CN116826233A - 储能装置 - Google Patents

Abstract

本申请适用于储能技术领域，提供了一种储能装置，包括容置柜和第一散热结构。容置柜具有容纳腔，容纳腔用于容置发热件和冷却液。第一散热结构具有散热腔，第一散热结构安装于容置柜的上方，第一散热结构具有中部区域和***区域，***区域围设于中部区域的外周，中部区域设置有第一连通口，***区域设置有第二连通口，第一连通口分别与容纳腔和散热腔连通，第二连通口分别与容纳腔和散热腔连通。本申请提供的储能装置通过冷却液的自循环流动实现散热，在散热过程中，无需设置外界动力运输装置促使冷却液循环，有效降低了本申请提供的储能装置的能耗。

Description

储能装置

技术领域

本申请涉及储能技术领域，更具体地说，是涉及一种储能装置。

背景技术

近年来，在国家提倡低碳环保以及相关政策的支持下，锂电池作为一种绿色能源而得到蓬勃发展。锂电池具有高能量密度、长循环寿命以及低自放电率等优点，如今，被广泛应用于电动汽车、电动工具和航空航天等领域。锂电池在工作过程中温度会上升，尤其是在锂电类储能***中，当锂电类储能***工作时，若锂电类储能***内部锂电池产生的热量没有被及时散发，极其容易引起火灾甚至是***的情况发生。因此，散热性能是锂电类储能***发展中的重中之重，是锂电类储能***安全使用的前提。

锂电类储能***通常包括电池储能柜，当电池储能柜采用液冷方式为电池冷却时，通常至少需要设置一个泵送装置，以驱使冷却液流动，由于泵送装置的能耗较高，使得电池储能柜的能耗较高。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种储能装置，旨在解决现有技术中电池储能柜能耗较高的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种储能装置，包括：

容置柜，具有容纳腔，所述容纳腔用于容置发热件和冷却液；

第一散热结构，具有散热腔，所述第一散热结构安装于所述容置柜的上方，所述第一散热结构具有中部区域和***区域，所述***区域围设于所述中部区域的外周，所述中部区域设置有第一连通口，所述***区域设置有第二连通口，所述第一连通口分别与所述容纳腔和所述散热腔连通，所述第二连通口分别与所述容纳腔和所述散热腔连通。

在一种可能的设计中，所述第一散热结构包括壳体和多个散热翅片，所述散热腔位于所述壳体内；

所述壳体向所述散热腔内凸出设置有多个所述散热翅片，和/或，所述壳体向外凸出设置有多个所述散热翅片。

在一种可能的设计中，所述储能装置还包括散热柜，所述散热柜安装于所述容置柜的上方，所述第一散热结构安装于所述散热柜内，所述散热柜的侧壁设置有送风装置。

在一种可能的设计中，所述散热柜还设置有通风口，所述送风装置和所述通风口分别位于所述散热柜的相对两侧壁。

在一种可能的设计中，所述散热柜还设置有导风结构，所述导风结构位于所述散热柜的外侧，所述导风结构具有风道，以及与所述风道连通的第一开口和第二开口，所述第一开口与所述通风口连通，所述第二开口的开口朝向为倾斜向下或竖直向下。

