(nèi)風(fēng)道 11的工作面為冷面，位于箱外風(fēng)道1的工作面為熱面，進風(fēng)風(fēng)門5 和出風(fēng)風(fēng)門12關(guān)閉(向下)，箱外風(fēng)道通風(fēng)機6運行，將半導(dǎo)體制冷 制熱器4工作產(chǎn)生的通過箱外風(fēng)道散熱器3散發(fā)的熱量帶走，箱內(nèi)風(fēng) 道通風(fēng)機8運行將半導(dǎo)體制冷制熱器4工作產(chǎn)生的通過箱內(nèi)風(fēng)道散熱 器10散發(fā)的冷量向箱內(nèi)對流散發(fā)，降低箱內(nèi)溫度。制熱工作模式下， 控制器控制半導(dǎo)體制冷制熱器4位于箱內(nèi)風(fēng)道11的工作面為熱面， 位于箱外風(fēng)道1的工作面為冷面，進風(fēng)風(fēng)門5和出風(fēng)風(fēng)門12關(guān)閉(向下)，箱外風(fēng)道通風(fēng)機6運行將半導(dǎo)體制冷制熱器4工作產(chǎn)生的通過 箱外風(fēng)道散熱器3散發(fā)的冷量帶走，箱內(nèi)風(fēng)道通風(fēng)機8運行將半導(dǎo)體 制冷制熱器4工作產(chǎn)生的通過箱內(nèi)風(fēng)道散熱器10散發(fā)的熱量向箱內(nèi) 對流散發(fā)，生高箱內(nèi)溫度。
通風(fēng)工作模式下，控制器控制半導(dǎo)體制冷制熱器4停止運行，進 風(fēng)風(fēng)門5和出風(fēng)風(fēng)門12開啟(向上)，箱外風(fēng)道通風(fēng)機6運行，箱內(nèi) 風(fēng)道通風(fēng)機8停止運行，將箱外較低溫度的空氣通過進風(fēng)風(fēng)門5送進 箱內(nèi)降溫，并通過出風(fēng)風(fēng)門12將箱內(nèi)的較高溫度的空氣排出箱體。
本發(fā)明作為一種環(huán)境控制設(shè)備，適用于移動通信基站、不間斷電 源等需要使用蓄電池的場合，滿足蓄電池對工作環(huán)境溫度的要求，節(jié) 約能源。并且，本發(fā)明同樣適用于機房(基站)內(nèi)其他對于環(huán)境溫度 要較高要求的設(shè)備，其工作原理一樣，只需適當(dāng)改變箱體形狀即可。 總之，本發(fā)明還可以有其它實施方式，凡采用同等替換或等效變換形 成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.蓄電池恒溫箱，包括用于安裝蓄電池的箱體、制冷制熱組件和控制器，所述制冷制熱組件設(shè)在箱體內(nèi)，所述控制器安裝在制冷制熱組件上，并與制冷制熱組件相連，所述箱體內(nèi)外都設(shè)有溫度傳感器，所述溫度傳感器與控制器相連，其特征在于所述制冷制熱組件包括箱外風(fēng)道、箱內(nèi)風(fēng)道、箱外風(fēng)道散熱器、箱內(nèi)風(fēng)道散熱器、進風(fēng)風(fēng)門、出風(fēng)風(fēng)門、箱外風(fēng)道通風(fēng)機、箱內(nèi)風(fēng)道通風(fēng)機、冷熱隔板和半導(dǎo)體制冷制熱器，所述半導(dǎo)體制冷制熱器設(shè)在箱外風(fēng)道和箱內(nèi)風(fēng)道之間，所述半導(dǎo)體制冷制熱器的工作面位于箱外風(fēng)道和箱內(nèi)風(fēng)道內(nèi)，所述箱外風(fēng)道內(nèi)設(shè)有箱外風(fēng)道散熱器，所述箱內(nèi)風(fēng)道內(nèi)設(shè)有箱內(nèi)風(fēng)道散熱器，所述箱外風(fēng)道的一端設(shè)有進風(fēng)風(fēng)門，所述箱外風(fēng)道的另一端設(shè)有出風(fēng)風(fēng)門，所述箱外風(fēng)道內(nèi)的一端設(shè)有箱外風(fēng)道通風(fēng)機，所述箱內(nèi)風(fēng)道內(nèi)的一端設(shè)有箱內(nèi)風(fēng)道通風(fēng)機。
