CN116014295B - 钠离子电池储能模组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钠离子电池储能模组，涉及储能电池技术领域，主要技术方案为：控制模块，用于确定储能机柜本次充电行为的总电量，根据充电策略生成本次充电行为的充电时间，并按照充电策略划分充电时间得到充电策略的各充电阶段的第一充电时间以及所充的电能量；根据钠离子电池的充电系数和当前充电信息计算充电策略的各充电阶段的第二充电时间，若第一充电时间与第二充电时间的时间差值符合预设时间阈值，依据在第一充电时间下各钠离子电池的实时电量和输入的电能量确定各充电阶段的能量损耗，依据各充电阶段的能量损耗和钠离子电池的尺寸信息模拟出各钠离子电池的温度数据；依据温度数据调控制冷***的输出功率对多个钠离子电池进行散热管理。

Description

钠离子电池储能模组

技术领域

本发明专利涉及储能电池技术领域，具体而言，涉及一种钠离子电池储能模组。

背景技术

钠离子电池是依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作的二次电池。水系钠离子电池兼具钠资源储量丰富和水系电解液本质安全的双重优势被视为一种理想的大规模静态储能技术。钠离子电池储能时，由于离子之间相互转化产生一定的热量，储能速率随着温度的升高也在不同的升高，直到进入储能的平衡点，前期温度达不到要求，到达平衡点时间长，不利于快速到达平衡点；到达平衡点后，由于温度较高钠离子电池存在一定的安全隐患。

现有技术CN113948761A公开一种钠离子电池储能工艺及装置，涉及钠电池技术领域，具体步骤如下：步骤一、将钠离子电池置于储能机内，储能机与钠离子电池电连接好；步骤二、储能机检测中各个钠离子电池状态，若钠离子电池电压低于预储能电压门槛值，储能机对钠离子电池进行预储能，预储能电流400-490mA/min，预充时间为13-18min，储能机进行循环加热处理，储能机内的温度控制38-46℃；本发明在对预储能对钠离子电池进行加热处理，提升了钠离子电池活跃度，加快进入储能的平衡点速度，利于快速到达平衡点；均衡储能阶段进行冷却处理，利于钠离子电池降温至稳定状态，避免钠离子电池储能时存在安全隐患，方便体重较大的钠离子电池进行装卸处理，利于装卸在储能机内。

但现有技术中，常通过布置温度传感器的方式来获取钠离子电池的温度数据，根据温度数据的高低或温升来控制制冷***、风机***等对钠离子电池进行散热管理，但在实际过程中温度传感器的位置以及工作方式均会使得温度数据不准确，例如温度传感器只能采集到钠离子电池表面的温度数据，而在实际的散热场景中，钠离子电流热量都是由内而外的传递，这导致所采集的钠离子电池的温度数据因环境影响发生变化，导致所采集到温度数据无法准确的表征钠离子电池的温度情况，因此采用温度传感器的方式采集温度数据可能会使电池出现较严重的热失控现象，极易引起大面积的电池单体失效起火，并产生严重的后果。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种钠离子电池储能模组，本发明依据各充电阶段的能量损耗和钠离子电池的尺寸信息模拟出各钠离子电池的温度数据，该温度数据较为准确的表征钠离子电池在充电过程中整体的温度变化情况，并以此温度数据调控制冷***的输出功率及时对钠离子电池进行热管理，避免钠离子电池出现热失控现象。

本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

本发明提供了一种钠离子电池储能模组，包括：

钠离子电池模块，用于插接多个串联和/或并联的钠离子电池，其中各相邻钠离子电池之间设有散热通道；

储能机柜，用于获取钠离子电池模块的电压状态，并根据电压状态按照预置的充电策略对钠离子电池模块进行充电；

制冷***，用于通过管路与多个换热板连接，用于将所述换热板从所述散热通道中传导的热量传递到室外大气中，其中每两个相邻的钠离子电池模块之间安装一个所述换热板；

控制模块，用于获取多个钠离子电池的电池容量，根据多个钠离子电池的电池容量确定储能机柜本次充电行为的总电量，根据充电策略生成本次充电行为的充电时间，并按照充电策略划分充电时间得到充电策略的各充电阶段的第一充电时间以及所充的电能量；根据钠离子电池的充电系数和当前充电信息计算充电策略的各充电阶段的第二充电时间，若第一充电时间与第二充电时间的时间差值符合预设时间阈值，依据在第一充电时间下各钠离子电池的实时电量和输入的电能量确定各充电阶段的能量损耗，依据各充电阶段的能量损耗和钠离子电池的尺寸信息模拟出各钠离子电池的温度数据；在任一钠离子电池的温度数据大于制冷***设定的温度阈值时，调控制冷***的输出功率对多个钠离子电池进行散热，使热量通过所述散热通道散出。