在一种可能的设计中，所述容置柜的侧壁包括内板和外板，所述内板与所述外板之间具有夹层。

在一种可能的设计中，所述夹层内设置有加强件，所述加强件分别与所述内板和所述外板连接。

在一种可能的设计中，所述夹层内设置有隔热结构。

在一种可能的设计中，所述夹层内设置有第二散热结构。

在一种可能的设计中，所述容置柜的外板设置有散热孔，所述散热孔与所述夹层连通。

本申请提供的储能装置的有益效果在于：与现有技术相比，本申请提供的储能装置可用于存储电池，也即可作为电池储能柜使用，电池作为发热件和冷却液一并容置于容纳腔。在电池发热后，位于容纳腔中部的冷却液由于距离容置柜的外壁相对较远，散热较慢，因此容纳腔中部的冷却液升温较快，冷却液升温后会膨胀，从而使得位于容纳腔中部的冷却液经由第一连通口进入散热腔，散热腔内的冷却液被后续进入散热腔的冷却液推动而从第二连通口流回容纳腔，以使冷却液通过第一散热结构实现自循环散热。由上可知，本申请提供的储能装置通过冷却液的自循环流动实现散热，在散热过程中，无需设置外界动力运输装置促使冷却液循环，有效降低了本申请提供的储能装置的能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的一个实施例提供的储能装置的剖面结构示意图；

图2是本申请的一个实施例提供的储能装置的第一散热结构的结构示意图；

图3是本申请的一个实施例提供的储能装置的第一散热结构的部分结构示意图；

图4是图3中的A处的局部放大示意图；

图5是本申请的一个实施例提供的储能装置的***示意图；

图6是本申请的一个实施例提供的储能装置的部分结构的***示意图。

上述附图所涉及的标号明细如下：

100、容置柜；110、容纳腔；120、内板；130、外板；140、夹层；141、加强件；150、底板；160、顶板；170、支撑柱；180、发热件；190、支架；

200、散热柜；210、送风装置；220、通风口；230、导风结构；240、安装板；250、盖板；

300、第一散热结构；310、散热腔；320、散热翅片；330、封板；340、第一连通口；350、第二连通口；360、密封槽；361、螺纹孔；370、壳体。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本申请所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

如图1至图6所示，本申请的一个实施例提供了一种储能装置，包括容置柜100和第一散热结构300。容置柜100具有容纳腔110，容纳腔110用于容置发热件180和冷却液。第一散热结构300具有散热腔310，第一散热结构300安装于容置柜100的上方，第一散热结构300具有中部区域和***区域，***区域围设于中部区域的外周，中部区域设置有第一连通口340，***区域设置有第二连通口350，第一连通口340分别与容纳腔110和散热腔310连通，第二连通口350分别与容纳腔110和散热腔310连通。值得说明的是，***区域围设于中部区域的外周，具体指的是***区域位于中部区域沿水平方向延伸的外周；或者说，第一散热结构300在水平面的投影中，***区域位于中部区域的外周。

冷却液受热膨胀后密度会变小，受热膨胀速度越快的冷却液会相对于其他受热膨胀速度较慢的冷却液上升。由于越靠近容纳腔110中心的冷却液距离容置柜100的外壁越远，冷却液散热越慢，因此容纳腔110中部的冷却液相对于容纳腔110边缘区域的冷却液升温速度更快，也即容纳腔110中部的冷却液相对于容纳腔110边缘区域的冷却液上升速度更快。由于第一散热结构300的中部区域设置有第一连通口340，而容纳腔110中部的冷却液的上升速度更快，因此冷却液经由第一连通口340进入散热腔310，进入散热腔310的冷却液从第一连通口340处向第一连通口340的外周区域流动，也即冷却液由第一连通口340处向靠近第二连通口350的方向流动，最后从第二连通口350流回至容纳腔110，从而形成如图1箭头所示的冷却液循环，即实现了自循环散热。

本实施例提供的储能装置可以应用于各种低功率微网储能***中，例如家庭微网***、孤岛微网***、偏远区微网***或者电能补充型储能***等，也可作为备用电源。当本实施例提供的储能装置应用于电能补充型储能***或者作为备用电源时，本实施例提供的储能装置可用于存储电池，也即可作为电池储能柜使用，电池作为发热件180和冷却液一并容置于容纳腔110。电池可以是电池单体、电芯或者由多个电芯组成的电池模组等。在电池发热后，位于容纳腔110中部的冷却液会先膨胀上升，从而使得位于容纳腔110中部的冷却液经由第一连通口340进入散热腔310，散热腔310内的冷却液被后续进入散热腔310的冷却液推动而从第二连通口350流回容纳腔110，也即冷却液通过第一散热结构300实现自循环散热。由上可知，本实施例提供的储能装置通过冷却液的自循环流动实现散热，在散热过程中，无需设置外界动力运输装置促使冷却液循环，有效降低了本申请提供的储能装置的能耗。

