一种基于热管与冷却液浸没式双控电池包模组的储能系统技术方案

本实用新型专利技术一种基于热管与冷却液浸没式双控电池包模组的储能系统，通过多个模块化双控电池包模组，组成可重构柜式双控电池包模组簇及电池储能系统；采用流动的浸没式冷却液与具有高效热交换能力的热管相结合，优化设计热管面积尺寸，并将热管贴装在电池串联组串包侧面产生热量的核心区域，进行电池热量核心区域与电池整体的双重受控热交换，缩短了电池热量传导距离，实现快速双向热能交换，并且流动的浸没式冷却液通过液冷装置调节冷却液的温度，结构简捷高效，同时浸没式冷却液起到防止电池及电池包起火的消防作用；本实用新型专利技术在保障热交换功效与安全的同时，提高了液冷系统的利用率，降低热管理控制系统本身的能耗。降低热管理控制系统本身的能耗。降低热管理控制系统本身的能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于热管与冷却液浸没式双控电池包模组的储能系统


[0001]本技术属于电池储能
，具体涉及一种基于热管与冷却液浸没式双控电池包模组的储能系统。

技术介绍

[0002]在大规模新能源电力应用的新型电力系统中，增加了对储能系统作为灵活调度资源的需求，以此保障与新能源电力互补和电力系统运行的安全稳定控制。目前应用的大规模电池储能系统，普遍存在电池本身运行的安全隐患问题，其中之一，是电池本身的不一致性和温度特性的影响，使得电池储能系统的安全性受到挑战。因而需要有效提升电池温度一致性控制能力，保证电池储能系统的电池模组运行过程中，满足电池自身工作温度范围和电池之间温度一致性范围的要求，提升电池储能系统运行的安全性。
[0003]电池储能系统健康、安全运行需要有效的温度控制，达到电池簇的每一个电池包温度一致性控制在允许的范围之内，任何一颗电池单体或一个电池包超出允许的温度一致性范围时，整个电池簇或储能单元系统会停止运行，影响系统的整体效率，产生储能系统运行效率的短板效应。
[0004]目前电池储能系统温控的主要技术手段，是采用强排风冷或浸没式液冷或液冷板冷却的热交换方式，三种方式都是为了将电池的热量快速传导给冷源介质，通过热交换控制电池的温度；提升电池散热能力提高电池模组内电池温场一致性，同时采用的冷却液具有持续调温和氧气隔绝作用，可有效防范电池热失控和火灾风险。
[0005]现有技术在电池储能系统的研究与应用中，进行了相应的创新与实践，提出了不少技术方案，采用液冷技术解决电池储能系统的热管理及温度调控就是主要技术路线之一。国家知识产权局公布的(CN114156560A)专利，《一种浸没式液冷散热模组及散热方法》采用浸没式液冷与液冷板冷却相结合的两级传导的方式进行散热，对于紧排列电池模组整体浸没在冷却液之中(如该专利附图所示)进行散热，如该专利说明书记载“在直接接触式液冷方式的基础上引入液冷板，对冷却液和电池模组进行降温，
”…“
所述液冷板
…
所述进液口连接有水冷机。
”…“
将电池模组浸没在冷却液中，采用直接接触式液冷方式，
”…“
液冷板为平板结构，上表面和下表面均匀分布多个翅片，上表面的翅片浸入箱体内冷却液中，下表面翅片连接有制冷设备。”如上可知，该技术方案对电池散热方法主要是，通过水冷机对液冷板中液冷介质进行调温及流量控制实现液冷板经上表面翅片，由电池底部与电池进行热交换，完成散热过程；在此基础上，通过连接有制冷设备的下表面翅片及上翅片对箱体内不流动的冷却液进行调温，电池模组浸没在冷却液并与冷却液热交换，完成散热过程。该技术方案的主要缺陷与不足是：
[0006]1)液冷板通过翅片安装在电池模组的底层，与电池和冷却液进行热交换，由于电池单体产生热量的核心区域在电池单体的上端，逐渐向下传导，使得液冷板与电池的调温效果受到影响；
[0007]2)电池模组整体浸没在冷却液中，制冷设备通过下表面翅片及上表面翅片对箱体
内不流动的冷却液进行冷却，冷却液以自然热传导方式与电池进行热交换，降低了热交换效率，同时由于电池模组中的电池是紧排列，电池之间冷却液数量有限，影响散热效率；
[0008]3)由于冷却液的高度高于电池模组的电池的安全阀，使得安装在电池极耳上的电池温度传感器浸没在冷却液中，从而不能监测到电池的实际温度，使控制系统无法实施有效控制；
[0009]4)采用两套制冷设备以及上下两层翅片的产品配置与结构，安装要求高、难度增加且效率不高，还增加制造成本。
[0010]为了克服现有技术方案的缺陷与不足，本技术将采用具有快速热交换能力的热管贴装在每个电池及电池包侧面，并与调温后的流动冷却液进行热交换，实现简捷、快速、高效、节能的冷暖双向快速热交换，通过精细化统筹设计，以高效的系统架构与部件连接关系，构成系统整体高效热交换的热管与兼有消防功能的冷却液浸没式双控电池模组及储能系统，具有热交换能力强、高效运行、低成本运维及全寿命投资减少的优势，提电池储能系统的可靠性、安全性。