在一种实施方案中，控制模块，还用于在检测到所述温度数据处于使钠离子电池热失控的触发温度与热失控的起始温度之间时，控制制冷***执行第一控制模式对各钠离子电池进行散热；其中第一控制模式为钠离子电池达到热失控的触发温度对应的散热模式，所述触发温度小于起始温度；

在检测到所述温度数据大于热失控的起始温度之间，控制制冷***执行第二控制模式对各钠离子电池进行散热；其中第二控制模式为钠离子电池热失控对应的散热模式。

在一种实施方案中，控制模块，还用于在检测到所述温度数据达到钠离子电池热失控的最高温度时，根据最高温度的钠离子电池的位置信息确定该钠离子电池热失控所影响的钠离子电池的位置信息。

在一种实施方案中，储能机柜，还用于在检测到各钠离子电池的电压低于预储能电压门槛值时，执行第一充电策略，其中的第一充电策略为预储能充电和恒流充电；

在检测到各钠离子电池的最高电压与最低电压差值超过均衡压差阈值时，执行第二充电策略使各个钠离子电池的电压差控制在均衡压差阈值范围内，其中第二充电策略为均衡储能阶段；

在第二充电策略结束后，储能机柜对钠离子电池以恒定电压进行储能，直至钠离子电池充到设定的恒压电压值为止。

在一种实施方案中，所述散热通道为通孔结构，将所述钠离子电池模块前后贯穿，所述储能机柜的内部安装有若干个所述钠离子电池模块，各所述钠离子电池模块层叠放置。

在一种实施方案中，所述换热板包括进管、进管分管、出管集管、出管和若干供载冷剂在内部流动的换热流道；所述进管与所述进管分管相连通，所述出管与所述出管集管相连通，各换热流道均连接在所述进管分管与所述出管集管之间；所述载冷剂经所述进管进入，在所述进管分管处分流至各换热流道，换热后的载冷剂再汇集到所述出管集管，由所述出管排出。

在一种实施方案中，所述制冷***包括储液器、循环泵和风冷换热器；所述储液器用于存储载冷剂，具有出液口和进液口；所述循环泵通过管路连接在所述储液器的出液口与所述换热板的进管之间，用于将所述储液器中的载冷剂输送至所述换热板；

所述风冷换热器用于安装在室外，通过管路连接在所述换热板的出管和所述储液器的进液口之间，对所述换热板排出的载冷剂通过风冷形式散热，并将散热后的载冷剂储存到所述储液器中。

在一种实施方案中，所述制冷***包括储液器、膨胀阀、压缩机和风冷换热器；所述储液器用于存储载冷剂，具有出液口和进液口；所述膨胀阀、所述压缩机与所述换热板的进管顺次连接；所述风冷换热器用于安装在室外，通过管路连接在所述换热板的出管和所述储液器的进液口之间，对所述换热板排出的载冷剂进行风冷式换热，并将换热后的载冷剂储存到所述储液器中。

在一种实施方案中，所述制冷***包括储液器、循环泵、板式换热器、压缩机、膨胀阀和风冷换热器；所述储液器用于存储载冷剂，具有出液口和进液口，其进液口通过管路连接所述换热板的出管；所述循环泵通过管路连接在所述储液器的出液口与所述板式换热器的第一侧之间，所述板式换热器的第一侧还连接所述换热板的进管；所述板式换热器的第二侧与所述膨胀阀、风冷换热器、压缩机顺次连接形成一闭环结构。

