冷卻設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種冷卻設(shè)備并且特別地但非排它性地涉及一種用于冷卻蓄電池或蓄電池組的設(shè)備，所述蓄電池或蓄電池組用于向電氣系統(tǒng)供應備用電力。本發(fā)明的各方面涉及一種設(shè)備、一種蓄電池或蓄電池組以及一種方法。
【背景技術(shù)】
[0002]世界人口中的一大部分未能使用電網(wǎng)(mains)電力的穩(wěn)定可靠的供應。在一些國家，特別是不發(fā)達國家，通過“用電限制”、使用被稱為“輪流停電”的故意斷電來定量分配電力供應。例如，在很多非洲、南亞和拉丁美洲國家，經(jīng)常發(fā)生輪流停電，雖然輪流停電經(jīng)常被安排在一天和一周的固定時間，容許人們避開已知停電時間工作，但是也經(jīng)常意外地并且無預警地發(fā)生停電。
[0003]甚至在發(fā)達國家，有時候電力需求也會超過電網(wǎng)的供電能力，從而需要進行局部的或普遍的用電限制。另外，由于諸如自然災害或恐怖襲擊等不可預見事件也會發(fā)生電網(wǎng)供電故障。
[0004]因此，在受不可靠的電力供應影響的區(qū)域中，希望長期運行的電設(shè)備的運行是困難的。在不發(fā)達國家常被用于存儲需要存儲在嚴格限制的溫度范圍內(nèi)的例如疫苗等醫(yī)藥的照明系統(tǒng)、電信系統(tǒng)或制冷系統(tǒng)的電力損失會是災難性的。
[0005]通過提供例如鉛酸蓄電池等備用蓄電池以在電網(wǎng)供電故障的情況下向電氣設(shè)備供電，在一定程度上緩解了該問題。在通常的電信應用中，多個2V蓄電池或蓄電池單體電池被串聯(lián)設(shè)置以根據(jù)電力需求而形成具備24V、48V或96V組合輸出電壓的蓄電池或蓄電池組。
[0006]這些蓄電池的性能，尤其是它們的使用壽命，在很大程度上取決于它們的溫度。阿倫尼烏斯方程(Arrhenius equat1n)限定了溫度與化學反應(例如蓄電池內(nèi)的反應)進行的速率之間的關(guān)系。它示出了隨著溫度上升，反應速率成指數(shù)地增加。由于蓄電池的壽命與反應速率成反比，因此蓄電池的壽命隨著溫度上升而成指數(shù)地縮短。
[0007]一般而言，蓄電池溫度每增加10° C，反應速率加倍(因此壽命減半)。因此，在35° C下工作的蓄電池的使用壽命將為在25° C下工作的蓄電池的大約一半，并為溫度保持在15° C下的蓄電池的大約四分之一。
[0008]除了蓄電池隨時間流逝逐漸劣化外，有時候溫度效應也會導致單體電池的過早失效。如果蓄電池內(nèi)產(chǎn)生熱量的速率超過了耗散到環(huán)境中的熱的速率，則即使在正常工作條件下也會發(fā)生這種情況。在這種情形下，蓄電池溫度將繼續(xù)上升，導致被稱為“熱失控”的情況，這會具有嚴重的物理后果以及操作后果。
[0009]不幸的是，世界上使用不可靠的電網(wǎng)供電并因此需要用于必要電氣系統(tǒng)的備用蓄電池的那些地區(qū)往往是持續(xù)環(huán)境高溫因此這些蓄電池的使用壽命縮短的那些地區(qū)。例如空調(diào)設(shè)備等蓄電池冷卻系統(tǒng)減小了環(huán)境高溫對蓄電池壽命的影響。然而，這些設(shè)備自身通常就需要電力，因此在電網(wǎng)電力不易得到的地方是不經(jīng)濟的。
[0010]為了克服此【背景技術(shù)】下的問題，設(shè)想了本發(fā)明。本申請人意識到需要用于在無需恒定電源的情況下可靠地冷卻蓄電池的設(shè)備和/或方法。
