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CN108293277B - 包括用于存储电能的电池的加热设备 - Google Patents

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CN108293277B CN201680070016.7A CN201680070016A CN108293277B CN 108293277 B CN108293277 B CN 108293277B CN 201680070016 A CN201680070016 A CN 201680070016A CN 108293277 B CN108293277 B CN 108293277B
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Abstract

设备(1)包括加热体(2)和电池(7)。根据本发明：‑电池(7)以这样的方式进行组合以形成具有平行六面体形状的电池组(4)，该平行六面体形状限定了所述电池组的前面(4a)和后面(4p)；‑加热体(2)形成沿电池组(4)的所述前面(4a)或后面(4p)中的一个设置的至少一个面，或形成在所述电池组(4)上方设置的至少一个面；以及‑设备(1)包括放置在电池组(4)和加热体(2)之间的第一热绝缘板(3)。

Description

包括用于存储电能的电池的加热设备
技术领域
本发明涉及一种包括用于存储电能的电池的加热设备。
背景技术
将电池组与加热设备相关联是已知的，这种电池组允许存储一些由设备使用的电能，以便在时间上间隔开电力消耗。因此，这种电池组允许利用电力的优惠定价时期：电池在电力较便宜的时段进行充电，通常在晚上，而包含在这些电池中的电力在电力较昂贵的时段用于设备的运行，通常在白天。该加热设备特别包括加热体和所述电池组，所述加热体用于产生热量。所述电池组位于距离加热体一定距离处，尽可能靠近电表，甚至在被加热的空间之外。
然而，由于在能量的存储和释放期间的显著能量损失，可能达到电池容量的30％，该设备具有低能量效率的缺陷。
此外，现有设备通常笨重且安装相对复杂，这限制了使用的可能性。
发明内容
本发明的目的在于通过提出一种存储设备来克服上述这些缺陷，得益于该存储设备的结构而允许最大能量效率。
文件FR2882132A1，WO2011/089182A1，CN203771693U，WO2012/018318A1和DE19547520A1描述了多种现有技术中的设备，这些设备都不能达到上述目的。
根据已知方式，相关设备包括加热体和用于存储电能的电池。
根据本发明，
-电池进行组合以形成具有平行六面体形状的电池组，该平行六面体形状限定了所述电池组的前面和后面；
-加热体在电池组附近形成沿电池组的所述前面或后面中的一个设置的至少一个面，或在电池组附近形成在电池组上方设置的至少一个面，使得由电池组产生的热量加入至由加热体产生的热量，以便通过对流产生设备周围的空气循环；以及
-所述设备包括放置在电池组和加热体之间的第一热绝缘板。
因此，根据本发明，所述电池组并不与加热设备分离，而相反，紧密集成至加热设备的结构中，使得电池组设置在加热体附近。表述“附近”意味着可以是至少等于所述第一热绝缘板的厚度(加热体和电池组因此分别与第一热绝缘板的两个相对面接触)，最多直到大约15厘米的距离范围。
当设备运行且电池在电网上再充电时，也就是说，通常在白天，由于释放和再充电导致的这些电池的暖机加入至由加热体产生的热量，从而增加了设备总体发出的热量。此外，通过对流产生的设备周围的空气循环允许有效散发电池组经受的暖机，并因此改善设备的能量效率。
当电池再充电时，也就是说，通常在晚上，由于再充电导致的这些电池的暖机以相同的方式加入至由加热体产生的热量，使得设备允许在一定程度上的加热，并且也具有电池组经受的暖机的有效散发。
在设备仅仅通过电池运行的情况下，由于释放导致的这些电池的暖机以相同的方式加入至由加热体产生的热量。
优选的，设置在彼此附近的电池组的面和加热体的面是平坦的，从而最大化电池组和加热体彼此之间的热交换。
