一种高低温恒温恒湿试验箱及模块化试验系统的制作方法

1.本技术属于环境模拟的技术领域，涉及一种高低温恒温恒湿试验箱及模块化试验系统。


背景技术：

2.锂电池具有能量密度高，使用寿命长、无记忆效应、充电快、生产过程绿色环保等优点，已经成为手机、电脑等电子设备的主要电源，以及电动汽车的首选电源。锂电池产品在出厂之前，必须进行严格的测试，以评估锂电池的性能，提前发现并消除锂电池的质量缺陷。锂电池产品在测试过程中，很重要的一项测试就是温湿度试验，温湿度试验通常在恒温恒湿试验箱中进行。
3.相关技术手段中，放置待测锂电池的恒温恒湿试验箱和充放电测试仪是分开的，锂电池和测试仪台架之间需要通过很长的导线进行连接，从试验箱腔体内的锂电池到腔外测试仪之间的连接导线需要经过多次弯折，而连接导线的弯折影响了锂电池在试验箱腔内的摆放位置，使得试验箱腔体的空间利用率较低，锂电池的测试效率低下，且多台试验箱共同检测时，连接导线的使用长度成倍的增长，增加了导线的采购成本。
4.其次，常规高低温交变恒温恒湿试验箱的检修门和导线引出孔多设置在左、右两侧，因此多台试验箱不能紧邻布置，必须留出足够的检修空间和导线引出空间，加上测试仪台架也要占据比较大的室内面积，使得同一试验室内可布置的试验箱总台数大大减少，试验室面积利用率较低。
5.再次，常规高低温交变恒温恒湿试验箱的冷凝器多为风冷方式。风冷方式下，试验箱冷凝器排出的热量将直接散到试验室内的环境中，使得试验室内空气温度升高。当试验室内摆放的试验箱台数较多时，散发到室内的热量相当可观，使得室内温度极高，严重影响试验人员的工作舒适度，为此必须安装大容量的空调以维持室内温度的恒定，而大容量空调的存在又增大了试验室的能耗。据统计，一个安装有三十台左右试验箱的试验室，空调的能耗可能高达几十千瓦甚至上百千瓦。


技术实现要素：

6.鉴于上述导线布置所产生的高低温交变恒温恒湿试验箱对锂电池检测效率低下的问题，本技术提供一种高低温恒温恒湿试验箱及模块化试验系统。
7.第一方面，本技术提供一种高低温恒温恒湿试验箱，采用如下的技术方案：
8.一种高低温恒温恒湿试验箱，包括，
9.机架；
10.外搁架，用于放置充放电测试仪；
11.保温腔体，用于测试锂电池性能，所述外搁架与所述保温腔体的位置相对应；所述保温腔体包括试验腔室和内搁架，所述内搁架位于所述试验腔室内；所述保温腔体的背面设置有用于供锂电池与充放电测试仪之间连接导线穿过的通孔；
12.常温腔体，用于安装设备。
13.通过采用上述技术方案，外搁架邻近布置在保温腔体且与保温腔体对应，放置于外搁架的充电测试仪的连接导线通过通孔与锂电池进行电连接，使得测试仪到锂电池之间的连接导线用量最省、提升了连接导线的顺直度，减少箱内导线的弯折；相对于现有技术，改善了因连接导线的弯折，影响了锂电池在试验箱腔内的摆放位置，使得试验箱内空间利用率较低的缺陷，本技术节省了大载流量导线的使用长度和采购成本，提高了箱内空间利用率，相应的提升了锂电池的检测效率。
14.优选地，所述内搁架设置有多层且沿着所述试验腔室的高度方向堆叠放置。
15.通过采用上述技术方案，将试验腔室的空间进行分割成多层，用于供更多的锂电池进行放置，进一步的提高试验腔室的空间利用率；另一方面，容纳更多的锂电池使得相同的时间内，测试的锂电池数量更多，进一步提升锂电池的测试效率。
16.优选地，所述通孔设置有多个且并排间隔布置，所述通孔包括电源线孔和传感器孔。
17.通过采用上述技术方案，有规律的对电源孔和传感器孔进行排布，使得电源线以及连接锂电池的连接导线减少的缠绕发生，便于不同电路的控制以及检修。
18.优选地，所述保温腔体还包括环境控制腔室，所述环境控制腔室位于所述试验腔室的一侧；环境控制腔室安装有高温级蒸发器、低温级蒸发器、加热器、加湿器以及风机；所述试验腔室朝向所述环境控制腔室的端面设置有用于使空气在试验腔室内侧送侧回的送风口和回风口，所述送风口位于所述回风口的上方，所述风机位于所述送风口处且位于所述环境控制腔室远离地面的一端。
