一种热电池工作状态热模拟设备的制作方法

本发明属于热电池技术领域，特别涉及一种热电池工作状态热模拟设备。

背景技术：

热电池是一种热激活贮备电池，在常温下贮存时电解质为不导电的固体，使用时用电发火头或撞针机构引燃其内部的加热药剂，使电解质熔融成为离子导体而被激活的一种储备电池，热电池的贮存时间理论上是无限的，实际达17年以上。由于热电池内阻小、使用温度范围宽、贮存时间长、激活迅速可靠、不需要维护，故而其已发展成为导弹、核武器、火炮等现代化武器的理想电源体系。然而，作为热电池，其工作状态带热也是其本身重要缺陷之一。

热电池表面温度热来源于内部加热药剂燃烧溢出的热量，通过加厚隔热层可以一定程度上降低热电池的表面温度，但对于长时间工作的热电池来说，由于隔热材料导热系数的存在，热电池表面温度依然会上升。热电池工作状态的热量给其应用系统的安全性和可靠性带来了不可预测的挑战。为了研究热电池和系统热的平衡状态，以及热电池表面热量对其它系统设备的影响，常常需要大量的试验进行验证分析。而由于热电池为一次性产品，且价格昂贵，现有设备对热电池和系统热平衡状态的研究，需要消耗大量的热电池，与之带来的试验成本往往较大。

技术实现要素：

本发明意在提供一种热电池工作状态热模拟设备，在减少热电池浪费的同时，实现对热电池和系统热平衡的研究。

本方案中的一种热电池工作状态热模拟设备，包括加热装置和温度传感器；加热装置的外壁上包覆有传热层，温度传感器固定在所述传热层的外壁上；所述加热装置为单个加热体或多个加热体构成的加热体组。

本方案的工作原理及其有益效果：通过设置加热体、温度传感器和传热层；加热体相当于热电池，加热体组相当于热电池组，传热层相当于热电池的表面。加热体工作产生热量后，通过传热层传递给温度传感器，温度传感器可以实现对传热层温度的实时监控，即实现对热电池的电池表面温度监控，从而找到热电池和系统之间的热平衡点，不需要再像现有技术一样使用热电池进行试验，避免了热电池的浪费。

进一步，所述加热装置外围设有辅助加热装置。由于热电池的工作环境复杂多变，通过在加热装置的外部围设辅助加热装置，可以实现对多种外部温度环境的模拟，进而寻找到更宽范围内，热电池或热电池组与系统之间的热平衡状态。

进一步，所述辅助加热装置为加热垫、加热丝和加热石英灯中的至少一种。加热垫、加热丝和加热石英灯价格相对便宜、耐用，有利于确保试验的可靠性。加热垫、加热丝和加热石英灯可根据系统需要热量调节，便于准确模拟系统环境。

进一步，所述加热体为加热垫、加热丝和加热石英灯中的至少一种。加热垫、加热丝价格相对便宜，耐用且便于制作成与热电池形状相似的结构，更有利于确保试验的可靠性。

进一步，所述传热层为不锈钢层、钛合金层和铝合金层中的至少一种。由于热电池外壳一般采用不锈钢外壳、钛合金外壳和铝合金外壳中的一种或多种；因此，将传热层设置为不锈钢层、钛合金层或铝合金层中的至少一种，使得传热层和热电池外壳的材质一样，从而确保热传导系数一致，进一步提高模拟的真实性。

进一步，所述传热层的外形为与真实热电池或热电池组相近的方形，柱形，环形中的一种或多种。将传热层的外形设计为与热电池或热电池组相近的方形，柱形和/或环形，使得传热层的热传导形式与真实的热电池或热电池组接近，有助于提高模拟的真实性。