在一种实施方案中，还包括电池管理***，与钠离子电池模块电连接，用于管理钠离子电池模块所插接的多个钠离子电池的充电状态。

与现有技术相比，本发明通过多个钠离子电池剩余的电池容量确定储能机柜本次充电行为所充的总电量，并根据储能机柜的充电策略生成本次充电行为所需的充电时间，并按照充电策略划分充电时间得到充电策略的各充电阶段的第一充电时间以及所充的电能量，进一步的，通过钠离子电池的充电系数和当前充电信息计算充电策略的各充电阶段的第二充电时间，若基于充电策略划分的第一充电时间与第二充电时间的差值符合预设时间阈值，则说明钠离子电池的处于正常的充电状态，在此基础上，基于能量守恒的方式，依据在充电时间段内多个钠离子电池的实际充电容量和输入的电能量确定充电过程中的能量损耗，依据在第一充电时间下各钠离子电池的实时电量和输入的电能量确定各充电阶段的能量损耗，依据各充电阶段的能量损耗和钠离子电池的尺寸信息模拟出各钠离子电池的温度数据，该温度数据较为准确的表征钠离子电池在充电过程中整体的温度变化情况，并以此温度数据调控制冷***的输出功率及时对钠离子电池进行热管理，避免钠离子电池出现热失控现象。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种钠离子电池储能模组的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的第一种制冷***的结构图；

图3是本发明实施例提供的第二种制冷***的结构图。

附图说明及附图标记：

110、钠离子电池模块；120、储能机柜；130、控制模块；140、制冷***；1411、储液器；1412、循环泵；1413、风冷换热器；1421、膨胀阀；1422、压缩机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如背景所述，现有技术中，常通过布置温度传感器的方式来获取钠离子电池的温度数据，根据温度数据的高低或温升来控制制冷***140、风机***等对钠离子电池进行散热管理，但在实际过程中温度传感器的位置以及工作方式均会使得温度数据不准确，例如温度传感器只能采集到钠离子电池表面的温度数据，而在实际的散热场景中，钠离子电流热量都是由内而外的传递，这导致所采集的钠离子电池的温度数据因环境影响发生变化，导致所采集到温度数据无法准确的表征钠离子电池的温度情况，因此采用温度传感器的方式采集温度数据可能会使电池出现较严重的热失控现象，极易引起大面积的电池单体失效起火，并产生严重的后果。

故此本实施例提供了一种钠离子电池储能模组，用以模拟出在钠离子电池充电储能过程的温度数据的变化情况，以此合理的控制散热装置（例如制冷***140、风机***等）进行散热，从而保证钠离子电池在充电过程中的安全性，也进一步的合理的控制散热装置的耗能。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。请参考图1，图1为本发明实施例提供的钠离子电池储能模组的结构示意图，包括：

钠离子电池模块110，用于插接多个串联和/或并联的钠离子电池，其中各相邻钠离子电池之间设有散热通道。具体的，一个钠离子电池模块110用于插接多个串联或并联的钠离子电池，其中，可以是多个钠离子电池串联组成，也可以是多个钠离子电池并联组成，还可以是多个钠离子电池串、并联混合连接，插接方式是本领域技术人员的常规手段，故此不做多余的叙述，进一步的，在各相邻钠离子电池之间设置的散热通道也是本领域技术人员的常规技术手段，故不做多余叙述。优选的一个实施例中，该散热通道为通孔结构，将钠离子电池模块110前后贯穿。可以理解的是，钠离子电池的正负极材料为现有技术中已有的组分，例如正极材料为Na_0.44MnO₂，负极材料为硬碳和电解质为凝胶聚合物电解质。

储能机柜120，用于获取钠离子电池模块110的电压状态，并根据电压状态按照预置的充电策略对钠离子电池模块110进行充电。

具体的，在一个实施例中，在检测到各钠离子电池的电压低于预储能电压门槛值时，执行第一充电策略，其中的第一充电策略为预储能充电和恒流充电；在检测到各钠离子电池的最高电压与最低电压差值超过均衡压差阈值时，执行第二充电策略使各个钠离子电池的电压差控制在均衡压差阈值范围内，其中第二充电策略为均衡储能阶段；在第二充电策略结束后，储能机柜120对钠离子电池以恒定电压进行储能，直至钠离子电池充到设定的恒压电压值为止。例如，储能机柜120检测中各个钠离子电池状态，若钠离子电池的电压低于预储能电压门槛值，储能机柜120对钠离子电池进行预储能，预储能电流400-490mA/min，预充时间为13-18min，储能机柜120进行循环加热处理，储能机内的温度控制38-46℃；利用储能机柜120对钠离子电池以电流恒流进行储能，恒流电流为4500-4800mA/min，恒流电流时间为12-14min；均衡储能阶段，判断钠离子电池中单体电池最高电压与最低电压差值是否超过均衡压差阈值，若超过则进行能量转移式均衡储能，直至各个单体电池的电压差控制在均衡压差阈值范围内，储能机进行循环冷却处理，储能机内的温度控制12-18℃；均衡储能结束后利用储能机对钠离子电池以恒压电压进行储能，3500-3900mA/min，直至充到设定的恒压电压值为止。

