CN101409374B - 蓄电池恒温箱及其控温方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种恒温箱及其控温方法，是一种蓄电池恒温箱及其控温方法，包括箱体、制冷制热组件和控制器，制冷制热组件包括箱外风道、箱内风道、箱外风道散热器、箱内风道散热器、进风风门、出风风门、箱外风道通风机、箱内风道通风机、冷热隔板和半导体制冷制热器。当箱内温度高于恒温启动上限温度时，判断箱外温度，如果箱外温度高于制冷启动温度，则启动制冷功能；如果箱外温度低于制冷启动温度，则通风；当箱内温度低于恒温启动下限温度时，工作工况相反。本发明用于移动通信基站、不间断电源等，具有自动控制温度调节功能，节能安全，操作方便。

Description

蓄电池恒温箱及其控温方法

技术领域

本发明涉及一种恒温箱及其控温方法，具体的说是一种蓄电池恒温箱及其控温方法。

背景技术

目前移动通信基站、不间断电源等所用的蓄电池组通常安装在普通的金属机柜或开敞的机架内。普通蓄电池需工作在一定的温度范围内，超出规定的工作温度将会造成蓄电池的容量减小和使用寿命的降低，极大影响主机设备的可靠性和稳定性。为保证蓄电池组的正常工作，通常在机房安装空气调节设备以提供温度相对恒定的工作环境，满足蓄电池组和其他设备的需要。

由于蓄电池组和其他设备的安装需要较大空间，需配备较大功率的空气调节设备，同时大尺寸的机房也需投入较多的费用进行隔热和保温处理。相对于蓄电池组，移动通信基站、不间断电源等***中的其他设备的工作温度范围较宽，即可以在比蓄电池工作温度范围上限更高的温度和比蓄电池工作温度范围下限更低的温度工作。因此在蓄电池的应用领域中，如果能将蓄电池组放入由计算机控制、自动恒温的蓄电池恒温箱，就可用在较小范围内调节温度的方式来满足设备对使用环境温度的要求，同时也可减少隔热和保温处理的费用，又能降低热量通过保温隔热层的流失，大大节约能源，将具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种用于移动通信基站、不间断电源等，具有自动控制温度调节功能，节能安全，操作方便的蓄电池恒温箱及其控温方法。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：蓄电池恒温箱，包括用于安装蓄电池的箱体、制冷制热组件和控制器，制冷制热组件设在箱体内，控制器安装在制冷制热组件上，并与制冷制热组件相连，箱体内外都设有温度传感器，温度传感器与控制器相连，制冷制热组件包括箱外风道、箱内风道、箱外风道散热器、箱内风道散热器、进风风门、出风风门、箱外风道通风机、箱内风道通风机、冷热隔板和半导体制冷制热器，半导体制冷制热器设在箱外风道和箱内风道之间，其工作面位于箱外风道和箱内风道内，箱外风道内设有箱外风道散热器，箱内风道内设有箱内风道散热器，箱外风道的一端设有进风风门，箱外风道的另一端设有出风风门，箱外风道内的一端设有箱外风道通风机，箱内风道内的一端设有箱内风道通风机。

蓄电池恒温箱的控温方法，包括以下步骤：

(1)通过箱内温度传感器对箱内温度进行检测；

(2)判断检测到的箱内温度是否高于控制器预先设定的恒温启动上限温度，或是否低于控制器预先设定的恒温启动下限温度，若是，则进行步骤(3)或(4)，若否，则返回步骤(1)；

(3)若箱内温度高于控制器预先设定的恒温启动上限温度，则将箱外温度传感器检测到的箱外温度与控制器预先设定的制冷启动温度进行比较，若箱外温度高于制冷启动温度，则控制制冷制热组件启动制冷功能，若箱外温度低于制冷启动温度，则控制制冷制热组件启动通风功能，等箱内温度降低到一定范围时，制冷制热组件停止工作，返回步骤(1)；

(4)若箱内温度低于控制器预先设定的恒温启动下限温度，则将箱外温度传感器检测到的箱外温度与控制器预先设定的制热启动温度进行比较，若箱外温度低于制热启动温度，则控制制冷制热组件启动制热功能，若箱外温度高于制热启动温度，则控制制冷制热组件启动通风功能，等箱内温度升高到一定范围时，制冷制热组件停止工作，返回步骤(1)。

制冷制热组件和控制器的电压输入端通过DC-DC变换器与蓄电池电压输出端相连，由蓄电池为制冷制热组件和控制器提供工作电压。箱体由内外两层组成，外层是冷轧薄钢板层，内层是橡塑海棉保温隔热层。

半导体制冷器是根据热电效应技术的特点，采用半导体材料热电堆来制冷，能够将电能直接转换为热能，效率较高。目前制冷器所采用的半导体材料最主要为碲化铋，加入不纯物经过特殊处理而成N型或P型半导体温差元件。以市面常见的TEC1-12605为例，其额定电压为：12v，额定电流为5A，最大温差可达60摄氏度，外型尺寸为4X4X0.4Cm，重约25克，它的工作特点是一面制冷而一面发热。接通直流电源后，电子由负极(-)出发，首先经过P型半导体，在此吸收热量，到了N型半导体，又将热量放出，每经过一个NP模组，就有热量由一边被送到另外一边，造成温差，从而形成冷热端。

