具有改进热性能的能量存储装置制造方法及图纸

本公开被指向一种具有改进热性能的能量存储装置。更特定来说，能量存储装置包括具有定义内部容积的侧壁的壳体。侧壁包括底和前侧壁，其中前侧壁具有配置成使冷却空气通过其来循环的空气入口和出口。能量存储装置还包括多个电池，其在底侧壁上在内部容积中按照矩阵来布置。此外，电池定义顶部表面。此外，能量存储装置包括排气歧管，其与电池的至少一部分与空气入口之间的前侧壁相邻。因此，排气歧管配置成将空气流从顶部表面引导向底侧壁，并然后到空气出口，以便提供进入空气入口的冷却空气与电池之间的空气流屏障。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进热性能的能量存储装置
本公开一般涉及能量存储装置，并更具体来说涉及具有电池（cell）之间减少的温度可变性的能量存储装置。
技术介绍
通常，对于离电网（off-grid）或者弱电网（weak-grid）消耗实体（例如电信设施），主功率源可包括混合发动机-发电机/电池组（battery）系统，其能够被用于备用情形中。例如，如果失去来自商业公用事业的功率，能够起动发动机-发电机组以便向设施供应功率。但是，发动机-发电机组的启动花费时间；因此，电池组能够在这个过渡时间期期间提供功率。如果发动机-发电机组无法启动（例如，用完燃料、遭受机械故障等），则电池组能够对附加时间期提供功率。以此方式，电能生产不必被急剧扩大和缩小以满足暂时消耗。相反，生产能被维持在更恒定水平。因此，电功率系统能够在恒定生产水平被更高效和容易地操作。其它电池组应用可包括电网连接的能量存储系统和/或基于动机的存储装置。例如，这类电网连接的电池组系统能够被利用于商业/工业设备的调峰（peakshaving）、缓冲分配电网中的峰值负载、能量交易、缓冲夜间的太阳能功率、太阳能/风力功率生成的升级、和/或任何其它适合应用。在上述电池组应用以及任何其它适合电池组应用中，维持电池组包（betterypack）或模块的电池之间的均匀温度是重要的。对于现代设计，冷却硬件使空气在电池组包下面并然后在顶部上流动。但是，由于空气流未被密封，所以一些空气在空气进入电池组时在前面的电池上流动，由此促使前面的电池比其余电池更多地冷却。当电池变得更低温时，其内部电阻增加，这能够在以固定电流进行再充电期间跨电池驱动更高电压。这个更高电压能够损坏低温电池，这能够使电池组的性能和/或可靠性降级。因此，提供具有电池之间减少的温度可变性的改进能量存储装置会是有利的。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在以下描述中被部分地阐明，或者通过描述可以是显然的，或者可通过实践本专利技术来了解。本公开的一个示例方面被指向一种具有电池之间减少的温度可变性的能量存储装置。更特定来说，在某些实施例中，能量存储装置包括壳体，其具有定义内部容积的一个或多个侧壁。侧壁至少包括底侧壁和前侧壁，其中前侧壁具有空气入口和空气出口。能量存储装置还包括多个电池，其在底侧壁上在壳体的内部容积内按照矩阵来布置。此外，所述多个电池定义顶部表面。另外，能量存储装置包括排气歧管，其与电池的至少一部分与空气入口之间的前侧壁相邻。因此，排气歧管配置成将空气流从电池的顶部表面引导向壳体的底侧壁，并然后引导到空气出口，以便提供进入空气入口的冷却空气与电池之间的空气流屏障。在一个实施例中，例如，冷却空气可被提供给空气入口并提供给空气流分配网络，其配置有壳体的底侧壁，并从前侧壁延伸到壳体的后侧壁。因此，空气流分配网络配置成将空气流从空气入口引导到后侧壁并然后引导到电池的顶部表面。在另一个实施例中，排气歧管还可包括按照堆叠式配置所布置的多个热板。更特定来说，热板可包括一个或多个电绝缘板（例如矿物板）和/或一个或多个挡板，其堆叠在一起以便引导空气入口前的排出空气（在其通过空气出口离开之前）。