[0011]本申請人之前提出過一種適于在無需持續(xù)電源的情況下冷卻物品的制冷設(shè)備的新形式。該設(shè)備是共同待審的專利申請PCT/GB2010/051129的主題，它允許經(jīng)過制冷的存儲空間在失去電力之后保持在4-8° C的溫度范圍內(nèi)長達30天。
[0012]本申請人意識到在這種設(shè)備中所采用的技術(shù)原理可適用于用來冷卻蓄電池的設(shè)備或方法中。因此，本發(fā)明的實施方式可提供一種設(shè)備或一種方法，其用于在無需持續(xù)外部電力供應的情況下冷卻一個或更多蓄電池一段延長的時間。根據(jù)下面的描述、權(quán)利要求書以及附圖中，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將變得顯然。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]因此，本發(fā)明的各方面提供了如所附權(quán)利要求書中所要求的設(shè)備、蓄電池或蓄電池組以及方法。
[0014]根據(jù)本發(fā)明要求保護的另一方面，提供了一種用于冷卻至少一個物品的設(shè)備，所述至少一個物品可選地為蓄電池，所述設(shè)備包括設(shè)置為被供以來自流體存儲器(fluidreservoir)的流體的熱交換器，所述流體存儲器在使用中設(shè)置在所述熱交換器上方，所述流體存儲器包括冷卻元件，所述冷卻元件用于冷卻所述存儲器內(nèi)的流體，使得所述流體在重力作用下沉降到所述熱交換器內(nèi)。
[0015]所述設(shè)備可設(shè)置為冷卻蓄電池。
[0016]便利地，所述流體是在高于大約4° C時顯示正熱膨脹(S卩，其體積隨著溫度增加而增大)和在低于大約4° C時顯示負熱膨脹(S卩，其體積隨著溫度降低而增大)的水。因此，在該溫度下的水處于其最大密度，并傾向于沉降到任何容納體積的底部。因此，所述設(shè)備設(shè)置為使得在使用中位于所述設(shè)備底部處的熱交換器的溫度往往或被保持在大約4° C，以冷卻至少一個蓄電池。
[0017]在一實施方式中，所述設(shè)備包括空氣流動裝置，用于使空氣在所述熱交換器上經(jīng)過或穿過所述熱交換器并使空氣朝向蓄電池、到達蓄電池上或蓄電池周圍。所述空氣流動裝置可包括與熱交換器流體連通的風機或壓縮機。在所述風機或壓縮機與所述熱交換器之間可設(shè)置有管道。
[0018]在一實施方式中，所述熱交換器設(shè)置在與所述管道流體連通的殼體內(nèi)部，所述殼體包括在其中的一個或更多開孔，通過所述開孔在所述熱交換器上或穿過所述熱交換器流過的空氣從所述殼體朝向蓄電池排出、排出到蓄電池上或蓄電池周圍。在一實施方式中，所述殼體包括多個小直徑開孔。
[0019]在一實施方式中，所述熱交換器包括具有至少一個熱交換表面的薄壁容器。所述熱交換表面可包括多個開孔，所述多個開孔設(shè)置為允許空氣穿過所述熱交換器經(jīng)過。所述熱交換器可由透熱性材料形成，例如金屬。
[0020]在一實施方式中，所述冷卻元件或每個所述冷卻元件由下列之一供給電力:電網(wǎng)電源；太陽能電源，例如光伏電池；以及蓄電池，例如被冷卻的蓄電池。
[0021 ] 在一實施方式中，所述設(shè)備設(shè)置為在對所述至少一個冷卻元件的供電中斷之后對所述蓄電池或每個所述蓄電池提供最小時段的冷卻作用。