本发明的优点是：(1)由于本发明只为对工作环境温度要求较高的设备提供温度调节和控制，避免对空间较大的机房提供不必要的温度调节和控制而造成的能源消耗；(2)本发明自动检测箱内温度，控制制冷制热组件工作，满足蓄电池组稳定可靠工作的环境要求；(3)箱体使用隔热和保温功能的材料，使箱体内外相对绝热，节约能源。另外，本发明选用半导体制冷制热器进行热交换控制温度，其具有以下优势：①不需要制冷剂，无污染、清洁卫生；②无机械传动部件，结构简单、无噪声、无磨损、可靠性高；③通过改动工作电流的大小来调节制冷(或制热)速度和制冷(或制热)温度，控制灵活；④热电堆可以任意排布、大小形状皆可根据需要改变；⑤半导体制冷(制热)过程中自身所要消耗的能量就很小，跟其他热交换设备相比有着很强的竞争优势。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的电气原理图。

图3是本发明的控制原理图。

图4是本发明的工作流程图。

图5是本发明的制冷制热组件结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本发明的结构如图1所示，蓄电池恒温箱，包括用于安装蓄电池d的箱体c、制冷制热组件b和控制器a，制冷制热组件b设在箱体c内，控制器a安装在制冷制热组件b上，并与制冷制热组件b相连，箱体c内外都设有温度传感器，温度传感器与控制器a相连。控制器a和制冷制热组件b由箱体c内的蓄电池组提供所需电能，通过DC-DC(直流-直流)变换器将蓄电池组的电压变换为满足控制器a和制冷制热组件b需要的工作电压。箱体c由内外两层组成：外层是冷轧薄钢板层，内层是橡塑海棉保温隔热层。控制器a内的微型计算机芯片采集箱内外的温度等参数，与预先设定和储存的温度参数比较、运算，控制制冷制热组件b在不同的工作模式运行，达到使蓄电池组在相对恒温的环境稳定可靠工作的目的。

图2是本发明的电气原理图，电气设备有箱内外温度传感器、控制器、制冷制热组件以及蓄电池组构成，其中蓄电池组即是恒温箱服务对象，也是箱内外温度传感器、控制器、制冷制热组件等用电设备的电源。箱内外温度传感器将检测到的温度传给控制器，由控制器控制制冷制热组件在不同的工作模式运行。

图3是本发明的控制原理图，控制器内的微型计算机芯片采集温度传感器检测到的温度，控制制冷制热组件在不同的工作模式运行。控制器的作用是实现智能化控制，自动运行，将复杂的过程变为简单操作，并且安全可靠。控制器由硬件和软件组成，硬件包括以MCU为核心的控制电路，软件采用在线编程的方式写入MCU，控制器采用快速插拔连接器与箱体内线束相连，连接可靠，控制器也具有显示面板反映***的工作状态。

图4是本发明的工作流程图，本发明蓄电池恒温箱的控温方法，包括以下步骤：

(1)通过箱内温度传感器对箱内温度进行检测；

(2)判断检测到的箱内温度是否高于控制器预先设定的恒温启动上限温度，或是否低于控制器预先设定的恒温启动下限温度，若是，则进行步骤(3)或(4)，若否，则返回步骤(1)；

(3)若箱内温度高于控制器预先设定的恒温启动上限温度，则将箱外温度传感器检测到的箱外温度与控制器预先设定的制冷启动温度进行比较，若箱外温度高于制冷启动温度，则控制制冷制热组件启动制冷功能，若箱外温度低于制冷启动温度，则控制制冷制热组件启动通风功能，等箱内温度降低到一定范围时，制冷制热组件停止工作，返回步骤(1)；

(4)若箱内温度低于控制器预先设定的恒温启动下限温度，则将箱外温度传感器检测到的箱外温度与控制器预先设定的制热启动温度进行比较，若箱外温度低于制热启动温度，则控制制冷制热组件启动制热功能，若箱外温度高于制热启动温度，则控制制冷制热组件启动通风功能，等箱内温度升高到一定范围时，制冷制热组件停止工作，返回步骤(1)。

