CN102637919B - 一种拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置，包括：连接于控制电路的感温装置；以及受所述控制电路控制的热传递通道，所述热传递通道连接所述蓄电池和至少一个所述拉曼光谱仪内的可发热器件；其中，所述感温装置在检测到所述蓄电池的环境温度低于第一限定值时，向所述控制电路发出信号，所述控制电路控制所述热传递通道开启，而所述感温装置在检测到所述蓄电池的环境温度高于第二限定值时，向所述控制电路发出信号，所述控制电路控制所述热传递通道关闭，所述第一限定值小于第二限定值。本发明的温度智能调节装置，控制了蓄电池的环境温度在其最佳工作温度区间内，改善了蓄电池的使用性能，提高了蓄电池的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种温度调节装置，尤其涉及一种拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置。
背景技术
目前拉曼光谱仪中广泛采用锂电池作为能量来源。锂电池被称为高能电池，其电动势高、比能量大、体积小、重量轻，可作为一次性电池和二次电池。但作为二次电池充放电性能差，寿命较短，安全可靠性有待提高，易在受挤压和过充放电下产生***。由铁电极构成的电池-铁电池被认为是未来有竞争力的电化学电源。根据铁电极的种类，可将铁电池分为高铁、锂铁、铁镍电池等。铁电极原料易得、价格便宜，经化学反应后的最终产物为铁化合物，不存在废旧电池的二次污染问题。铁电池作为新型蓄电池，还具有以下显著特点：长循环寿命和浮充寿命；可深度放电和不怕欠充电；大倍率充放电；高能量密度；能量转换率高；放电平台稳定。因此，可采用铁电池代替锂电池应用于拉曼光谱仪。
针对不同种类的蓄电池，均存在低温性能不理想的问题。有研究结果表明当温度低于-10℃时，锂离子蓄电池将会失去大部分的容量，工作电压也将显著降低。对于锂铁电池，正极材料磷酸铁锂在-20℃时以0.3C(一小时率充电电流)放电，只能放出25℃时容量的约44％，而碳负极材料几乎可放出全部容量；循环伏安测试结果表明，正负极材料在-20℃时的电化学活性均显著降低。对于高铁电池，正负极材料在低温环境下不仅电化学活性显著降低，并且作为正极材料的高铁酸盐的热稳定性还比较差。而根据对不同种类的蓄电池的充放电性能的研究发现，蓄电池存在最佳工作温度区间，在此最佳工作温度区间内，蓄电池的充放电性能表现最稳定，使用寿命最长。
因此，为保证拉曼光谱仪内蓄电池稳定发挥其性能，须解决拉曼光谱仪内蓄电池环境温度的问题。
发明内容
本发明针对上述技术问题，设计开发了一种拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置。首先在拉曼光谱仪内的蓄电池附近设置感温装置，以实现对蓄电池环境温度的监控，并依靠升温程序将蓄电池环境温度维持在一定温度数值以上。此外，本发明中还设计了散热程序，以保证蓄电池环境温度维持在一定温度数值以下。本发明的温度智能调节装置，控制了铁电池的环境温度在其最佳工作温度区间内，改善了铁电池的使用性能，提高了铁电池的寿命。
本发明提供的技术方案为：
一种拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置，包括：
感温装置，其设置于蓄电池附近，所述感温装置连接于控制电路；以及
热传递通道，所述热传递通道连接所述蓄电池和至少一个所述拉曼光谱仪内的可发热器件，并且，所述热传递通道受所述控制电路的控制；
其中，所述感温装置在检测到所述蓄电池的环境温度低于第一限定值时，向所述控制电路发出信号，所述控制电路控制所述热传递通道开启，而所述感温装置在检测到所述蓄电池的环境温度高于第二限定值时，向所述控制电路发出信号，所述控制电路控制所述热传递通道关闭，所述第一限定值小于第二限定值。
优选的是，所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置中，所述蓄电池为铁电池。
优选的是，所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置中，所述热传递通道中设置有阀门，所述控制电路控制所述阀门的启闭。
优选的是，所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置中，所述第一限定值为15摄氏度，和/或所述第二限定值为30摄氏度。
优选的是，所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置中，所述可发热器件是拉曼光谱仪内的激光生成器和/或分析模块。
优选的是，所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置中，还包括设置于所述铁电池附近的发热电阻，所述发热电阻受到所述控制电路的控制，当所述感温装置检测到所述铁电池的环境温度低于第三限定值时，向所述控制电路发出信号，所述控制电路控制所述发热电阻通电工作，当所述感温装置检测到所述铁电池的环境温度高于第一限定值时，向所述控制电路发出信号，所述控制电路控制所述发热电阻断电停工，所述第三限定值小于第一限定值。
优选的是，所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置中，所述第三限定值为5摄氏度。