[0022]在一實施方式中，所述存儲器是熱絕緣的。所述設(shè)備可設(shè)置為使得在使用中所述存儲器內(nèi)的流體的溫度是處于低于所述熱交換器內(nèi)的流體的目標溫度的溫度。
[0023]根據(jù)本發(fā)明要求保護的另一方面，提供了一種包括如前述段落中的任一段所述的設(shè)備的蓄電池或蓄電池組。
[0024]根據(jù)本發(fā)明要求保護的又一方面，提供了一種用于冷卻蓄電池的方法，其包括:對設(shè)置在熱交換器上方的存儲器內(nèi)所存儲的流體進行冷卻，所述熱交換器位于蓄電池的緊鄰處；允許較高密度的流體從所述存儲器沉降到所述熱交換器內(nèi)從而冷卻所述熱交換器并從蓄電池吸收熱。
[0025]所述方法可包括將熱從所述熱交換器內(nèi)的流體傳遞到所述存儲器內(nèi)的流體從而保持所述熱交換器的溫度在目標溫度或目標溫度附近。在一實施方式中，所述目標溫度是大約4° Co在一實施方式中，所述流體是水。
[0026]所述方法可包括使空氣流動經(jīng)過所述熱交換器或穿過所述熱交換器，使得從空氣中吸收熱，并且引導所冷卻的空氣朝向蓄電池、到蓄電池上或蓄電池周圍。
[0027]所述方法可包括使所述存儲器熱絕緣。
[0028]根據(jù)本發(fā)明要求保護的又另一方面，提供了一種用于冷卻蓄電池的方法，其包括:對設(shè)置在熱交換器上方的存儲器內(nèi)所存儲的流體進行冷卻，所述熱交換器位于蓄電池的緊鄰處；允許較高密度的流體從所述存儲器沉降到所述熱交換器內(nèi)從而冷卻所述熱交換器并從蓄電池吸收熱；以及允許所述存儲器內(nèi)的流體的溫度在所述熱交換器內(nèi)的流體的溫度沒有對應上升的情況下上升，以保持蓄電池的溫度處于目標溫度范圍內(nèi)。
[0029]根據(jù)本發(fā)明要求保護的一方面，提供了一種用于冷卻物品的方法，其包括:對設(shè)置在熱交換器上方的存儲器內(nèi)所存儲的流體進行冷卻；允許較高密度的流體從所述存儲器沉降到所述熱交換器內(nèi)從而冷卻所述熱交換器并從物品吸收熱。
[0030]在本發(fā)明要求保護的一個方面中，提供了一種用于冷卻蓄電池的設(shè)備，其包括設(shè)置為被供以來自流體存儲器的流體的熱交換器，所述流體存儲器在使用中設(shè)置在所述熱交換器上方。所述流體存儲器包括用于冷卻所述流體存儲器內(nèi)的流體的至少一個冷卻元件，使得流體在重力作用下流入所述熱交換器以冷卻蓄電池?？商峁╋L機或壓縮機，用于使空氣在所述熱交換器上經(jīng)過或穿過所述熱交換器，并使空氣朝向蓄電池、到達蓄電池上或蓄電池周圍。
[0031 ] 在本申請的范圍內(nèi)，可以想到，在前述段落中、在權(quán)利要求書中和/或在以下的描述和附圖中提出的各個方面、實施方式、示例、特征以及替代例可獨立看待或者以其任意結(jié)合的方式來看待。
【附圖說明】
[0032]參照附圖，現(xiàn)將僅以示例的方式描述本發(fā)明，在圖中:
圖1是圖示蓄電池的使用壽命如何隨溫度而變化的曲線圖；
圖2是體現(xiàn)本發(fā)明的一個形式的設(shè)備的示意性圖示；
圖3是為圖2的設(shè)備的部件的熱交換器的局部放大圖；
圖4是體現(xiàn)本發(fā)明的第二形式的設(shè)備的示意性圖示；以及圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的設(shè)備的一部分的示意性圖示。
【具體實施方式】
[0033]首先參見圖1的曲線圖，其圖示出蓄電池壽命(橫坐標)隨著溫度的變化。根據(jù)阿倫尼烏斯