冷却液可选用变压器矿物油，变压器矿物油具有良好的绝缘性能、导热性能以及流动性能，且受热易膨胀(经研究实验得出，温度每升高一度，矿物油体积增加0.07％，反之缩小)，变压器矿物油是良好的冷却介质，采用变压器矿物油作为冷却液可有效提高散热效果。或者，冷却液也可以是其他可以用于散热且具有受热上浮特性的绝缘液体。在本实施例中，容置柜100内的电池浸泡于冷却液中，一方面，可充分对容置柜100内的电池进行散热，另一方面，还可通过冷却液隔绝氧气，从而防止容置柜100内部起火，进而有效防止了火灾或者***的情况发生，再一方面，由于冷却液的导热性较好，并且，在本实施例中，当电池发热后冷却液会自循环流动，如此，可使得电池靠近容纳腔110中部区域的部分结构与靠近容纳腔110边缘区域的部分结构之间的温差较小，如此可在一定程度上提高电池的使用寿命。

在一种可能的设计中，第一散热结构300包括壳体370和多个散热翅片320，散热腔310位于壳体370内。壳体370向散热腔310内凸出设置有多个散热翅片320；或者，壳体370向外凸出设置有多个散热翅片320；又或者，壳体370的内侧和外侧分别设置有多个散热翅片320，壳体370内侧的散热翅片320位于散热腔310。通过多个散热翅片320分别进行散热，以提高第一散热结构300的散热效率。散热翅片320具体可为板状结构，或者蜂窝网状结构，或者也可以为其他规则形状的结构，在此不做限定。

当散热腔310内设置有多个散热翅片320时，可增大冷却液与第一散热结构300的接触面积，分别通过多个散热翅片320进行导热，以将冷却液中的热量导出至外界，从而快速对冷却液进行散热。当壳体370向外凸出设置有多个散热翅片320时，可提高第一散热结构300与外界的接触面积，从而通过壳体370外的多个散热翅片320将散热腔310内的热量导出至外界，也能快速对冷却液进行散热。当壳体370的内侧和外侧分别设置有多个散热翅片320时，如图2至图4所示，多个散热翅片320分别间隔设置于壳体370的内侧和外侧，如此可进一步提高第一散热结构300的散热效率，从而进一步提高对冷却液的散热速度。

在一种具体实施例中，如图3和图4所示，壳体370为筒状，具体为长方体形筒状结构。壳体370的内腔即为散热腔310，多个散热翅片320间隔分布于壳体370的内侧和外侧。壳体370与多个散热翅片320之间可以为固定连接(例如焊接、粘接等)；或者，壳体370与多个散热翅片320之间为一体成型结构，也即在生产制作过程中，采用挤出成型的方法制作，以使壳体370与多个散热翅片320同时挤出成型。壳体370的两端具有开口，如图4所示，壳体370两端的开口通过分别通过封板330进行焊接密封，以防止散热腔310内的冷却液流出。封板330与壳体370之间的焊接方式具体可以为搅拌摩擦焊或者钎焊。

第一散热结构300的中部区域也即壳体370的底壁中靠近中心的区域，第一散热结构300的***区域也即壳体370的底壁中靠近边缘的区域。可选的，容置柜100的上方具有开口，壳体370盖合于容置柜100上方的开口，第一连通口340和第二连通口350分别贯穿壳体370的底壁，以使第一连通口340分别与容纳腔110和散热腔310连通，第二连通口350分别与容纳腔110和散热腔310连通。在一种具体实施例中，第二连通口350的数量为多个，多个第二连通口350呈环形间隔分布于***区域，也即多个第二连通口350围设于第一连通口340的外周。具体地，如图2所示，第二连通口350的数量为两个，两个第二连通口350分别位于第一连通口340的相对两侧。如图1所示，图1中箭头所指示的方向即为冷却液循环流动的方向，当冷却液从第一连通口340进入散热腔310后，可从第一连通口340的相对两侧回流至容置柜100，如此，可在一定程度上提高被第一散热结构300散热后的冷却液回流至容置柜100的分布均匀度，从而提高储能装置的散热效果。可选的，第二连通口350的数量可以为更多个，多个第二连通口350呈环形间隔分布于***区域，如此可进一步提高储能装置的散热效果。