图5是本发明制冷制热组件结构示意图，制冷制热组件包括箱外风道1、箱内风道11、箱外风道散热器3、箱内风道散热器10、进风风门5、出风风门12、箱外风道通风机6、箱内风道通风机8、冷热隔板7、箱外风道壁板2、箱外风道壁板9和半导体制冷制热器4，半导体制冷制热器4设在箱外风道1和箱内风道11之间，其工作面位于箱外风道1和箱内风道11内，箱外风道1内设有箱外风道散热器3，箱内风道11内设有箱内风道散热器10，箱外风道1的一端设有进风风门5，箱外风道1的另一端设有出风风门12，箱外风道1内的一端设有箱外风道通风机6，箱内风道11内的一端设有箱内风道通风机8。箱外风道通风机6位于进风风门5的外侧，箱内风道通风机8位于进风风门5下方的箱内风道11内。冷热隔板7设在箱外风道1和箱内风道11之间，起到固持(或安装)箱外风道1和箱内风道11的作用，冷热隔板7采用热的不良导体材料制造，如环氧树脂玻璃纤维板，使箱外的的热量不易传入箱内。

制冷工作模式下，控制器控制半导体制冷制热器4位于箱内风道11的工作面为冷面，位于箱外风道1的工作面为热面，进风风门5和出风风门12关闭(向下)，箱外风道通风机6运行，将半导体制冷制热器4工作产生的通过箱外风道散热器3散发的热量带走，箱内风道通风机8运行将半导体制冷制热器4工作产生的通过箱内风道散热器10散发的冷量向箱内对流散发，降低箱内温度。制热工作模式下，控制器控制半导体制冷制热器4位于箱内风道11的工作面为热面，位于箱外风道1的工作面为冷面，进风风门5和出风风门12关闭(向下)，箱外风道通风机6运行将半导体制冷制热器4工作产生的通过箱外风道散热器3散发的冷量带走，箱内风道通风机8运行将半导体制冷制热器4工作产生的通过箱内风道散热器10散发的热量向箱内对流散发，生高箱内温度。

通风工作模式下，控制器控制半导体制冷制热器4停止运行，进风风门5和出风风门12开启(向上)，箱外风道通风机6运行，箱内风道通风机8停止运行，将箱外较低温度的空气通过进风风门5送进箱内降温，并通过出风风门12将箱内的较高温度的空气排出箱体。

本发明作为一种环境控制设备，适用于移动通信基站、不间断电源等需要使用蓄电池的场合，满足蓄电池对工作环境温度的要求，节约能源。并且，本发明同样适用于机房(基站)内其他对于环境温度要较高要求的设备，其工作原理一样，只需适当改变箱体形状即可。总之，本发明还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (4)

1.蓄电池恒温箱，包括用于安装蓄电池的箱体、制冷制热组件和控制器，所述制冷制热组件设在箱体内，所述控制器安装在制冷制热组件上，并与制冷制热组件相连，所述箱体内外都设有温度传感器，所述温度传感器与控制器相连，其特征在于：所述制冷制热组件包括箱外风道、箱内风道、箱外风道散热器、箱内风道散热器、进风风门、出风风门、箱外风道通风机、箱内风道通风机、冷热隔板和半导体制冷制热器，所述半导体制冷制热器设在箱外风道和箱内风道之间，所述半导体制冷制热器的工作面位于箱外风道和箱内风道内，所述箱外风道内设有箱外风道散热器，所述箱内风道内设有箱内风道散热器，所述箱外风道的一端设有进风风门，所述箱外风道的另一端设有出风风门，所述箱外风道内的一端设有箱外风道通风机，所述箱内风道内的一端设有箱内风道通风机，所述箱外风道通风机位于进风风门的外侧，箱内风道通风机位于进风风门下方的箱内风道内，冷热隔板设在箱外风道和箱内风道之间，且进风风门和出风风门位于冷热隔板上。

2.如权利要求1所述的蓄电池恒温箱，其特征在于：所述制冷制热组件和控制器的电压输入端通过DC-DC变换器与蓄电池电压输出端相连，由蓄电池为制冷制热组件和控制器提供工作电压。

3.如权利要求1所述的蓄电池恒温箱，其特征在于：所述箱体由内外两层组成，所述外层是冷轧薄钢板层，所述内层是橡塑海棉保温隔热层。

4.如权利要求1所述的蓄电池恒温箱的控温方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)通过箱内温度传感器对箱内温度进行检测；

(2)判断检测到的箱内温度是否高于控制器预先设定的恒温启动上限温度，或是否低于控制器预先设定的恒温启动下限温度，若是，则进行步骤(3)或(4)，若否，则返回步骤(1)；

(3)若箱内温度高于控制器预先设定的恒温启动上限温度，则将箱外温度传感器检测到的箱外温度与控制器预先设定的制冷启动温度进行比较，若箱外温度高于制冷启动温度，则控制制冷制热组件启动制冷功能，若箱外温度低于制冷启动温度，则控制制冷制热组件启动通风功能，等箱内温度降低到一定范围时，制冷制热组件停止工作，返回步骤(1)；

(4)若箱内温度低于控制器预先设定的恒温启动下限温度，则将箱外温度传感器检测到的箱外温度与控制器预先设定的制热启动温度进行比较，若箱外温度低于制热启动温度，则控制制冷制热组件启动制热功能，若箱外温度高于制热启动温度，则控制制冷制热组件启动通风功能，等箱内温度升高到一定范围时，制冷制热组件停止工作，返回步骤(1)。

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