优选的是，所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置，还包括设置于所述铁电池附近的风扇，所述风扇受到所述控制电路的控制，当所述感温装置在检测到所述铁电池的环境温度高于第二限定值时，向所述控制电路发出信号，所述控制电路控制所述风扇通电工作，当所述感温装置在检测到所述铁电池的环境温度低于第一限定值时，向所述控制电路发出信号，所述控制电路控制所述风扇断电停工。
优选的是，所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置，还包括设置于所述铁电池附近的半导体制冷片，所述半导体制冷片受到所述控制电路的控制，当所述感温装置在检测到所述铁电池的环境温度高于第二限定值时，向所述控制电路发出信号，所述控制电路控制所述半导体制冷片通电工作，当所述感温装置在检测到所述铁电池的环境温度低于第一限定值时，向所述控制电路发出信号，所述控制电路控制所述半导体制冷片断电停工。
本发明所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置，首先在拉曼光谱仪内的蓄电池附近设置感温装置，以实现对蓄电池环境温度的监控，并依靠升温程序将蓄电池环境温度维持在一定温度数值以上。此外，本发明中还设计了散热程序，以保证蓄电池环境温度维持在合适的温度数值以下。本发明的温度智能调节装置，控制了铁电池的环境温度在其最佳工作温度区间内，改善了铁电池的使用性能，提高了铁电池的寿命。
附图说明
图1为本发明所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供一种拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置，包括：感温装置7，其设置于蓄电池5附近，所述感温装置7连接于控制电路1；以及热传递通道8，所述热传递通道8连接所述蓄电池5和至少一个所述拉曼光谱仪内的可发热器件2，并且，所述热传递通道8受所述控制电路1的控制；其中，所述感温装置7在检测到所述蓄电池5的环境温度低于第一限定值时，向所述控制电路1发出信号，所述控制电路1控制所述热传递通道8开启，而所述感温装置7在检测到所述蓄电池5的环境温度高于第二限定值时，向所述控制电路1发出信号，所述控制电路1控制所述热传递通道8关闭，所述第一限定值小于第二限定值。
所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置中，所述蓄电池5为铁电池。
所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置中，所述热传递通道8中设置有阀门，所述控制电路1控制所述阀门8的启闭。
所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置中，所述第一限定值为15摄氏度，和/或所述第二限定值为30摄氏度。
上述温度智能调节装置，在拉曼光谱仪内铁电池附近设置感温装置7，感温装置7用于检测铁电池的环境温度。当感温装置7检测到铁电池的环境温度低于第一限定值时，向控制电路1发出信号，控制电路1将控制热传递通道8开启，热传递通道8就会将可发热器件2的热量传递至铁电池处。当感温装置7检测到铁电池的环境温度高于第二限定值时，又会向控制电路1发出信号，控制电路1将控制热传递通道8关闭。
上述第一限定值和第二限定值的确定，主要是参考蓄电池性能与环境温度之间的关系。对于铁电池而言，其最佳工作温度区间为15-30摄氏度。因此，将第一限定值设为15摄氏度，第二限定值设为30摄氏度。
所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置中，所述可发热器件2是拉曼光谱仪内的激光生成器和/或分析模块。
拉曼光谱仪内部构件中，激光生成器和分析模块会产生较多热量。因此，在本发明内的温度智能调节装置，充分利用了蓄电池的环境条件，将拉曼光谱仪内部的可发热器件的热量引导向蓄电池部位，既满足了为蓄电池的升温要求，又不浪费能源。
所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置中，还包括设置于所述铁电池附近的发热电阻4，所述发热电阻4受到所述控制电路1的控制，当所述感温装置7检测到所述铁电池的环境温度低于第三限定值时，向所述控制电路1发出信号，所述控制电路1控制所述发热电阻4通电工作，当所述感温装置7检测到所述铁电池的环境温度高于第一限定值时，向所述控制电路1发出信号，所述控制电路1控制所述发热电阻4断电停工，所述第三限定值小于第一限定值。
所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置中，所述第三限定值为5摄氏度。
一般情况下，仅需要启动热传递通道8，就可满足对铁电池的升温要求。但是在外界环境温度较低的情况下，拉曼光谱仪在启动时，热传递通道8所提供的热量就难以满足对铁电池的升温要求。所以又在铁电池附近设置了发热电阻4。当铁电池的环境温度低于第三限定值时，就需要经控制电路1控制发热电阻4通电工作。而在铁电池的环境温度高于第一限定值时，就可使发热电阻4断电停工。