针对本实施例所述的充电策略，可参见现有专利文献（CN113948761A）所记载的技术方案，故本实施例不做更加详细的叙述。

相应的，第一充电策略是为了对钠离子电池进行加热处理，提升钠离子电池活跃度，加快进入储能的平衡点速度，利于快速到达平衡点；第二策略充电策略为均衡储能阶段，均衡储能阶段进行冷却处理，利于钠离子电池降温至稳定状态，避免钠离子电池储能时存在安全隐患。故，基于上述充电策略对应的充电阶段而言，每个充电阶段的充电效率是不同的，因此带来的发热情况也是不同，故此现有技术中，只是针对温度传感器采集的电池表面的温度数据来控制制冷***140、风机单元等的散热器件的输出功率，来调控钠离子电池的温度变化情况是不合理的，并未考虑到钠离子电池表面的温度数据的分布情况，从而影响钠离子电池的使用寿命。

优选的，储能机柜120的内部安装有若干个所述钠离子电池模块110，各钠离子电池模块110层叠放置，钠离子电池模块110和散热通道可作为模块化的结构，整体安装于储能机柜120内部的机架上，例如可以在储能机柜120内部设置19英寸的机架，然后将其安装在机架上。

制冷***140，用于通过管路与多个换热板连接，用于将所述换热板从所述散热通道中传导的热量传递到室外大气中，其中每两个相邻的钠离子电池模块110之间安装一个所述换热板；

具体的，为保证钠离子电池在充电过程中的散热问题，在钠离子电池储能装置中配置制冷***140，制冷***140通过管路与多个换热板连接，从而将钠离子电池产生的热量通过换热板从管路导出。制冷***140的制冷原理为通过载冷剂在换热板与***内部的往复循环将换热板从所述散热风道中传导的热量传递出去。载冷剂可以是R134a、R22、R410a、水、乙二醇、冷却油等有相变或者无相变载冷剂。换热板是一个内部带有换热流道的导热换热装置，换热板采用金属材质制成，比如铝或者铜材质，在换热板内部设计有若干个供载冷剂循环流动的流道。

控制模块130，用于获取多个钠离子电池的电池容量，根据多个钠离子电池的电池容量确定储能机柜120本次充电行为的总电量，根据充电策略生成本次充电行为的充电时间，并按照充电策略划分充电时间得到充电策略的各充电阶段的第一充电时间以及所充的电能量；根据钠离子电池的充电系数和当前充电信息计算充电策略的各充电阶段的第二充电时间，若第一充电时间与第二充电时间的时间差值符合预设时间阈值，依据在第一充电时间下各钠离子电池的实时电量和输入的电能量确定各充电阶段的能量损耗，依据各充电阶段的能量损耗和钠离子电池的尺寸信息模拟出各钠离子电池的温度数据；在任一钠离子电池的温度数据大于制冷***设定的温度阈值时，调控制冷***140的输出功率对多个钠离子电池进行散热，使热量通过所述散热通道散出。

具体的，控制模块130包括存储器和处理器，存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述模拟钠离子电池整体的温度数据的计算机程序，存储器包括U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的存储介质。

其中充电系数，通过以下步骤得到：获取钠离子电池的历史充电数据；根据历史充电数据，划分单位电量间隔、获取钠离子电池充入各单位电量间隔所需时间、当前充电环境的充电电流和充电电压；计算钠离子电池充入各单位电量间隔所需时间、充电电流和充电电压之积，作为该单位电量间隔的子充电系数；若子充电系数随电量无明显变化，则将子充电系数的平均值作为充电系数。