例如，热板可包括一个或多个通道，使得当按照预定配置布置在一起时如本文所述来引导空气流。例如，在某些实施例中，排气歧管可包括第一电绝缘板，其具有一个或多个空气流通道，所述一个或多个空气流通道配置成将空气流从电池的顶部表面引导向壳体的底侧壁。此外，在具体实施例中，第一电绝缘板的空气流通道的数量可对应于与壳体的前侧壁相邻的矩阵的前排中的电池的数量。另外，在进一步实施例中，排气歧管可包括挡板，所述挡板与第一电绝缘板在其电池组管理系统侧上相邻。此外，挡板可包括一个或多个空气流通道，其与第一电绝缘板的一个或多个空气流通道进行流体通信。因此，排气歧管可包括第二电绝缘板，所述第二电绝缘板与挡板在其电池组管理系统侧上相邻。此外，第二电绝缘板还可包括一个或多个空气流通道，其与挡板的一个或多个空气流通道进行流体通信，以便将空气流向上引导向壳体的空气出口。在仍有的附加实施例中，排气歧管还可包括一个或多个附加热板，所述一个或多个附加热板与第二电绝缘板在其电池组管理系统侧上相邻。此外，（一个或多个）附加热板可具有一个或多个开口，其与第二电绝缘板的一个或多个空气流通道进行流体通信。因此，附加热板中的至少一个可具有封闭的底部部分，其提供与空气入口之间的空气流屏障。另外，附加热板中的至少另一个附加热板具有底部开口，其将进入空气入口的空气引导到空气流分配网络中。在某些实施例中，排气歧管还可包括端盖，其配置在第一电绝缘板的电池组侧。因此，在某些实施例中，端盖可配置成向排气歧管提供盖，以便例如通过阻挡空气流来控制空气流。应当理解，如本文所述的热板可由任何适合热材料来构成。例如，如所提及，热板的一个或多个可至少部分由电绝缘材料（例如电绝缘板）来构成。在这类实施例中，电绝缘板可至少部分由云母来构成。在附加实施例中，热板可由传导材料（例如金属或金属合金）来构成。例如，在一个实施例中，热板可至少部分由铜、铝、钢、锌、黄铜、铁、镍、和/或类似物、或者其组合来构成。在附加实施例中，能量存储装置可包括氯化镍钠电池组、硫化钠电池组、锂离子电池组、镍金属氢化物电池组、或类似物中的至少一个。在另一方面，本公开被指向具有多个电池的能量存储装置的排气歧管。排气歧管包括按照堆叠式配置所布置的多个电绝缘板（例如电绝缘板）以及在堆叠式电绝缘板之间间断布置的至少一个挡板。因此，堆叠式板配置成将空气流从电池的顶部表面引导向能量存储装置的壳体的底侧壁，并然后向上引导到能量存储装置的空气出口，以便提供进入能量存储装置的空气入口的冷却空气与电池之间的空气流屏障。在另一方面，本公开被指向一种用于减少具有壳体（带有底侧壁和前侧壁）的能量存储装置中的多个电池之间的温度可变性的方法，所述前侧壁具有空气入口和空气出口。该方法包括通过空气入口来提供冷却空气，所述空气入口与位于所述多个电池下面的底侧壁上的空气流分配网络进行流体通信。该方法的另一个步骤包括使冷却空气通过空气流分配网络来循环到能量存储装置的顶部表面。该方法还包括在前侧壁处使空气从顶部表面再循环到底侧壁并然后到空气出口，以便提供进入空气入口的冷却空气与电池之间的空气流屏障。因此，空气流屏障（其包含来自电池的顶部表面的热排出空气）保护电池的前排免受进来的冷空气（其能够引起过度冷却）影响。在进一步实施例中，在前侧壁使空气从顶部表面再循环回到底侧壁并然后向上到空气出口的步骤还可包括将排气歧管定位在电池的前排与壳体的前侧壁之间，并且使冷却空气通过排气歧管循环。在另一个实施例中，该方法还可包括按照堆叠式配置来布置多个电绝缘板（例如电绝缘板），并且将至少一个挡板间断地放置在堆叠式电绝缘板之间以形成排气歧管。因此，在这类实施例中，该方法还可包括使冷却空气通过第一电绝缘板的一个或多个空气通道循环向壳体的底侧壁。另外，该方法可包括使冷却空气通过挡板循环，并然后到第二电绝缘板，其中挡板和/或第二电绝缘板的一个或多个空气通道将空气向上引导向壳体的空气出口。