储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统及热管理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统及热管理方法，包括压缩机、气液分离器、气冷器和电池换热组件；气液分离器的出口与压缩机的入口连接，压缩机的出口与气冷器连接，气冷器与气液分离器连接，气液分离器与电池换热组件连接，电池换热组件与气液分离器的入口连接。本发明专利技术的热管理系统相比液冷系统减少一次换热过程，减少一次换热热阻，降低换热温差，传热性能好，且CO2在电池直冷板内蒸发化热，换热能力显著增强，更能满足后续储能电池快充快放散热需求，同时，本发明专利技术的热管理系统减少了冷却液回路，系统简单，结构紧凑，极大地降低了系统成本。极大地降低了系统成本。极大地降低了系统成本。

【技术实现步骤摘要】
储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统及热管理方法


[0001]本专利技术涉及电池热管理
，具体涉及一种储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统及热管理方法。

技术介绍

[0002]电池管理系统是储能系统中很重要的环节，过充、过放、温度异常等都可能影响电池寿命，增加储能系统的维护成本。目前主流电池储能系统有风冷和液冷两种。常规风冷储能系统需要布置大量的风扇进行散热，并需要布置大面积的散热通道，电池模组需要配置较多的电池机架。液冷式储能可以将原来的小容量模组改成大容量的电池模组，减少占地面积，从而减少了储能舱占用的空间。
[0003]目前储能电池冷却液冷方案是以液体为冷却介质，通过Chiller对流换热将电池产生的热量带走，通过智能温控技术，使得电池温度更均匀。但是液冷系统设计复杂，成本较高，具体见参考文献1：
[0004]参考文献1：专利公开号为CN107666024A的中国专利文献。
[0005]参考文献1公开了一种电池包的液冷式热管理系统，用于管理电池包内电池模组的温度，包括液冷动力源、液冷管、与所述电池包接触的液冷板、热交换器、水箱和在所述液冷管内流动的冷却液，所述液冷动力源、液冷板、热交换器、水箱依次通过所述液冷管连接成一个散热回路，所述水箱用于储存、添加或者更换冷却液，所述液冷动力源为所述冷却液的流动提供动能，推动所述冷却液在所述散热回路中循环流动，所述热交换器用于将高温的冷却液转换为常温的冷却液。
[0006]现有储能电池加热主流方案均为正温度系数PTC加热，结构简单但能耗高，具体见参考文献2：
[0007]参考文献2：专利公开号为CN104037472B的中国专利文献。
[0008]参考文献2公开了一种基于PTC电阻带加热的锂离子电池组热管理装置，其技术方案是，铝板上设有若干开槽，铝板与锂离子电池最大表面积一侧贴合；PTC电阻带嵌入铝板并缠绕在锂离子电池表面；温度采集单元布置在单体锂离子电池上采集温度，并将采集到的温度信息上报至电池从控单元；电池主控单元接收电池从控单元上报的温度信息，对配电单元进行管理，或对电池从控单元下达开启风扇的控制信号。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是为解决现有储能电池热管理系统复杂程度、能耗及成本高均比较高的问题，提供一种储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统及其工作方法。
[0010]本专利技术为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统，包括：压缩机、气液分离器、气冷器和电池换热组件；
[0011]所述气液分离器设置有内部换热器，所述气液分离器的出口与所述压缩机的入口连接，所述压缩机的出口与所述气冷器连接，所述气冷器与所述气液分离器的第一换热接
口连接，所述气液分离器的第二换热接口与所述电池换热组件的第一接口连接，所述电池换热组件的第二接口与所述气液分离器的入口连接；
[0012]所述压缩机与所述气冷器之间的管道上设置有第一截止阀，所述电池换热组件与所述气液分离器之间的管道上设置有第四截止阀；
[0013]第二截止阀和第三截止阀；所述第二截止阀的一端连接在所述第一截止阀与所述压缩机之间的管道上，另一端连接在所述第四截止阀与所述电池换热组件之间的管道上；所述第三截止阀的一端连接在所述第一截止阀与所述气冷器之间的管道上，另一端连接在所述第四截止阀与所述气液分离器之间的管道上；
[0014]所述气液分离器的第一换热接口与所述气冷器之间的管道上设置有第一节流阀，所述气液分离器的第二换热接口与所述电池换热组件之间的管道上设置有第二节流阀。
[0015]作为本专利技术一种储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统的进一步优化：所述电池换热组件为电池直冷板，所述电池直冷板设置连接在储能电池上。
[0016]作为本专利技术一种储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统的进一步优化：所述气液分离器与所述压缩机之间的管道上、所述压缩机的出口管道上以及所述气液分离器的入口管道上均设置有温压传感器。
[0017]作为本专利技术一种储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统的进一步优化：所述第一节流阀和所述第二节流阀均为双向节流阀。