冷却液从第一连通口340进入散热腔310的速率为第一速率，冷却液从第二连通口350回流至容置柜100的速率为第二速率。可选的，第一连通口340的横截面积大于各第二连通口350的横截面积，以使得第一速率大于第二速率，从而在一定程度上可提高冷却液在第一散热结构300内的停留时间，从而提高对冷却液的散热效果。

在一种可能的设计中，储能装置还包括散热柜200，散热柜200安装于容置柜100的上方，第一散热结构300安装于散热柜200内，散热柜200的侧壁设置有送风装置210。通过设置送风装置210，以促使散热柜200内的空气流通，进而提高第一散热结构300的散热效率。送风装置210具体可以为风扇或者其他可以驱动空气流动的结构，风扇具体可以采用小功率风扇，以在一定程度上减少用电能耗。

在一种具体实施例中，如图5所示，风扇的数量为多个，多个风扇间隔分布于散热柜200的一侧壁，如此，以使散热柜200内的多个区域均能够实现空气流通，从而提高第一散热结构300的散热效率。

在一种可能的设计中，如图5所示，散热柜200还设置有通风口220，送风装置210和通风口220分别位于散热柜200的相对两侧壁。如此设置，可使送风装置210与通风口220之间形成空气对流，有利于提高散热柜200内空气流通的速率，以进一步提高第一散热结构300的散热效率。

通风口220的数量为多个，多个通风口220间隔设置于散热柜200的侧壁，通过设置多个通风口220，有利于进一步提高散热柜200内空气流通的速率。在一种可选的实施例中，散热柜200中设置有通风口220的侧壁为通风板，通风板具体可以为格栅状，通风板中的各个孔即为通风口220，通过采用格栅状的通风板，以便于遮挡外界杂物。

在一种可能的设计中，如图1所示，散热柜200还设置有导风结构230，导风结构230位于散热柜200的外侧，导风结构230具有风道，以及与风道连通的第一开口和第二开口，第一开口与通风口220连通，第二开口的开口朝向为倾斜向下或竖直向下。通过将第二开口的开口朝向设置为倾斜向下或竖直向下，以在保证通风口220能够实现通风的基础上，可对散热柜200的内部起到一定的防尘和防雨水的作用。当通风口220的数量为多个时，各通风口220均对应罩设有一个导风结构230。

在一种具体实施例中，如图1或图5所示，散热柜200的内腔中设置有安装板240，安装板240用于安装储能装置的其他元器件，例如电路板等。可选的，安装板240与散热柜200的内壁之间的连接方式可以为焊接、粘接或者辅助连接件连接(例如螺钉或者卡扣等)等，在此不做限定。可选的，如图5所示，散热柜200的顶部设置有开口，散热柜200顶部的开口处盖合有盖板250，通过在散热柜200的顶部设置开口，以便于在安装板240上安装其他元器件，通过设置盖板250，以通过盖板250和散热柜200的侧壁对散热柜200内部的第一散热结构300以及其他元器件起到一定的保护作用。

在一种可能的设计中，容置柜100的侧壁包括内板120和外板130，内板120和外板130之间具有夹层140。通过夹层140可对容纳腔110起到一定的隔热效果，当储能装置在极寒环境内工作时，可在一定程度上防止容纳腔110内部温度过低，以使储能装置能够在极寒环境下正常工作；当储能装置在高温环境下工作时，也可在一定程度上减少外界热量传导至容纳腔110内，从而在一定程度上防止因容纳腔110内温度过高而影响储能装置正常工作。