进一步的，其中当前充电信息包括当前时刻的充电电量百分比、充电电流和充电电压，因此如何根据充电信息和充电系数估算出充电策略的各充电阶段的第二充电时间，是本领域技术人员的现有技术，此处不做多余解释。

而后，控制模块130，计算第一充电时间与第二充电时间的时间差值，判断时间差值是否符合预设时间阈值，其中预设时间阈值是一个范围，例如1分钟至3分钟，或者1分钟至5分钟，这是因为由于钠离子电池的循环充电使用，会影响钠离子电池的能量密度或电池容量，因此，如果按照储能机柜120对钠离子电池的充电方式，可能会导致钠离子电池出现过充电现象，故本实施例，考虑了按照充电策略对应的第一充电时间和估算的第二充电时间的时间差值是否出现较大的偏差，例如不处于预设时间阈值范围内，则说明钠离子电池的充电状态出现异常，需中断储能机柜120对钠离子电池的充电行为，避免因持续充电使得钠离子电池发生热失控现象。

此处需要理解的是，针对本实施例所述的第一充电时间和第二充电时间的时间差值符合预设时间阈值，依据在第一充电时间下各钠离子电池的实时电量和输入的电能量确定各充电阶段的能量损耗。其中，作为公知常识而言，温度是热量在一定时间下的累积效应，因此，只要钠离子电池各项参数是符合正常工况条件范围下的情况，例如随着充电次数的增加，导致钠离子电池的能量密度发生改变，从而缩短了充电时间，但其仍属于可正常使用的电池，其在充电过程中不会产生异常的温升情况，其温度都是由正常充电过程中散发的热量而产生的正常温升效应。因此，本实施例的第二充电时间，即相当于模拟的当前钠离子电池的实际状态下预置充电策略各充电阶段的实际充电时间。

而第二充电时间是根据的钠离子电池的充电系数和当前充电信息，而当前充电信息所表示的含义已在上述实施例做出叙述，此处不做多余的赘述，而充电系数本身就是用于预测电池充电时间的参数。因此，本实施例中，所判断的第一充电时间与第二充电时间的时间差值符合预设时间阈值的含义为表征钠离子电池在正常状态下的充电时间差值，在该充电时间差值处于预设的时间阈值时，说明该钠离子电池在充电过程不会在短时间内产生大量的热量，从而导致电池整体的温升情况剧烈，使得储能机柜的温度急剧升高，出现烧毁充电设备的情况。综上所述，本实施例的第一充电时间和第二充电时间是为了防止钠离子电池处于异常状态所带来的危险充电行为，避免了因危险充电行为使得钠离子电池出现热失控现象。

进一步的，实时检测在第一充电时间下各钠离子电池的实时电量和输入的电能量确定各充电阶段的能量损耗，具体的，即输入的电能量减去实时电量即可确定在各充电阶段的能量损耗。

由充电过程中的能量损耗钠离子电池的尺寸信息模拟出各钠离子电池的温度数据，例如基于钠离子电池的尺寸信息构建钠离子电池模块110的三维温度分布模型，从而模拟出各钠离子电池内部的温度数据，以此表征钠离子电池在充电过程中由内到外的温度变化情况。而依据温度数据调控制冷***140的输出功率对多个钠离子电池进行散热，使热量通过所述散热通道散出，是本领域技术人员的常规技术手段，此处不做多余的叙述。

综上实施例所述，通过多个钠离子电池剩余的电池容量确定储能机柜120本次充电行为所充的总电量，并根据储能机柜120的充电策略生成本次充电行为所需的充电时间，并按照充电策略划分充电时间得到充电策略的各充电阶段的第一充电时间以及所充的电能量，进一步的，通过钠离子电池的充电系数和当前充电信息计算充电策略的各充电阶段的第二充电时间，若基于充电策略划分的第一充电时间与第二充电时间的差值符合预设时间阈值，则说明钠离子电池的处于正常的充电状态，在此基础上，基于能量守恒的方式，依据在充电时间段内多个钠离子电池的实际充电容量和输入的电能量确定充电过程中的能量损耗，依据在第一充电时间下各钠离子电池的实时电量和输入的电能量确定各充电阶段的能量损耗，依据各充电阶段的能量损耗和钠离子电池的尺寸信息模拟出各钠离子电池的温度数据，计算公式参考：Q=CM(t2-t1)，其中Q表示钠离子电池充电过程中的能量损耗，C为钠离子电池的的比热容，M为钠离子电池的质量，t2为模拟出的钠离子电池每个充电阶段的温度数据，t1为钠离子电池的初始温度，也就是环境温度。