[0018]作为本专利技术一种储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统的进一步优化：所述压缩机配置为能够实现液态制冷剂和气态制冷剂的两种状态压缩的压缩机。
[0019]作为本专利技术一种储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统的进一步优化：所述气液分离器上设置有压力检测器和液位感测器。
[0020]作为本专利技术一种储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统的进一步优化：所述气冷器的一侧设置有电子风扇，用于对所述气冷器中的气态二氧化碳进行冷却放热。
[0021]一种储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统的热管理方法：
[0022]当需要制冷时，控制第一截止阀和第四截止阀处于打开状态，第二截止阀和第三截止阀处于关闭状态，第一节流阀处于打开状态，第二节流阀处于节流状态，压缩机流出的制冷剂经由第一截止阀进入气冷器中，经气冷器冷凝后再经由第一节流阀进入气液分离器的内部换热器中进行换热，换热后的制冷剂经由第二节流阀进入电池换热组件，实现储能电池的降温；
[0023]当需要加热时，控制第一截止阀和第四截止阀处于关闭状态，第二截止阀和第三截止阀处于打开状态，第一节流阀处于节流状态，第二节流阀处于打开状态，压缩机流出的制冷剂经由第二截止阀进入电池换热组件，实现储能电池的升温，电池换热组件流出的制冷剂经由第二节流阀进入气液分离器的内部换热器中进行换热，换热后的制冷剂经由第一节流阀进入气冷器，经气冷器降温后的制冷剂经由第三截止阀返回气液分离器。
[0024]本专利技术具有以下有益效果：
[0025]1、本专利技术的热管理系统相比液冷系统减少一次换热过程，减少一次换热热阻，降低换热温差，传热性能好，且CO2在电池直冷板内蒸发化热，换热能力显著增强，更能满足后续储能电池快充快放散热需求；
[0026]2、本专利技术的热管理系统减少了冷却液回路，系统简单，结构紧凑，极大地降低了系
统成本；
[0027]3、本专利技术的热管理系统避免了乙二醇溶液在储能电池箱体内部流动，没有了冷却液的泄露到电池包内部的风险，更加安全可靠；
[0028]4、本专利技术的热管理系统可在极低温环境(
‑
30℃)下，提供电池加热所需热量，省掉PTC，降低系统成本的同时提升系统COP，减少系统能耗，搭配均温板的使用，满足储能电池加热需求。
附图说明
[0029]图1为本专利技术热管理系统的结构示意图；图2为本专利技术热管理系统在进行制冷时的阀门状态示意图；图3为本专利技术热管理系统在进行制冷时的制冷剂流路图；图4为本专利技术热管理系统在进行制热时的阀门状态示意图；图5为本专利技术热管理系统在进行制热时的制冷剂流路图；附图标记：1、压缩机；2
‑
1、温压传感器；2
‑
2、温压传感器；2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统，其特征在于，包括：压缩机(1)、气液分离器(8)、气冷器(4)和电池换热组件(7)；所述气液分离器(8)设置有内部换热器，所述气液分离器(8)的出口与所述压缩机(1)的入口连接，所述压缩机(1)的出口与所述气冷器(4)连接，所述气冷器(4)与所述气液分离器(8)的第一换热接口连接，所述气液分离器(8)的第二换热接口与所述电池换热组件(7)的第一接口连接，所述电池换热组件(7)的第二接口与所述气液分离器(8)的入口连接；所述压缩机(1)与所述气冷器(4)之间的管道上设置有第一截止阀(3
‑
1)，所述电池换热组件(7)与所述气液分离器(8)之间的管道上设置有第四截止阀(3
‑
4)；第二截止阀(3
‑
2)和第三截止阀(3
‑
3)；所述第二截止阀(3
‑
2)的一端连接在所述第一截止阀(3
‑
1)与所述压缩机(1)之间的管道上，另一端连接在所述第四截止阀(3
‑
4)与所述电池换热组件(7)之间的管道上；所述第三截止阀(3
‑
3)的一端连接在所述第一截止阀(3
‑
1)与所述气冷器(4)之间的管道上，另一端连接在所述第四截止阀(3
‑
4)与所述气液分离器(8)之间的管道上；所述气液分离器(8)的第一换热接口与所述气冷器(4)之间的管道上设置有第一节流阀(6
‑
1)，所述气液分离器(8)的第二换热接口与所述电池换热组件(7)之间的管道上设置有第二节流阀(6
‑
2)。2.如权利要求1所述的一种储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统，其特征在于，所述电池换热组件(7)为电池直冷板，所述电池直冷板设置连接在储能电池上。3.如权利要求1所述的一种储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统，其特征在于，所述气液分离器(8)与所述压缩机(1)之间的管道上、所述压缩机(1)的出口管道上以及所述气液分离器(8)的入口管道上分别设置有温压传感器(2
‑
1、2
‑
2、2
‑
3)。4.如权利要求1所述的一种储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统，其特征在于，所述第一节流阀(6
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志坤，华特强，温世文，杨新星，詹燕丽，
申请(专利权)人：孚能科技赣州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：