技术实现思路

[0011]为了克服现有技术及方案的缺陷与不足，本技术提出一种基于热管与冷却液浸没式双控电池包模组的储能系统，其特征在于，多个柜式双控电池包模组簇通过高压仓及直流母线接入储能变流器的直流端子；所述柜式双控电池包模组簇由多个双控电池包模组相邻的电池包模组PACK正极端子与相邻的电池包模组PACK负极端子串联构成；所述双控电池包模组包括双控电池包模组 PACK箱体；所述双控电池包模组PACK箱体具有箱体顶盖构成密闭结构，所述双控电池包模组PACK箱体内设置有多个电池串联组串包，串联构成电池包组串 PACK；以及所述电池串联组串包侧面贴装相应的热管，所述双控电池包模组PACK 箱体内填充有用于浸没所述电池串联组串包的冷却液；
[0012]其特征还在于，由储能管控系统通过系统控制总线分别连接高压仓及直流母线、储能变流器、液冷装置以及柜式双控电池包模组簇中各双控电池包模组，构成基于热管与冷却液浸没式双控电池模组的储能系统。
[0013]所述一种基于热管与冷却液浸没式双控电池包模组的储能系统，其特征在于，所述双控电池包模组由多个所述电池串联组串包串联构成电池包组串 PACK，并安装在双控电池包模组PACK箱体内，所述电池串联组串包由多个电池单体串联构成，且每一个电池串联组串包的侧面贴装热管，构成接触式热管快速热交换结构；同时，电池及电池模组监控系统连接每一个电池单体，构成实时监测电池单体运行参数的电池管控系统，并通过电池模组BMS通信连接端子与上位控制系统连接，构成双控电池包模组的监控与电池热管理的管控信息路径。
[0014]所述一种基于热管与冷却液浸没式双控电池包模组的储能系统，其特征在于，所述双控电池包模组PACK箱体，通过内侧四个箱角定位电池串联组串包的安装位置，并由多个相应具有导通孔的定位板和一个无导通孔的定位板进行定位，所述无导通孔的定位板安装在电池包模组PACK箱进液口与电池包模组 PACK箱出液口之间，阻挡冷却液进液后直接流向电池包模组PACK箱出液口；所述双控电池包模组PACK箱体内，至少在箱体两侧的具有导通孔的定位板上，装有冷却液温度传感器，且安装高度低于具有导通孔的定位板本身高
度的50％。
[0015]所述一种基于热管与冷却液浸没式双控电池包模组的储能系统，其特征在于，所述电池及电池模组监控系统通过连接在每个电池单体极耳上的温度传感器，实时采集每个电池单体运行的参数，并通过电池模组BMS通信连接端子与上位管控系统连接，构成两级控制路径与架构。
[0016]所述一种基于热管与冷却液浸没式双控电池包模组的储能系统，其特征在于，双控电池包模组PACK箱体正面，安装电池及电池模组监控系统及电池模组BMS通信连接端子、电池包模组PACK正极端子、电池包模组PACK负极端子，以及冷却液进液控制阀及进液管道和冷却液出液控制阀及冷却液出液管道。
[0017]所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于热管与冷却液浸没式双控电池包模组的储能系统，其特征在于，多个柜式双控电池包模组簇通过高压仓及直流母线接入储能变流器的直流端子；所述柜式双控电池包模组簇由多个双控电池包模组相邻的电池包模组PACK正极端子与相邻的电池包模组PACK负极端子串联构成；所述双控电池包模组包括双控电池包模组PACK箱体；所述双控电池包模组PACK箱体具有箱体顶盖构成密闭结构，所述双控电池包模组PACK箱体内设置有多个电池串联组串包，串联构成电池包组串PACK；以及所述电池串联组串包侧面贴装相应的热管，所述双控电池包模组PACK箱体内填充有用于浸没所述电池串联组串包的冷却液；其特征还在于，由储能管控系统通过系统控制总线分别连接高压仓及直流母线、储能变流器、液冷装置以及柜式双控电池包模组簇中各双控电池包模组，构成基于热管与冷却液浸没式双控电池模组的储能系统。2.根据权利要求1所述一种基于热管与冷却液浸没式双控电池包模组的储能系统，其特征在于，所述双控电池包模组由多个所述电池串联组串包串联构成电池包组串PACK，并安装在双控电池包模组PACK箱体内，所述电池串联组串包由多个电池单体串联构成，且每一个电池串联组串包的侧面贴装热管，构成接触式热管快速热交换结构；同时，电池及电池模组监控系统连接每一个电池单体，构成实时监测电池单体运行参数的电池管控系统，并通过电池模组BMS通信连接端子与上位控制系统连接，构成双控电池包模组的监控与电池热管理的管控信息路径。3.根据权利要求1所述一种基于热管与冷却液浸没式双控电池包模组的储能系统，其特征在于，所述双控电池包模组PACK箱体，通过内侧四个箱角定位电池串联组串包的安装位置，并由多个相应具有导通孔的定位板和一个无导通孔的定位板进行定位，所述无导通孔的定位板安装在电池包模组PACK箱进液口与电池包模组PACK箱出液口之间，阻挡冷却液进液后直接流向电池包模组PACK箱出液口；所述双控电池包模组PACK箱体内，至少在箱体两侧的具有导通孔的定位板上，装有冷却液温度传感器，且安装高度低于具有导通孔的定位板本身高度的50％。4.根据权利要求1所述一种基于热管与冷却液浸没式双控电池包模组的储能系统，其特征在于，所述电池及电池模组监控系统通过连接在每个电池单体极耳上的温度传感器，实时采集每个电池单体运行的参数，并通过电池模组BMS通信连接端子与上位管控系统连接，构成两级控制路径与架构。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：周锡卫，
申请(专利权)人：周锡卫，
类型：新型
国别省市：