优选的，设备包括至少一个对流板，所述对流板的第一侧与由电池组形成的前面或后面紧密接触，使得电池组和对流板之间的热交换是可能的。
由于这些电池的释放和再充电导致的电池的暖机被传输至对流板，并因此增加由对流板产生的对流效应。
所述装置可以设置在表面上或者安装在脚轮上；所述设备还可以包括至少一个用于紧固至墙壁的紧固装置，该装置设置在与对流板的所述第一侧相对的对流板的第二侧上，该紧固装置允许将设备安装在墙壁上，使得对流板距离地面一定距离且距离所述墙壁一定距离设置，从而通过对流使得空气流通过设备下方的空间和所述对流板和所述墙壁之间的空间是可能的。
根据一种可能性，所述电池组具有使得其高度接近于其厚度的形状，所述电池组因此具有伸长块的形状；在这种情况下，加热体设置在电池组的上方；当具有对流板时，所述加热体位于所述对流板附近。
应当理解的是术语“高度”和“厚度”是相对于地面考虑的，所述设备设置在地面上或者所述设备安装在墙壁上：“高度”指代设备在垂直方向上的尺寸，“厚度”指代设备在从所述前面至所述后面的延伸方向上的尺寸。表述“附近”被认为是以与之前相同的方式表示。
根据另一种可能性，所述电池组具有使得其前面和后面构成主面且其侧面与每个主面的表面积相比单独具有减小的表面积的形状；在这种情况下，加热体沿电池组的前面或后面中的一个设置，而对流板沿后面或者前面中的另一个设置。
所述电池组的高度可以特别至少大于所述电池组厚度的5倍，电池组因此具有厚板的形状。
在这种可能性的情况下，前面和后面构成主面，对流板优选沿电池组的后面延伸，以及所述第一热绝缘板沿电池组的前面延伸；加热体沿所述第一热绝缘板，在所述板与电池组相对的一侧上延伸。
所述第一热绝缘板可以抵靠电池组的前面延伸，而加热体可以抵靠该第一热绝缘板延伸。可替换的，空气空间设置在电池组和加热体之间，所述第一热绝缘板抵靠电池组延伸或者抵靠加热体延伸，要不然，所述设备包括第二热绝缘板，两个热绝缘板中的一个抵靠电池组延伸，而两个热绝缘板的另一个抵靠加热体延伸。
优选的，所述设备包括放置在对流板和前述每个紧固装置之间的热绝缘元件，以便消除对流板和紧固装置之间的任何热桥。当紧固装置由螺钉组成时，这些热绝缘元件可以特别是由绝缘材料制成的垫圈组成，所述垫圈插入对流板和这些螺钉之间。
优选的，接合膏放置在对流板和电池组之间，以便获得完整连接，也就是说，在对流板的表面和电池组的表面之间没有空气空间的情况下，对流板的表面和电池组的表面彼此接触。
该接合膏允许促进电池组和对流板之间的热交换。接合膏可以由被称为“导热膏”的膏组成，特别是由聚合物(例如有机硅化合物)并充以金属粒子(例如银)构成，其特别用于电力电子或微电子领域。
当空气空间设置在电池组和加热体之间时，热绝缘板抵靠由电池组形成的所述前面延伸，相同的接合膏可以通过同样的方式放置在前面和热绝缘板之间。
优选的，对流板被穿孔和/或设置有鳍片，从而结构化以促进对流板与空气的热交换，并因此通过对流促进空气循环的产生。
附图说明
参见作为非限定实例表示的附图，多个相关加热设备的可能实施例，本发明得到更好的理解，并且其他特征和优点将变得显而易见。
附图1是根据第一实施例的设备(所述设备安装在墙壁上)的侧视图；
附图2是根据第二实施例的设备(与附图1相似)的视图；
附图3示出了比较根据附图1和2的设备的性能与现有技术中的设备的性能的曲线；
附图4是根据第三实施例的设备的立体图；以及
附图5是根据第四实施例的设备(安装在脚轮上)的侧视图。
具体实施方式
附图1示出了安装在墙壁100上的加热设备1，例如安装在地板101上方的墙壁上。
设备1，从其前侧(也就是说，远离墙壁100)至其后侧(也就是说，靠近墙壁100)，包括加热体2，热绝缘板3，电池组4，对流板5和用于锚定至墙壁100的螺钉6。
加热体2具有板的形状；所述加热体由具有平坦的壁的壳体和封装在壳体内的电阻器构成；所述壳体由导热材料制成，特别是金属，所述电阻器由电池组4的电池7供电。
当然，在加热体2前方，设备1具有未示出的网格或适当的护栏，以避免用户与加热体接触的任何风险。
热绝缘板3由热绝缘材料制成，例如普通膨胀材料(有机或无机)或热气凝胶。所述热绝缘板3以主面的整体表面与由加热体2的壳体形成的平坦的后主面2p接触，并且与由电池组4形成的平坦的前主面4a接触。