此外，在某些实施例中，该方法可包括使冷却空气通过至少一个附加热板（与第二电绝缘板在其电池组管理系统侧上相邻）的一个或多个开口循环，并到空气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量存储装置，包括：壳体，包括定义内部容积的一个或多个侧壁，所述侧壁至少包括底侧壁和前侧壁，所述前侧壁包括空气入口和空气出口；多个电池，在所述底侧壁上在所述内部容积内按照矩阵来布置，并且所述多个电池定义顶部表面；以及排气歧管，与所述电池的至少一部分与所述空气入口之间的所述前侧壁相邻，其中所述排气歧管将空气流从所述电池的所述顶部表面引导向所述壳体的所述底侧壁，并然后到所述空气出口，以便提供进入所述空气入口的冷却空气与所述电池之间的空气流屏障。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.09 US 14/8486821.一种能量存储装置，包括：壳体，包括定义内部容积的一个或多个侧壁，所述侧壁至少包括底侧壁和前侧壁，所述前侧壁包括空气入口和空气出口；多个电池，在所述底侧壁上在所述内部容积内按照矩阵来布置，并且所述多个电池定义顶部表面；以及排气歧管，与所述电池的至少一部分与所述空气入口之间的所述前侧壁相邻，其中所述排气歧管将空气流从所述电池的所述顶部表面引导向所述壳体的所述底侧壁，并然后到所述空气出口，以便提供进入所述空气入口的冷却空气与所述电池之间的空气流屏障。2.如权利要求1所述的能量存储装置，还包括空气流分配网络，所述空气流分配网络配置有所述壳体的所述底侧壁，并从所述前侧壁延伸到所述壳体的后侧壁，其中所述空气流分配网络配置成将空气流从所述空气入口引导到所述后侧壁，并然后到所述电池的所述顶部表面。3.如权利要求2所述的能量存储装置，其中所述排气歧管还包括按照堆叠式配置来布置的多个热板。4.如权利要求3所述的能量存储装置，其中所述热板包括多个电绝缘板以及间断地布置在所述堆叠式电绝缘板之间的至少一个挡板。5.如权利要求4所述的能量存储装置，还包括第一电绝缘板，所述第一电绝缘板具有配置成将所述空气流引导向所述壳体的所述底侧壁的一个或多个空气流通道。6.如权利要求5所述的能量存储装置，其中所述第一电绝缘板的空气流通道的数量对应于与所述壳体的所述前侧壁相邻的所述矩阵的前排中的电池的数量。7.如权利要求5所述的能量存储装置，还包括与所述第一电绝缘板在其电池组管理系统侧上相邻的至少一个挡板，所述挡板包括与所述第一电绝缘板的所述一个或多个空气流通道进行流体通信以便重新引导来自所述第一电绝缘板的空气流的一个或多个空气流通道。8.如权利要求7所述的能量存储装置，还包括与所述挡板在其电池组管理系统侧上相邻的第二电绝缘板，所述第二电绝缘板包括与所述挡板的所述一个或多个空气流通道进行流体通信的一个或多个空气流通道，其中所述第二电绝缘板的所述一个或多个空气流通道配置成将所述空气流引导向所述壳体的所述空气出口。9.如权利要求8所述的能量存储装置，还包括与所述第二电绝缘板在其电池组管理系统侧上相邻的一个或多个附加热板，所述一个或多个附加热板具有与所述第二电绝缘板的所述一个或多个空气流通道进行流体通信的一个或多个开口，其中所述附加热板中的至少一个具有从所述空气入口提供空气流屏障的封闭底部部分，并且其中所述附加热板中的至少另一个附加热板具有底部开口，所述底部开口将进入所述空气入口的空气引导到所述空气流分配网络中。10.如权利要求4所述的能量存储装置，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：MS扎诺尼，KM拉什，CR史密斯，JT布劳韦尔，W刘，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US