19.通过采用上述技术方案，风机吹出的空气从送风口处进入试验腔室，穿过试验腔室从回风口出，空气在试验腔室内的流动方向是侧送侧回，即空气绕垂直于保温腔体的中轴线循环；相对于现有技术中的空气绕平行于门的中轴线循环的方式，本技术的空气循环的范围更全面更均匀，使得试验腔室内的空气温度、湿度、流速、温度均匀度等参数得到控制。
20.优选地，所述常温腔体包括设备腔室，所述设备腔室内安装有复叠式制冷系统、加湿控制系统、加热控制系统、电气控制系统；所述复叠式制冷系统通过管路和环境控制腔室内的高温级蒸发器、低温级蒸发器连接；所述加湿控制系统通过管路和环境控制腔室内的加湿器连接；所述加热控制系统通过导线和环境控制腔室内的加热器连接；所述电气控制系统控制整个高低温温恒温恒湿试验箱的自动运行。
21.通过采用上述技术方案，各系统相互协同作用，对试验箱的试验环境实现全自动化控制，实现实时调控，提高试验箱的试验环境的精确度。
22.优选地，所述复叠式制冷系统包括冷凝器，所述冷凝器为水冷冷凝器，所述冷凝器具有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口均朝向所述保温腔体的一侧。
23.通过采用上述技术方案，使用水冷冷凝器对试验箱进行降温，冷凝水从进水口流经各部件，再从出水口出，通过水将试验箱内的热量带至试验箱外，降低试验箱内部的温度；由于水的比热容比空气大、水的对流换热系数比空气高、水冷工况的冷凝温度比风冷工况效率更高。
24.优选地，所述保温腔体远离所述外搁架的端面设置有便于锂电池取放的防护门。
25.通过采用上述技术方案，在锂电池位于试验腔室内进行检测时，防护门配合保温腔体将检测的锂电池与外部空间进行隔离，增强检测人员在检测过程中的安全性。
26.优选地，所述常温舱体为l形，所述保温腔体安装于l形的缺口位置。
27.通过采用上述技术方案，在空间上优化了各控制系统以及各控制元件的安装位置，缩小了整体设备的占地面积，节约了试验场地的空间，使得在相同空间内能够容纳更多的设备。
28.第二方面，本技术提供一种的模块化试验系统，采用如下的技术方案：
29.一种模块化试验系统，包括以上的高低温恒温恒湿试验箱，还包括冷却水进水管、冷却水回水管、循环水泵、冷却水塔；所述试验箱设置有多台且并排布置，所述试验箱设置于室内，所述循环水泵、冷却水塔设置于室外；多台所述试验箱的冷凝器进水口均与所述冷却水进水管连接，多台所述试验箱的冷凝器出水口均与所述冷却水回水管连接；所述冷却水进水管的另一端与所述冷却水回水管的另一端均安装于所述循环水泵。
30.通过采用上述技术方案，并排放置的试验箱，在相同的空间内，增加试验箱的摆放数量，极大提高试验室面积利用率，提高了锂电池的检测效率；通过冷却水塔将多个试验箱产生的热量散到室外环境空气中，不会造成室内的热量聚集，减轻了空调的负载，因而极大节约了安装空调的设备成本和运行维护成本；另一方面，循环水泵放置在室外，因此没有常规风冷试验箱所具有的冷凝风扇噪声，改善了试验室的声环境。
31.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
32.1.测试效率高。充放电测试仪到锂电池之间的连接导线用量最省、提升了连接导线的顺直度，减少箱内导线的弯折，节省了大载流量导线的使用长度和采购成本，提高了箱内空间利用率；容纳更多的锂电池，使得相同的时间内测试的锂电池数量更多，提升锂电池的测试效率。
33.2.节能且舒适度高。采用水冷式冷凝器。由于水的比热比空气大、水的对流换热系数比空气高、水冷工况的冷凝温度比风冷工况约低10℃，综合所有这些因素使得水冷方式比风冷方式的制冷性能系数(cop)至少高30%。水冷方式通过冷却水管将试验箱内的热量带至室外，再通过冷却水塔散到室外环境空气中，不会增加试验室内的空调负载，因而极大节约了安装空调的设备成本和运行维护成本；另一方面，循环水泵放置在室外，因此没有常规风冷试验箱所具有的冷凝风扇噪声，改善了试验室的声环境。
