一种储能电池浸没式热管理系统技术方案

技术编号:40736235 阅读:5 留言:0更新日期:2024-03-22 13:16
本技术公开了一种储能电池浸没式热管理系统,涉及电池热管理领域,其包括:电池箱体和冷却剂分配机柜,具体地,电池箱体包括电池模组和可沿所述电池模组的高度方向上下移动的冷却剂浸没容器,所述电池模组通过上下两个可拆卸固定架固定在所述电池箱体内,所述冷却剂浸没容器具有上层隔板和下层隔板,所述上层隔板、所述下层隔板、所述电池模组的外侧面和所述电池箱体的内壁之间形成有容纳冷却剂的空间;冷却剂分配机柜具有换热器和循环水泵,所述换热器通过冷却剂出口管道与所述冷却剂浸没容器连通,所述循环水泵通过一换热器冷却剂出口管道与所述换热器连通,所述循环水泵通过一冷却剂入口管道与所述换热器接触并连接至所述冷却剂浸没容器。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电池热管理领域,具体是一种储能电池浸没式热管理系统


技术介绍

1、光伏、风电等可再生能源发电具有波动性、间歇性,该特性会影响电力系统的稳态平衡,而且这种影响随着未来可再生能源发电的大规模、高比例应用而加剧。对此问题,储能技术通过在多种电力能源和电力需求之间进行调节,为电力系统运行提供调峰调频等辅助服务,是推动电力系统稳定性、灵活性和智能化的关键技术之一。储能电池作为储能技术关键的核心部件,通常由多个电池模组串联组成,每个电池模组内排列有多个电芯,其性能、寿命、热安全呈现出极高的温度敏感性。可移动的储能电池需实现轻量化、便捷化,为此,内部的电芯排列更加紧密,这导致工作过程中储能电池模组的产热量增长。当热量在模组中不断积累,没有被及时带走时,电池模组内温度不断上升,从而导致电池性能下降、老化速率加快,极端情况下甚至会引发热失控等事故。因此,配置一个能有效抑制电池模组温升、保证模组温度均匀的电池热管理系统至关重要。

2、当下,具备大功率、长时间工作、快速充电的技术配置已经逐渐成为储能电池的主流发展趋势和市场需求。随着储能电池的发展,电池热管理系统面临的挑战有:系统简单、轻便,在满足动力电池对散热、温度均匀性的需求的同时减少热管理系统自身的功耗,并且能有效抑制热失控。上述的热管理系统有各自的优点,但仍有一定的局限性,尤其是在抑制热失控方面。在应对上述挑战时,浸没式冷却是一个潜在的解决手段。

3、浸没式冷却中,电池完全浸没在电介质冷却剂流体中,利用液体的显热或潜热吸收来自电池运行产生的热量,然后通过循环泵等装置将热量传递到系统以外。根据传热过程中冷却工质是否发生相变,浸没式冷却分为单相浸没式冷却和气液两相相浸没式冷却。与传统的空气冷却、相变材料冷却等相比,由于液体冷却剂的高比热容和对流换热系数,浸没式冷却表现出更好的冷却能力。相比于间接接触式冷却,浸没式冷却系统中电池与绝缘流体直接接触,极大地简化了系统设计,并且减小了接触热阻,显著地提高了传热率。此外,由于具有不易燃性,许多冷却剂可以作为灭火剂,减少热失控的影响。

4、在单相浸没式冷却中,仍存在需改进的问题。由于电池整体浸没在电介质冷却剂中,电池和浸没冷却系统存在重量过大的问题。


技术实现思路

1、针对现有技术中的不足,本技术提供一种储能电池浸没式热管理系统,在有效抑制电池模组温升、保证模组温度均匀的同时,通过模块化设计减少系统的重量与功耗。

2、为实现上述目的,本技术提供以下技术方案:

3、一种储能电池浸没式热管理系统,其包括:

4、电池箱体,其包括电池模组和可沿所述电池模组的高度方向上下移动的冷却剂浸没容器,所述电池模组通过上下两个可拆卸固定架固定在所述电池箱体内,所述冷却剂浸没容器具有上层隔板和下层隔板,所述上层隔板、所述下层隔板、所述电池模组的外侧面和所述电池箱体的内壁之间形成有容纳冷却剂的空间;

5、冷却剂分配机柜,其具有换热器和循环水泵,所述换热器通过冷却剂出口管道与所述冷却剂浸没容器连通,所述循环水泵通过一换热器冷却剂出口管道与所述换热器连通,所述循环水泵通过一冷却剂入口管道与所述换热器接触并连接至所述冷却剂浸没容器。

6、可选地,还包括控制机箱,所述控制机箱内设置有控制器,所述控制器具有电池温度采集模块,所述冷却剂浸没容器内或所述电池模组上设置有温度传感器,所述温度传感器与所述电池温度采集模块控制信号连接。