所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置，还包括设置于所述铁电池附近的风扇3，所述风扇3受到所述控制电路1的控制，当所述感温装置7在检测到所述铁电池的环境温度高于第二限定值时，向所述控制电路1发出信号，所述控制电路1控制所述风扇3通电工作，当所述感温装置7在检测到所述铁电池的环境温度低于第一限定值时，向所述控制电路1发出信号，所述控制电路1控制所述风扇3断电停工。
所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置，还包括设置于所述铁电池附近的半导体制冷片6，所述半导体制冷片6受到所述控制电路1的控制，当所述感温装置7在检测到所述铁电池的环境温度高于第二限定值时，向所述控制电路1发出信号，所述控制电路1控制所述半导体制冷片6通电工作，当所述感温装置7在检测到所述铁电池的环境温度低于第一限定值时，向所述控制电路1发出信号，所述控制电路1控制所述半导体制冷片6断电停工。
上述热传递通道以及发热电阻构成了拉曼光谱仪内蓄电池的升温程序，避免了铁电池在低温环境下工作。为了保证铁电池的环境温度不至于过高，并且实现对铁电池的工作温度区间的准确控制，在温度智能调节装置中设计了散热程序。
上述散热程序可包括两部分：风扇散热和半导体制冷。上述两种散热程序的启动均依靠控制电路实现，也就是由感温装置在检测到铁电池的环境温度高于第二限定值后，向控制电路发出信号，控制电路做出相应的动作。
一般情况下，风扇散热和半导体制冷是同时进行的。
虽然上述温度智能调节装置主要应用于使用铁电池作为能源的拉曼光谱仪中，但并不妨碍将该装置在其他情况下的应用，如拉曼光谱仪以其他种类的蓄电池作为能源的情况下。这其中，第一限定值、第二限定值以及第三限定值的设定，均是从铁电池的性能以及目前的拉曼分析仪的使用情况出发。如所使用的蓄电池发生变化，或者拉曼分析仪的使用情况发生变化，都可能对上述数值进行重新设定。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (8)
1.一种拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置，其特征在于，包括：
感温装置，其设置于蓄电池附近，所述感温装置连接于控制电路；以及
热传递通道，所述热传递通道连接所述蓄电池和至少一个所述拉曼光谱仪内的可发热器件，并且，所述热传递通道受所述控制电路的控制；
其中，所述感温装置在检测到所述蓄电池的环境温度低于第一限定值时，向所述控制电路发出信号，所述控制电路控制所述热传递通道开启，而所述感温装置在检测到所述蓄电池的环境温度高于第二限定值时，向所述控制电路发出信号，所述控制电路控制所述热传递通道关闭，所述第一限定值小于第二限定值；
设置于所述蓄电池附近的发热电阻，所述发热电阻受到所述控制电路的控制，当所述感温装置检测到所述蓄电池的环境温度低于第三限定值时，向所述控制电路发出信号，所述控制电路控制所述发热电阻通电工作，当所述感温装置检测到所述蓄电池的环境温度高于第一限定值时，向所述控制电路发出信号，所述控制电路控制所述发热电阻断电停工，所述第三限定值小于第一限定值。
2.如权利要求1所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置，其特征在于，所述蓄电池为铁电池。
3.如权利要求1或2所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置，其特征在于，所述热传递通道中设置有阀门，所述控制电路控制所述阀门的启闭。
4.如权利要求2所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置，其特征在于，所述第一限定值为15摄氏度，和／或所述第二限定值为30摄氏度。
5.如权利要求2所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置，其特征在于，所述可发热器件是拉曼光谱仪内的激光生成器和／或分析模块。
6.如权利要求2所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置，其特征在于，所述第三限定值为5摄氏度。
7.如权利要求2所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置，其特征在于，还包括设置于所述铁电池附近的风扇，所述风扇受到所述控制电路的控制，当所述感温装置在检测到所述铁电池的环境温度高于第二限定值时，向所述控制电路发出信号，所述控制电路控制所述风扇通电工作，当所述感温装置在检测到所述铁电池的环境温度低于第一限定值时，向所述控制电路发出信号，所述控制电路控制所述风扇断电停工。
8.如权利要求2或7所述的拉曼光谱仪内蓄电池的温度智能调节装置，其特征在于，还包括设置于所述铁电池附近的半导体制冷片，所述半导体制冷片受到所述控制电路的控制，当所述感温装置在检测到所述铁电池的环境温度高于第二限定值时，向所述控制电路发出信号，所述控制电路控制所述半导体制冷片通电工作，当所述感温装置在检测到所述铁电池的环境温度低于第一限定值时，向所述控制电路发出信号，所述控制电路控制所述半导体制冷片断电停工。
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