34.3.空间利用率高。并排放置的试验箱，在相同的空间内，增加试验箱的摆放数量，极大提高试验室面积利用率，相应的提高了锂电池的检测效率。
附图说明
35.图1是本技术实施例一种高低温恒温恒湿试验箱整体结构示意图；
36.图2是本技术实施例凸显内搁架的结构示意图；
37.图3是本技术实施例凸显环境控制腔室的结构简图；
38.图4是本技术实施例一种模块化试验系统的结构示意图。
39.附图标记说明：
40.1、试验箱；11、机架；12、保温腔体；121、试验腔室；1211、通孔；1212、送风口；1213、回风口；1214、防护门；1215、观察窗；122、内搁架；123、环境控制腔室；1231、高温级蒸发器；
1232、低温级蒸发器；1233、加热器；1234、加湿器；1235、风机；13、常温腔体；131、管路安装腔室；132、设备腔室；1322、进水口；1323、出水口；14、外搁架；2、冷却水进水管；3、冷却水回水管；4、循环水泵；5、冷却水塔。
具体实施方式
41.以下结合附图1-4对本技术作进一步详细说明。
42.本技术实施例公开一种高低温恒温恒湿试验箱1。
43.参照图1，一种高低温恒温恒湿试验箱1包括机架11、用于放置充放电测试仪的外搁架14、用于测试锂电池性能的保温腔体12以及常温腔体13；保温腔体12以及常温腔体13均与机架11固定连接，外搁架14与保温腔体12的位置并排且相对应设置。
44.参照图1和图2，保温腔体12呈长方体设置，保温腔体12包括试验腔室121、用于放置锂电池的内搁架122以及环境控制腔室123，内搁架122位于试验腔室121内，环境控制腔室123位于试验腔室121一侧。保温腔体12朝向外搁架14的端面设置有用于供锂电池与充放电测试仪之间连接导线穿过的通孔1211，通孔1211设置有多个且并排间隔布置，通孔1211包括用于电源线通过的电源线孔和用于传感器线路通过的传感器孔。外搁架14邻近布置在保温腔体12一侧且与保温腔体12对应，放置于外搁架14的充电测试仪的连接导线根据类型分别通过电源线孔以及传感器孔与锂电池进行电连接，使得测试仪到锂电池之间的连接导线用量最省、提升了连接导线的顺直度，减少箱内导线的弯折，同时有规律的对电源孔和传感器孔进行排布，减少连接导线发生缠绕的可能，便于不同电路的控制以及检修。
45.内搁架122设置有多层且沿着试验腔室121的高度方向堆叠放置。在本实施例中，内搁架122设置有三层，将试验腔室121的空间进行分割成多层，用于供更多的锂电池进行放置，进一步的提高试验腔室121的空间利用率；另一方面，容纳更多的锂电池使得相同的时间内，测试的锂电池数量更多，进一步提升锂电池的测试效率。
46.在其他的一些实施例中，电源线孔和传感器孔的数量与内搁架122上能够容纳锂电池的最大数量对应设置。
47.环境控制腔室123安装有高温级蒸发器1231、低温级蒸发器1232、加热器1233、加湿器1234以及风机1235；风机1235安装于环境控制腔室123远离地面的一端，加湿器1234、加热器1233、低温级蒸发器1232以及高温级蒸发器1231依次间隔安装且逐渐靠近设备腔室132；试验腔室121朝向环境控制腔室123的端面设置有送风口1212和回风口1213，送风口1212位于回风口1213的上方，风机1235的开口方向与送风口1212的位置对应。风机1235吹出的空气从送风口1212处进入试验腔室121，穿过试验腔室121从回风口1213出，空气在试验腔室121内的流动方向是侧送侧回，即空气沿着竖直方向进行循环。