该温度数据较为准确的表征钠离子电池在充电过程中整体的温度变化情况，并以此温度数据调控制冷***140的输出功率及时对钠离子电池进行热管理，避免钠离子电池出现热失控现象。

在一个实施例中，控制模块130，还用于在检测到所述温度数据处于使钠离子电池热失控的触发温度与热失控的起始温度之间时，控制制冷***140执行第一控制模式对各钠离子电池进行散热；其中第一控制模式为钠离子电池达到热失控的触发温度对应的散热模式，所述触发温度小于起始温度；在检测到所述温度数据大于热失控的起始温度之间，控制制冷***140执行第二控制模式对各钠离子电池进行散热；其中第二控制模式为钠离子电池热失控对应的散热模式。

本实施例中，由于钠离子电池的内部/外部短路以及过充电都会导致电池出现热失控现象，故此，本实施例设置了热失控的触发温度与热失控的起始温度，以此实现对电池安全行为的调控。其中触发温度为电池开始异常产热的起始温度，表明此时电池内部已经开始放热反应，即ARC检测到电池内明显产热的时刻。热失控的起始温度反映了电池的整体热稳定性，即热失控的起始温度的值较高的电池在高温下更稳定。电池热失控的触发温度，在电池处于触发温度时，电池从缓慢升温转变为快速升温。电池热失控的触发温度对于评估电池安全性至关重要，通常触发温度较高的电池更容易通过滥用测试，如加热或针刺等。将温和温升与急剧温升分离的临界温度作为热失控的触发温度。

在一个实施例中，控制模块130，还用于在检测到所述温度数据达到钠离子电池热失控的最高温度时，根据最高温度的钠离子电池的位置信息确定该钠离子电池热失控所影响的钠离子电池的位置信息。

本实施例中，考虑电池的热失控行为所能达到的最高温度，在该温度下，电池的热失控行为会影响周围的钠离子电池，故此，由最高温度在三维静态温度分布模型的位置信息，即为对应发生热失控行为的钠离子电池，从而确定因该电池热失控行为所影响的钠离子电池的位置信息，保证了异常温度的定位，可方便及时更换发生热失控行为的电池，避免在充电过程中出现电池燃烧或***的情况。

在一个实施例中，所述换热板包括进管、进管分管、出管集管、出管和若干供载冷剂在内部流动的换热流道；所述进管与所述进管分管相连通，所述出管与所述出管集管相连通，各换热流道均连接在所述进管分管与所述出管集管之间；所述载冷剂经所述进管进入，在所述进管分管处分流至各换热流道，换热后的载冷剂再汇集到所述出管集管，由所述出管排出。

具体的，换热板包括进管、进管分管、出管集管、出管和若干供载冷剂在内部流动的换热流道，换热流道可设计为暖气片式级联的结构，载冷剂在该级联结构中流动循环。进管与进管分管相连通，出管与出管集管相连通，各换热流道均连接在进管分管与出管集管之间。载冷剂经进管进入导热板，在进管分管处分流至各换热流道，换热后的载冷剂再汇集到出管集管，由出管排出，在此过程中通过导热换热的形式实现将导热板外部的热量带走的目的。

本实施例中，热传导制冷***140可采用多种形式实现，只要能通过载冷剂的往复循环将导热板传导的热量散发出去即可，现列举三种热传导制冷***140的结构，分别描述如下：

第一种实施例中，如图2所示，所述制冷***140包括储液器1411、循环泵1412和风冷换热器1413；所述储液器1411用于存储载冷剂，具有出液口和进液口；所述循环泵1412通过管路连接在所述储液器1411的出液口与所述换热板的进管之间，用于将所述储液器1411中的载冷剂输送至所述换热板；所述风冷换热器1413用于安装在室外，通过管路连接在所述换热板的出管和所述储液器1411的进液口之间，对所述换热板排出的载冷剂通过风冷形式散热，并将散热后的载冷剂储存到所述储液器1411中。