进一步，每个所述传热层上至少有一个温度传感器。每个传热层至少设置一个温度传感器，可以实现对传热层更精准的温度监控，有利于提高模拟试验的精度。

进一步，所述温度传感器为壁传感器和空气传感器中的至少一种。壁传感器直接贴在传热层的表面，测量传热层的表面温度；空气传感器的测温头在空气中，可以测量与传热层相差一段距离的温度；两者结合可以实现对热电池和系统进行更精准的热平衡试验。

附图说明

图1为本发明实施例1中一种热电池工作状态热模拟设备的结构示意图；

图2为本发明实施例2中一种热电池工作状态热模拟设备的结构示意图；

图3为本发明实施例3中一种热电池工作状态热模拟设备的结构示意图；

图4为本发明实施例4中一种热电池工作状态热模拟设备的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：加热体1、传热层2、温度传感器3、导线4、线缆5、出线孔6、辅助加热装置7、加热体组8。

实施例1基本如附图1所示：一种热电池工作状态热模拟设备，包括温度传感器3、传热层2和两个加热体1，两个加热体1均包覆有传热层2，两个包覆传热层2的加热体1构成加热体组8，加热体组8外也包覆有传热层2，传热层2采用与热电池外壳导热系数一致的不锈钢外壳，传热层2的外形采用与真实的热电池或热电池组相似的方形；每个传热层2的外壁上均粘贴有壁传感器和空气传感器各一个，粘接壁传感器和空气传感器时，可采用聚酰亚胺带或者高温胶带；壁传感器和空气传感器均通过导线4与外部显示器或控制器连接，控制器可选用单片机或plc控制器；加热体1均通过线缆5与外部电源连接；传热层2上均设有用于线缆5和导线4通过的出线孔6。加热体1选用加热垫，温度传感器3选用壁传感器和空气传感器。

实施例2中的一种热电池工作状态热模拟设备基本如附图2所示，其与实施例1的不同之处仅在于：还包括用于模拟外部环境的辅助加热装置7，辅助加热装置7围设在最外层的传热层2外，辅助加热装置7选用加热丝，加热丝同样构成与真实的热电池或热电池组环境相似的空间形状。

实施例3基本如附图3所示：一种热电池工作状态热模拟设备，包括加热体组8、传热层2和温度传感器3；传热层2包覆在加热体组8上，传热层2为和热电池外壳导热系数一致的钛合金外壳，传热层2为和真实热电池组或单个热电池形状相近的方形，传热层2的表面粘贴有壁传感器和空气传感器，粘接壁传感器和空气传感器时，可采用聚酰亚胺带或者高温胶带；壁传感器和空气传感器均通过导线4与外部显示器或控制器连接，控制器可选用单片机或plc控制器；加热体1均通过线缆5与外部电源连接；传热层2上设有用于线缆5和导线4通过的出线孔6。加热体组8为加热丝。

实施例3中的加热体组8可以模拟多个热电池组成的热电池组，也可以模拟单独的热电池；模拟热电池组时，将加热体组8中加热体1的数量控制在十五个以内效果较好。

实施例4中的一种热电池工作状态热模拟设备基本如附图4所示，其与实施例3的不同之处仅在于：还包括用于模拟外部环境的辅助加热装置7，辅助加热装置7围设在传热层2外，辅助加热装置7选用加热石英灯，加热石英灯同样构成与热电池组环境相似的空间形状。

以实施例2中的热电池工作状态热模拟设备为例，使用时，单个加热体1以及包覆在加热体1上的传热层2相当于单个的热电池，两个加热体1及其传热层2相当于热电池组；加热体1工作后产生热量并传导于传热层2后，传热层2表面的温度接近于现实中热电池组表面的温度，通过粘贴在传热层2上的温度传感器3，可以模拟了解热电池组在正常工作状态时周围设备所承受的温度，进而找到热电池和系统之间的热平衡。另外，最外层的传热层2外设置辅助加热装置7，通过控制辅助加热装置7的温度，进而可以模拟温度变化更加复杂的外部环境，进而在模拟状态下，找到不同外部环境状态下热电池和系统之间的热平衡。