所述电池组具有厚板的形状，也就是说高度可以特别至少大于所述电池组厚度的5倍。所述电池组由封装有多个电能积累电池7(例如锂电池)的壳体构成，所述壳体具有由导热材料制成的平坦的壁，特别是金属。该壳体形成平坦的后主面4p，通过后主面，所述电池组4以后面的整体表面与对流板5的前面5a紧密接触。
对流板5由，例如铝制成的板构成。所述对流板5包括多个接收热绝缘材料制成的环8的穿孔，这些环一次接收螺钉6。
在将设备1组装在对流板5和电池组4的任一个面上以使得彼此接触之前，应用被称为“导热膏”的接合膏，以便形成完整连接，也就是说，在这些面之间没有空气空间的情况下，允许电池组4和对流板5之间的良好热交换。
螺钉6插入至墙壁100内并且能够使得设备1安装在墙壁100上，从而在设备1和地板101之间具有空气空间10，在墙壁100和对流板5之间具有空气空间11。
例如，设备1的高度可以在10至100cm范围内；电池组的厚度可以在1至20cm的范围内，以及每个空间10,11可以在3至10cm的范围内。
因此，通过与对流板5接触并且设置在加热体2附近，所述电池组4紧密集成至设备1的结构中。
当设备1运行且电池7在电网上再充电时，也就是说，通常在白天，由于释放和再充电导致的这些电池的暖机被传输至对流板5，从而增加了产生的对流效应。由于电池组4和加热体2之间的接近，这种相同的暖机加入至由加热体2产生的热量，从而增加了设备1总体发出的热量。通过对流产生的电池组4周围的空气循环允许有效散发电池组经受的暖机，并因此改善设备1的能量效率。
当电池7再充电时，也就是说，通常在晚上，由于再充电导致的这些电池的暖机以相同的方式被传输至对流板5，并以相同的方式加入至由加热体2产生的热量，使得设备1能够在一定程度上的加热，并且也具有电池组4经受的暖机的有效散发。
在设备1仅仅通过电池7运行的情况下，由于释放导致的这些电池的暖机将被传输至对流板5并且将以相同的方式加入至由加热体2产生的热量。
在附图2所示的设备1的第二实施例中，加热体2，热绝缘板3，电池组4，对流板5和螺钉6以与已经描述的方式相同或非常相似的方式设置。在第二实施例和之后描述的其他实施例中设置的已经描述过的元件将使用相同的附图标记。
在第二实施例的情况下，空气空间15设置在电池组4和加热体2之间，所述设备1包括第二热绝缘板16，所述第二热绝缘板16抵靠电池组4的前面4a延伸，热绝缘板3以与之前相同的方式抵靠加热体2延伸。
通过螺钉17将加热体2和热绝缘板3安装在电池组4的壳体上，这与通过螺钉6安装相同或相似。
空气空间15在热绝缘板3和热绝缘板16彼此面对的面之间具有从3至10cm的厚度范围。
在根据第二实施例的设备1中，在电池组4的任一侧上，获得通过空间10,11和空间10,15的由对流引起的双空气循环，因此最大化增加对流的效应和最大化设备产生的暖机空气，并散发更多的电池组4的暖机，因此进一步改善设备1的能量效率。
附图3是包括在横坐标轴上的电池组4释放的功率和在纵坐标轴上的加热设备1的能量效率的参考坐标系。在该参考坐标系上，绘制了关于现有技术中的设备的曲线20和关于根据上述两个实施例中的任一个设备1的曲线30；其中电池组与加热体分离并且不具有对流板。
能够看出，已知设备的能量效率的峰值大约位于75％，而根据本专利申请的设备1的能量效率的峰值超过95％。
在根据第三实施例的设备1的情况下，如附图4所示，电池组4的高度接近于厚度，使得电池组具有伸长块的形状。在这种情况下，加热体2设置在电池组4的上方和对流板5的附近；热绝缘板3放置在加热体2的上面上。
在附图4中，进一步示出的粗箭头表示了设备1周围的空气循环。
根据附图5中所示的第四实施例的设备与附图1中所示的设备相似，除了所述设备安装在脚轮20上。
由上述内容可知，通过提供得益于设备的结构而允许最大能量效率，根据本发明的加热设备1克服了现有同级设备的缺陷。
本发明已经参见作为实例提供的实施例进行了上述描述，应当明确的是本发明并限于这些实施例。

Claims (11)

1.一种加热设备(1)，所述加热设备包括加热体(2)和用于存储电能的电池(7)，其中：