48.保温腔体12远离外搁架14的端面设置有便于锂电池取放的防护门1214，防护门1214通过合页与保温腔体12的一侧转动连接。防护门1214设置有观察窗1215，在锂电池位于试验腔室121内进行检测时，观察窗1215便于检测人员能够实时观察到试验腔室121内锂电池的检测情况，防护门1214配合保温腔体12将检测的锂电池与外部空间进行隔离，增强检测人员在检测过程中的安全性。
49.参照图3，常温腔体13包括设备腔室132和用于存放管路的管路安装腔室131，设备腔室132位于试验腔室121和环境控制腔室123下方，管路安装腔室131位于环境控制腔室
123远离试验腔室121的一侧。在本实施例中，常温腔体13呈l形，保温腔体12安装于l形的缺口位置。
50.设备腔室132内安装有复叠式制冷系统、加湿控制系统、加热控制系统、电气控制系统；复叠式制冷系统通过管路和环境控制腔室123内的高温级蒸发器1231、低温级蒸发器1232连接；加湿控制系统通过管路和环境控制腔室123内的加湿器1234连接；加热控制系统通过导线和环境控制腔室123内的加热器1233连接；电气控制系统控制整个高低温温恒温恒湿试验箱1的自动运行。各系统相互协同作用，对试验箱1的试验环境实现全自动化控制，实现实时调控，提高试验箱1的试验环境的精确度。在本实施例中，试验箱1内温度控制范围为-40℃~150℃，箱内湿度控制范围为10%~98%rh。
51.参照图3和图4，复叠式制冷系统包括高温级压缩机、第一高温级节流元件、中间换热器、第二高温级节流元件、低温级压缩机、低温级节流元件以及冷凝器。冷凝器为水冷冷凝器，其型式包括但不限于壳管式换热器、板式换热器、套管式换热器。
52.冷凝器具有进水口1322和出水口1323，进水口1322和出水口1323均朝向保温腔体12的一侧。在本实施例中，进水口1322和出水口1323位于保温腔体12朝向外搁架14的一侧。冷凝水从进水口1322流经各部件，再从出水口1323出，通过水将试验箱1内的热量带至试验箱1外，降低试验箱1内部的温度。
53.参照图4，本技术公开一种模块化试验系统，包括以上的高低温恒温恒湿试验箱1，还包括冷却水进水管2、冷却水回水管3、循环水泵4、冷却水塔5。在本实施例中，试验箱1设置有多台，多台试验箱1呈左右并排布置且朝向相同，相邻两台试验箱1之间接触；并排放置的试验箱1，在相同的空间内，增加试验箱1的摆放数量，极大提高试验室面积利用率，提高了锂电池的检测效率。多台试验箱1设置于室内，循环水泵4和冷却水塔5设置于室外，改善了试验室的声环境，提高了室内的舒适度。
54.冷却水进水管2和冷却水回水管3沿着并排放置的试验箱1设置，多台试验箱1的冷凝器进水口1322均与冷却水进水管2连接，多台试验箱1的冷凝器出水口1323均与冷却水回水管3连接；冷却水进水管2的另一端与冷却水回水管3的另一端与冷却水塔5连通，循环水泵4安装于冷却水回水管3。通过水冷的循环方式将多个试验箱1产生的热量通过冷却水塔5散到室外环境空气中，降低室内的热量聚集；由于水的比热容比空气大、水的对流换热系数比空气高，从而提升了试验系统的制冷效率，在安装同样数量的试验箱1的条件下整个试验系统的能耗大大降低，且由于水冷方式通过冷却水管将试验箱内的热量带至室外，再通过冷却水塔5散到室外环境空气中，不会增加试验室内的空调负载，因而极大节约了安装空调的设备成本和运行维护成本。由于冷凝器是水冷，循环水泵放置在室外，因此没有常规风冷试验箱所具有的冷凝风扇噪声，改善了试验室的声环境。在本实施例中，试验箱1的台数与外搁架14的架数相同，且试验箱1与外搁架14一一对应设置。
55.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示，需要说明的是，上面描述中使用的词语“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。