具体的，风冷换热器1413可以为一个有铜铝翅片换热器以及散热风机组成的散热装置，目的在于将风冷换热器1413内部的载冷剂的热量通过室外空气快速对流的方式散发出去。上述第一种制冷***140中是基于采用自然散热的形式，将换热板周围钠离子电池模块110的热量采用导热热传递加风冷换热器1413的自然散热的形式，将热量传递到室外大气当中。

但当储能机柜120的充电策略为第二充电策略时，储能机柜120在对钠离子电池的充电可能会在更短的时间内产生更大的热量，这个时候通过上述自然散热***已经不能完全解决钠离子电池的散热问题。故在第二种实施例中，如图3所示，所述制冷***140包括储液器1411、膨胀阀1421、压缩机1422和风冷换热器1413；所述储液器1411用于存储载冷剂，具有出液口和进液口；所述膨胀阀1421、所述压缩机1422与所述换热板的进管顺次连接；所述风冷换热器1413用于安装在室外，通过管路连接在所述换热板的出管和所述储液器1411的进液口之间，对所述换热板排出的载冷剂进行风冷式换热，并将换热后的载冷剂储存到所述储液器1411中。

具体的，与第一种相比，第二种制冷***140将循环泵1412替换为膨胀阀1421以及压缩机1422，这时候可以通过压缩机1422机械制冷的形式为带有制冷***140的锂电池储能装置提供更高强度的制冷。膨胀阀1421使中温高压的液体制冷剂通过其节流成为低温低压的湿蒸汽，然后制冷剂在蒸发器中吸收热量达到制冷效果，膨胀阀1421通过蒸发器末端的过热度变化来控制阀门流量，防止出现蒸发器面积利用不足和液击现象。

在第三种实施例中，所述制冷***140包括储液器1411、循环泵1412、板式换热器、压缩机1422、膨胀阀1421和风冷换热器1413；所述储液器1411用于存储载冷剂，具有出液口和进液口，其进液口通过管路连接所述换热板的出管；所述循环泵1412通过管路连接在所述储液器1411的出液口与所述板式换热器的第一侧之间，所述板式换热器的第一侧还连接所述换热板的进管；所述板式换热器的第二侧与所述膨胀阀1421、风冷换热器1413、压缩机1422顺次连接形成一闭环结构。

具体的，本实施例的制冷***140依然采用压缩机1422作为机械制冷的形式，但是增加了一个板式换热器作为中间换热单元，这样有利于根据实际需要更好地控制储能机柜120的换热板位置的温度。

在一个实施例中，还包括电池管理***，与钠离子电池模块110电连接，用于管理钠离子电池模块110所插接的多个钠离子电池的充电状态。具体的，电池管理***BMS(Battery Management System，电池管理***)，其用于智能化管理及维护钠离子电池模块110，防止电池模块出现过充电和过放电，延长电池组件的使用寿命，监控电池的状态，是本领域技术人员的常规技术手段，故此不做多余的叙述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钠离子电池储能模组，其特征在于，包括：

钠离子电池模块，用于插接多个串联和/或并联的钠离子电池，其中各相邻钠离子电池之间设有散热通道；

储能机柜，用于获取钠离子电池模块的电压状态，并根据电压状态按照预置的充电策略对钠离子电池模块进行充电；

制冷***，用于通过管路与多个换热板连接，用于将所述换热板从所述散热通道中传导的热量传递到室外大气中，其中每两个相邻的钠离子电池模块之间安装一个所述换热板；

控制模块，用于获取多个钠离子电池的电池容量，根据多个钠离子电池的电池容量确定储能机柜本次充电行为的总电量，根据充电策略生成本次充电行为的充电时间，并按照充电策略划分充电时间得到充电策略的各充电阶段的第一充电时间以及所充的电能量；根据钠离子电池的充电系数和当前充电信息计算充电策略的各充电阶段的第二充电时间，若第一充电时间与第二充电时间的时间差值符合预设时间阈值，依据在第一充电时间下各钠离子电池的实时电量和输入的电能量确定各充电阶段的能量损耗，依据各充电阶段的能量损耗和钠离子电池的尺寸信息模拟出各钠离子电池的温度数据；在任一钠离子电池的温度数据大于制冷***设定的温度阈值时，调控制冷***的输出功率对多个钠离子电池进行散热，使热量通过所述散热通道散出。