7、可选地,所述冷却剂分配机柜还设有冷却剂容器,所述冷却剂容器通过冷却剂容器出入口管道与所述换热器连通。

8、可选地,所述上层隔板和所述下层隔板通过移动组件连接在所述电池箱体内;所述移动组件的伺服控制器与所述控制器控制信号连接。

9、可选地,所述控制机箱内设置还有电池充放电装置,所述电池充放电装置与所述电池模组控制信号连接。

10、可选地,换热器冷却剂入口、换热器冷却剂出口、冷却剂容器出入口设置有水阀开关。

11、可选地,所述冷却剂容器包括矿物油冷却剂、硅基冷却剂、合成油冷却剂的一种或任意几种组合。

12、可选地,冷却剂入口和冷却剂出口所在的界面处设置有移动槽,所述移动槽与所述控制器控制信号连接。

13、可选地,所述电池箱体的内壁设有深度计。

14、可选地,所述换热器通过冷却剂入口管道上设有流量计,所述循环水泵设有功率计。

15、本技术与现有技术相比,其有益效果在于:本技术可通过控制器平移上层隔板与下层隔板将电池模组模块化,可实现将电池模组的主要发热部分容纳于该模块化腔体中,冷却过程中冷却剂在该模块化腔体中流动,带走电池模组运行所产生的热量;利用控制器控制冷却剂入口与冷却剂出口在电池箱体界面处的位置,使得二者位于模块化腔体与界面相交处;通过连接冷却剂入口、模块化腔体、冷却剂出口、换热器冷却剂入口、换热器、换热器冷却剂出口、循环水泵以形成内循环回路,在冷却过程运行时,通过控制水阀开关连接该内循环回路以作为充放电过程冷却剂流动路径;通过连接冷却剂入口、模块化腔体、循环水泵、冷却剂容器出入口形成外循环回路,该外循环回路在水阀开关的控制下,用于填充和抽空模块化腔体冷却剂,该外循环回路可以实现模块化腔体内冷却剂的更换,并根据冷却需求增加或减少冷却剂用量;通过电池充放电装置控制电池模组充放电工作过程,并实时采集充放电工作过程中电池模组的电压与电流数据;设置于电池模组外部与冷却剂处的温度传感器汇聚于温度采集模块,该温度采集模块对电池模组、冷却剂的温度数据进行记录和分析;通过电池充放电装置和温度采集模块所实时监测的电压、电流、温度数据,储能电池的工作过程实现了可视化,数据汇总于控制器处通过实时分析定位电池模组主要发热区域,并生成相关指令,控制器根据相关指令调整模块化腔体位置以将电池模组的主要发热部分容纳于该模块化腔体中,并调整冷却剂用量、冷却剂种类、流速、电池排列方式等参数,实现强化传热;该模块化设计实现对电池模组主要发热区域进行局部冷却,有效地减少了冷却剂的使用量与泵送功率,减少了系统的重量与功耗,可以满足不同储能电池的多种冷却需求。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种储能电池浸没式热管理系统,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的储能电池浸没式热管理系统,其特征在于,还包括控制机箱,所述控制机箱内设置有控制器,所述控制器具有电池温度采集模块,所述冷却剂浸没容器内或所述电池模组上设置有温度传感器,所述温度传感器与所述电池温度采集模块控制信号连接。

3.根据权利要求1所述的储能电池浸没式热管理系统,其特征在于,所述冷却剂分配机柜还设有冷却剂容器,所述冷却剂容器通过冷却剂容器出入口管道与所述换热器连通。

4.根据权利要求2所述的储能电池浸没式热管理系统,其特征在于,所述上层隔板和所述下层隔板通过移动组件连接在所述电池箱体内;所述移动组件的伺服控制器与所述控制器控制信号连接。

5.根据权利要求2所述的储能电池浸没式热管理系统,其特征在于,所述控制机箱内设置还有电池充放电装置,所述电池充放电装置与所述电池模组控制信号连接。

6.根据权利要求1所述的储能电池浸没式热管理系统,其特征在于,换热器冷却剂入口、换热器冷却剂出口、冷却剂容器出入口设置有水阀开关。

7.根据权利要求3所述的储能电池浸没式热管理系统,其特征在于,所述冷却剂容器包括矿物油冷却剂、硅基冷却剂、合成油冷却剂的一种或任意几种组合。

8.根据权利要求2所述的储能电池浸没式热管理系统,其特征在于,冷却剂入口和冷却剂出口所在的界面处设置有移动槽,所述移动槽与所述控制器控制信号连接。

9.根据权利要求1所述的储能电池浸没式热管理系统,其特征在于,所述电池箱体的内壁设有深度计。

10.根据权利要求1所述的储能电池浸没式热管理系统,其特征在于,所述换热器通过冷却剂入口管道上设有流量计,所述循环水泵设有功率计。

...

【技术特征摘要】

1.一种储能电池浸没式热管理系统,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的储能电池浸没式热管理系统,其特征在于,还包括控制机箱,所述控制机箱内设置有控制器,所述控制器具有电池温度采集模块,所述冷却剂浸没容器内或所述电池模组上设置有温度传感器,所述温度传感器与所述电池温度采集模块控制信号连接。

3.根据权利要求1所述的储能电池浸没式热管理系统,其特征在于,所述冷却剂分配机柜还设有冷却剂容器,所述冷却剂容器通过冷却剂容器出入口管道与所述换热器连通。

4.根据权利要求2所述的储能电池浸没式热管理系统,其特征在于,所述上层隔板和所述下层隔板通过移动组件连接在所述电池箱体内;所述移动组件的伺服控制器与所述控制器控制信号连接。

5.根据权利要求2所述的储能电池浸没式热管理系统,其特征在于,所述控制机箱内设置还有电池充...

【专利技术属性】
技术研发人员:钟恺为王长宏
申请(专利权)人:广东工业大学
类型:新型
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1