在一种可能的设计中，夹层140内设置有隔热结构。通过在夹层140内设置隔热结构，以进一步提高对于容纳腔110的隔热效果。隔热结构具体可以为隔热泡棉，例如硅岩棉等具有隔热效果的结构。

在一种具体实施例中，内板120和外板130的数量均为多个，各内板120的相对两侧依次相连以形成筒状结构，多个外板130和多个内板120一一对应设置。内板120和外板130间隔设置，以分别在各内板120和对应的外板130之间形成夹层140，如此，可提高对于电池的保温效果。容置柜100还包括底板150和顶板160，底板150位于内板120和外板130的下方，且底板150分别与多个外板130和多个内板120连接，底板150分别与外板130和内板120之间的连接方式具体可以为焊接或者粘接等。顶板160位于内板120和外板130的上方，且顶板160也分别与多个外板130和多个内板120连接。顶板160、底板150以及多个内板120之间围设形成容纳腔110，各内板120与对应的外板130之间分别形成有夹层140。在一种具体实施方式中，如图6所示，内板120和外板130的数量均为4个，顶板160和底板150为方形，顶板160、底板150以及4个内板120围设形成长方体状壳体370。

在一种具体实施例中，第一散热结构300安装于顶板160，散热柜200的底部也具有开口，散热柜200盖合于顶板160，以对第一散热结构300起到保护作用。顶板160贯穿设置有第三连通口和第四连通口，第三连通口和第一连通口340相对，第四连通口和第二连通口350相对，以使第一连通口340和第二连通口350分别与容纳腔110连通，也即使第一连通口340和第二连通口350分别与容纳腔110连通，以使冷却液可依次经过第三连通口和第一连通口340后进入第一散热结构300，冷却液经过第一散热结构300散热后依次经过第二连通口350和第四连通口回流至容置柜100，从而实现冷却液循环。当第二连通口350的数量为多个时，第四连通口的数量也为多个，多个第四连通口与多个第二连通口350一一对应设置。

壳体370的底壁与顶板160连接，从而实现将第一散热结构300安装于顶板160上。在一些可选的实施方式中，壳体370的底壁与顶板160之间可以为焊接、粘接或者辅助连接件连接等，例如，壳体370的底壁与顶板160之间通过辅助连接件连接，具体通过螺钉连接。壳体370的底壁面向顶板160的一侧设置有螺纹孔361，顶板160贯穿设置有安装孔，安装孔与螺纹孔361同轴设置，以便于螺钉穿过安装孔与螺纹孔361连接，从而实现壳体370的底壁与顶板160的连接。

在一种具体实施例中，壳体370的底壁与顶板160之间还设置有第一密封件和第二密封件，第一密封件呈环状绕设于第一连通口340的外周，第二密封件呈环状绕设于第二连通口350的外周。第一密封件与第二密封件的结构相同，安装方式也相同。以第一密封件为例，如图4所示，壳体370的底壁面向顶板160的一侧设置有第一密封槽360，第一密封槽360呈环状绕设于第一连通口340的外周，第一密封件为环状结构，第一密封件嵌设于第一密封槽360内。当第一散热结构300安装于顶板160时，壳体370的底壁将第一密封件压紧于顶板160上，通过第一密封件可有效避免冷却液流入壳体370的底壁与顶板160之间的间隙，从而提高密封效果。第一密封件和第二密封件可以由橡胶、硅胶或者其他可以用于制作密封结构的材料制成，具体地，第一密封件和第二密封件由丁晴类橡胶制成，丁晴类橡胶的耐油腐蚀性能较为优越，从而可使得第一密封件和第二密封件的使用寿命较长。