2. 如權(quán)利要求1所述的蓄電池恒溫箱，其特征在于所述制冷 制熱組件和控制器的電壓輸入端通過DC-DC變換器與蓄電池電壓輸 入出端相連，由蓄電池為制冷制熱組件和控制器提供工作電壓。
3. 如權(quán)利要求1所述的蓄電池恒溫箱，其特征在于所述箱體 由內(nèi)外兩層組成，所述外層是冷軋薄鋼板層，所述內(nèi)層是橡塑海棉保 溫隔熱層。
4. 權(quán)利要求1所述的蓄電池恒溫箱，其特征在于所述箱外風(fēng) 道通風(fēng)機位于迸風(fēng)風(fēng)門的外側(cè)，所述箱內(nèi)風(fēng)道通風(fēng)機位于進風(fēng)風(fēng)門下 方的箱內(nèi)風(fēng)道內(nèi)。
5. 權(quán)利要求1所述的蓄電池恒溫箱，其特征在于所述冷熱隔 板設(shè)在箱外風(fēng)道和箱內(nèi)風(fēng)道之間。
6.如權(quán)利要求l所述的蓄電池恒溫箱的控溫方法，其特征在于 包括以下步驟(1) 通過箱內(nèi)溫度傳感器對箱內(nèi)溫度進行檢測；(2) 判斷檢測到的箱內(nèi)溫度是否高于控制器預(yù)先設(shè)定的恒溫啟動 上限溫度，或是否低于控制器預(yù)先設(shè)定的恒溫啟動下限溫度，若是， 則進行步驟(3)或(4)，若否，則返回步驟(l);(3) 若箱內(nèi)溫度高于控制器預(yù)先設(shè)定的恒溫啟動上限溫度，則將箱 外溫度傳感器檢測到的箱外溫度與控制器預(yù)先設(shè)定的制冷啟動溫度 進行比較，若箱外溫度高于制冷啟動溫度，則控制制冷制熱組件啟動 制冷功能，若箱外溫度低于制冷啟動溫度，則控制制冷制熱組件啟動 通風(fēng)功能，等箱內(nèi)溫度降低到一定范圍時，制冷制熱組件停止工作， 返回步驟(l);(4) 若箱內(nèi)溫度低于控制器預(yù)先設(shè)定的恒溫啟動下限溫度，則將箱 外溫度傳感器檢測到的箱外溫度與控制器預(yù)先設(shè)定的制熱啟動溫度 進行比較，若箱外溫度低于制熱啟動溫度，則控制制冷制熱組件啟動 制熱功能，若箱外溫度高于制熱啟動溫度，則控制制冷制熱組件啟動 通風(fēng)功能，等箱內(nèi)溫度升高到一定范圍時，制冷制熱組件停止工作， 返回步驟(l)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種恒溫箱及其控溫方法，是一種蓄電池恒溫箱及其控溫方法，包括箱體、制冷制熱組件和控制器，制冷制熱組件包括箱外風(fēng)道、箱內(nèi)風(fēng)道、箱外風(fēng)道散熱器、箱內(nèi)風(fēng)道散熱器、進風(fēng)風(fēng)門、出風(fēng)風(fēng)門、箱外風(fēng)道通風(fēng)機、箱內(nèi)風(fēng)道通風(fēng)機、冷熱隔板和半導(dǎo)體制冷制熱器。當(dāng)箱內(nèi)溫度高于恒溫啟動上限溫度時，判斷箱外溫度，如果箱外溫度高于制冷啟動溫度，則啟動制冷功能；如果箱外溫度低于制冷啟動溫度，則通風(fēng)；當(dāng)箱內(nèi)溫度低于恒溫啟動下限溫度時，工作工況相反。本發(fā)明用于移動通信基站、不間斷電源等，具有自動控制溫度調(diào)節(jié)功能，節(jié)能安全，操作方便。
文檔編號H01M10/50GK101409374SQ20081023486
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者俊 林, 盛惠強, 董彥亭, 釗 金 申請人:南京科迅科技有限公司;中國移動通信集團江蘇有限公司鎮(zhèn)江分公司