-电池(7)进行组合以形成具有平行六面体形状的电池组(4)，该平行六面体形状限定了所述电池组的前面和后面(4a，4p)；
-加热体(2)在电池组附近形成沿电池组(4)的所述前面或后面(4a，4p)中的一个设置的至少一个面，或在电池组附近形成在电池组上方设置的至少一个面，使得由电池组(4)产生的热量加入至由加热体(2)产生的热量，以便通过对流产生设备周围的空气循环；以及
-设备(1)包括放置在电池组(4)和加热体(2)之间的第一热绝缘板(3)；
其特征在于所述设备(1)包括：
-至少一个对流板(5)，所述对流板的第一侧(5a)与由电池组(4)形成的前面或后面(4a，4p)紧密接触，使得电池组(4)和对流板(5)之间的热交换是可能的；
-至少一个用于紧固至墙壁(100)的紧固装置(6)，该装置设置在与对流板(5)的所述第一侧(5a)相对的对流板的第二侧上，该紧固装置(6)允许将设备(1)安装在墙壁(100)上，使得对流板(5)距离地面(101)一定距离且距离所述墙壁(100)一定距离设置，从而通过对流使得空气流通过设备(1)下方的空间(10)和所述对流板(5)和所述墙壁(100)之间的空间(11)是可能的。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于设置在彼此附近的电池组(4)的面(4a)和加热体(2)的面(2p)是平坦的。
3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于：
-所述电池组(4)具有使得其高度接近于其厚度的形状，所述电池组(4)因此具有伸长块的形状；以及在于
-所述加热体(2)设置在电池组的上方，当具有对流板(5)时，所述加热体位于所述对流板附近。
4.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于：
-所述电池组(4)具有使得其前面和后面(4a，4p)构成主面且其侧面与每个主面的表面积相比单独具有减小的表面积的形状；以及在于
-所述加热体(2)沿电池组(4)的前面或后面(4a，4p)中的一个设置，而对流板(5)沿电池组的这些后面或者前面(4a，4p)中的另一个设置。
5.根据权利要求4所述的设备(1)，其特征在于：
-所述对流板(5)沿电池组的后面(4p)延伸，以及所述第一热绝缘板(3)沿该电池组(4)的前面(4a)延伸；
-所述加热体(2)沿所述第一热绝缘板(3)，在所述对流板与电池组(4)相对的一侧上延伸。
6.根据权利要求5所述的设备(1)，其特征在于所述第一热绝缘板(3)抵靠电池组(4)的前面(4a)延伸，以及在于所述加热体(2)抵靠该第一热绝缘板(3)延伸。
7.根据权利要求5所述的设备(1)，其特征在于空气空间(15)设置在电池组(4)和加热体(2)之间，以及在于所述第一热绝缘板(3)抵靠电池组(4)延伸或者抵靠加热体(2)延伸。
8.根据权利要求5所述的设备(1)，其特征在于空气空间(15)设置在电池组(4)和加热体(2)之间，以及在于所述设备(1)包括第二热绝缘板(16)，两个热绝缘板(3,16)中的一个热绝缘板(16)抵靠电池组(4)延伸，而两个热绝缘板(3,16)中的另一个热绝缘板(3)抵靠加热体(2)延伸。
9.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于所述设备(1)包括放置在对流板(5)和前述每个紧固装置(6)之间的热绝缘元件(8)。
10.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于接合膏放置在对流板(5)和电池组(4)之间，以便获得完整连接，也就是说，在对流板(5)的表面和电池组(4)的表面之间没有空气空间的情况下，对流板的表面和电池组的表面彼此接触。
11.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于对流板(5)被穿孔和/或设置有鳍片。
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