在一种可选的实施方式中，如图3和图4所示，螺纹孔361的数量为多个，多个螺纹孔361均匀间隔绕设于第一连通口340的外周，具体可以位于第一密封槽360与第一连通口340之间，也可以位于第一密封槽360远离第一连通口340的一侧，在此不做限定。相应地，安装孔的数量也为多个，多个螺纹孔361与多个安装孔一一对应设置，如此设置，可使第一密封件受到的挤压力较为均匀，从而有效提高第一密封件的密封效果。

在一种可选的实施例中，每相邻两个内板120之间设置有支撑柱170，支撑柱170用于安装电池。具体地，储能装置包括支架190，支架190上安装有多个电池，支架190通过支撑柱170安装于容纳腔110中，以使各电池均较为稳定地安装于容纳腔110中。

在一种可能的设计中，夹层140内设置有第二散热结构。当储能装置处于正常温度或者较高温度环境内工作时，通过在夹层140内设置第二散热结构，可进一步提高散热效果。第二散热结构可以与第一散热结构300为相同结构，也可以为不同结构，在此不做限定。

在一种可能的设计中，如图1和图6所示，夹层140内设置有加强件141，加强件141分别与内板120和外板130连接。通过设置加强件141，一方面可通过加强件141导热，以提高散热效果，另一方面通过设置加强件141可提高内板120和外板130的结构强度，也即提高容置柜100的结构强度，以提高对于电池的保护作用。

在一种具体实施例中，如图6所示，加强件141具体为条状结构，加强件141的数量为多个，多个加强件141间隔设置于夹层140内，且多个加强件141均分别与内板120和外板130连接，以进一步提高容置柜100的结构强度。

在一种可能的设计中，容置柜100的外板130设置有散热孔，散热孔与夹层140连通。通过设置散热孔，有利于第二散热结构散热，从而进一步提高散热效果。可选的，散热孔的数量为多个，多个散热孔间隔分布于外板130上，以进一步提高第二散热结构的散热效果。

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

Claims (10)

1.一种储能装置，其特征在于，包括：

容置柜，具有容纳腔，所述容纳腔用于容置发热件和冷却液；

第一散热结构，具有散热腔，所述第一散热结构安装于所述容置柜的上方，所述第一散热结构具有中部区域和***区域，所述***区域围设于所述中部区域的外周，所述中部区域设置有第一连通口，所述***区域设置有第二连通口，所述第一连通口分别与所述容纳腔和所述散热腔连通，所述第二连通口分别与所述容纳腔和所述散热腔连通。

2.如权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述第一散热结构包括壳体和多个散热翅片，所述散热腔位于所述壳体内；

所述壳体向所述散热腔内凸出设置有多个所述散热翅片，和/或，所述壳体向外凸出设置有多个所述散热翅片。

3.如权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置还包括散热柜，所述散热柜安装于所述容置柜的上方，所述第一散热结构安装于所述散热柜内，所述散热柜的侧壁设置有送风装置。

4.如权利要求3所述的储能装置，其特征在于，所述散热柜还设置有通风口，所述送风装置和所述通风口分别位于所述散热柜的相对两侧壁。

5.如权利要求4所述的储能装置，其特征在于，所述散热柜还设置有导风结构，所述导风结构位于所述散热柜的外侧，所述导风结构具有风道，以及与所述风道连通的第一开口和第二开口，所述第一开口与所述通风口连通，所述第二开口的开口朝向为倾斜向下或竖直向下。

6.如权利要求1-5任一项所述的储能装置，其特征在于，所述容置柜的侧壁包括内板和外板，所述内板与所述外板之间具有夹层。

7.如权利要求6所述的储能装置，其特征在于，所述夹层内设置有加强件，所述加强件分别与所述内板和所述外板连接。

8.如权利要求6所述的储能装置，其特征在于，所述夹层内设置有隔热结构。

9.如权利要求6所述的储能装置，其特征在于，所述夹层内设置有第二散热结构。

10.如权利要求9所述的储能装置，其特征在于，所述容置柜的外板设置有散热孔，所述散热孔与所述夹层连通。