2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池储能模组，其特征在于，控制模块，还用于在检测到所述温度数据处于使钠离子电池热失控的触发温度与热失控的起始温度之间时，控制制冷***执行第一控制模式对各钠离子电池进行散热；其中第一控制模式为钠离子电池达到热失控的触发温度对应的散热模式，所述触发温度小于起始温度；

在检测到所述温度数据大于热失控的起始温度时，控制制冷***执行第二控制模式对各钠离子电池进行散热；其中第二控制模式为钠离子电池热失控对应的散热模式；

第二控制模式的输出功率大于第一控制模式的输出功率。

3.根据权利要求2所述的一种钠离子电池储能模组，其特征在于，控制模块，还用于在检测到所述温度数据达到钠离子电池热失控的最高温度时，利用三维静态温度分布模型根据最高温度的钠离子电池的位置信息确定该钠离子电池热失控所影响的钠离子电池的位置信息。

4.根据权利要求1所述的一种钠离子电池储能模组，其特征在于，储能机柜，还用于在检测到各钠离子电池的电压低于预储能电压门槛值时，执行第一充电策略，其中的第一充电策略为预储能充电和恒流充电；

在检测到各钠离子电池的最高电压与最低电压差值超过均衡压差阈值时，执行第二充电策略使各个钠离子电池的电压差控制在均衡压差阈值范围内，其中第二充电策略为均衡储能阶段；

在第二充电策略结束后，储能机柜对钠离子电池以恒定电压进行储能，直至钠离子电池充到设定的恒压电压值为止。

5.根据权利要求1所述的一种钠离子电池储能模组，其特征在于，所述散热通道为通孔结构，将所述钠离子电池模块前后贯穿，所述储能机柜的内部安装有若干个所述钠离子电池模块，各所述钠离子电池模块层叠放置。

6.根据权利要求1所述的一种钠离子电池储能模组，其特征在于，所述换热板包括进管、进管分管、出管集管、出管和若干供载冷剂在内部流动的换热流道；所述进管与所述进管分管相连通，所述出管与所述出管集管相连通，各换热流道均连接在所述进管分管与所述出管集管之间；所述载冷剂经所述进管进入，在所述进管分管处分流至各换热流道，换热后的载冷剂再汇集到所述出管集管，由所述出管排出。

7.根据权利要求6所述的一种钠离子电池储能模组，其特征在于，所述制冷***包括储液器、循环泵和风冷换热器；所述储液器用于存储载冷剂，具有出液口和进液口；所述循环泵通过管路连接在所述储液器的出液口与所述换热板的进管之间，用于将所述储液器中的载冷剂输送至所述换热板；

所述风冷换热器用于安装在室外，通过管路连接在所述换热板的出管和所述储液器的进液口之间，对所述换热板排出的载冷剂通过风冷形式散热，并将散热后的载冷剂储存到所述储液器中。

8.根据权利要求6所述的一种钠离子电池储能模组，其特征在于，所述制冷***包括储液器、膨胀阀、压缩机和风冷换热器；所述储液器用于存储载冷剂，具有出液口和进液口；所述膨胀阀、所述压缩机与所述换热板的进管顺次连接；所述风冷换热器用于安装在室外，通过管路连接在所述换热板的出管和所述储液器的进液口之间，对所述换热板排出的载冷剂进行风冷式换热，并将换热后的载冷剂储存到所述储液器中。

9.根据权利要求6所述的一种钠离子电池储能模组，其特征在于，所述制冷***包括储液器、循环泵、板式换热器、压缩机、膨胀阀和风冷换热器；所述储液器用于存储载冷剂，具有出液口和进液口，其进液口通过管路连接所述换热板的出管；所述循环泵通过管路连接在所述储液器的出液口与所述板式换热器的第一侧之间，所述板式换热器的第一侧还连接所述换热板的进管；所述板式换热器的第二侧与所述膨胀阀、风冷换热器、压缩机顺次连接形成一闭环结构。

10.根据权利要求1所述的一种钠离子电池储能模组，其特征在于，还包括电池管理***，与钠离子电池模块电连接，用于管理钠离子电池模块所插接的多个钠离子电池的充电状态。

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