CN116937007B - 储能装置及储能*** - Google Patents
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Abstract
本申请提供了储能装置及储能***。液冷模组用于装设于两个电池模组之间。液冷模组包括液冷板、弹性支架、导热胶。弹性支架设于液冷板与电池模组之间。弹性支架包括沿液冷板长度方向间隔设置的两个第一弹性支架条、及沿液冷板长度方向延伸的第二弹性支架条,第二弹性支架条连接于两个第一弹性支架条之间。两个第一弹性支架条、第二弹性支架条、液冷板、及电池模组围设形成一具有开口的容置导热胶的容置空间。本申请的液冷模组通过在液冷板面向电池模组的一侧设置弹性支架,弹性支架、液冷板、及电池模组合围形成可容置导热胶的容置空间。利用导热胶将电池模组内的热量传导至液冷板内,提高热量传递效率,从而提高液冷板对电池模组的降温效果。
Description
技术领域
本申请属于储能装置技术领域,具体涉及储能装置及储能***。
背景技术
在相关技术中,液冷板通常由金属板构成,其液冷板由于其流道加工工艺冷板表面凹凸不平,无法与电池表面的良好接触。液冷板与电池的接触面积无法满足需求,则导致液冷板与电池之间的导热效率较低,从而导致电池散热无法满足需求,带来电池寿命缩减以及热失控的安全风险。
并且,液冷板与电池壳体均为金属件,直接接触会存在短路风险,同样也是电池安全性风险问题,因此需要同时解决液冷板与电池之间的热传导以及绝缘问题。现有技术中常通过在液冷板与电池之间设置导热硅胶垫的方式实现同时绝缘和散热传导,但是目前常见的液冷板普通设于电池模组底端,导热垫夹设于电池模组与电池箱体底板之间,受电池模组重力导热垫装配方便,并且可靠的夹设于电池模组和液冷板之间;但是存在散热效率较低的问题。
发明内容
鉴于此,本申请提供了一种储能装置及储能***。液冷板与电池模组之间设有弹性支架。弹性支架、液冷板、及电池模组合围形成一具有开口的可容置导热胶的容置空间,导热胶用于将电池模组内的热量传导至液冷板内,提高热量传递效率,从而提高液冷板对电池模组的降温效果。
本申请第一方面提供了一种储能装置,包括:
至少两个电池模组;
液冷模组,用于装设于相邻两个所述电池模组之间;其中,所述液冷模组包括:
液冷板,具有冷板流道,所述冷板流道用于容置冷却液;
弹性支架,夹设于所述液冷板与所述电池模组之间,所述弹性支架背离所述液冷板的一侧与所述电池模组抵压配合,所述弹性支架面向所述电池模组的一侧与所述液冷板抵压配合;所述弹性支架包括沿所述液冷板长度方向间隔设置的两个第一弹性支架条、及沿所述液冷板长度方向延伸的第二弹性支架条,所述第二弹性支架条连接于所述两个第一弹性支架条的同一侧;所述两个第一弹性支架条、所述第二弹性支架条、所述液冷板及所述电池模组围设形成一具有开口的容置空间;及
导热胶,设于所述容置空间内。
本申请第一方面提供的储能装置包括电池模组与液冷模组,液冷模组包括液冷板、弹性支架、及导热胶。液冷板内具有冷板流道,冷却液可在冷板流道内流通,将热量带离液冷板。弹性支架夹设于液冷板与电池模组之间。弹性支架的弹性支架条、液冷板、及电池模组合围形成可容置导热胶的容置空间,导热胶用于将电池模组内的热量传导至液冷板内,提高热量传递效率,从而提高液冷板对电池模组的降温效果。另外,弹性支架合围限定出填充导热胶的容置空间,还能够防止溢胶。
并且,每个弹性支架由两个第一弹性支架条与一个第二弹性支架条组成,也可以将弹性支架理解为U型的弹性支架,弹性支架所围成的容置空间也为U形空间,不仅便于从U形空间的开口注入导热胶,降低了操作难度。
因此,本申请的储能装置通过在液冷板面向电池模组的一侧设置弹性支架,弹性支架、液冷板、及电池模组合围形成可容置导热胶的容置空间。利用导热胶将电池模组内的热量传导至液冷板内,提高热量传递效率,从而提高液冷板对电池模组的降温效果。
其中,所述液冷板包括沿所述液冷板宽度方向相背设置的第一板体与第二板体,所述第一板体包括第一流道部、及围设于所述第一流道部周缘的第一连接部,所述第一流道部凸出于所述第一连接部,所述第二板体包括第二流道部、及围设于所述第二流道部周缘的第二连接部,所述第二流道部凸出于所述第二连接部,所述第一连接部与所述第二连接部固定连接,所述第一流道部与所述第二流道部之间形成所述冷板流道,所述第一流道部与所述第二流道部的外表面均包括沿所述液冷板高度方向相对设置的两个端面、及弯折连接于所述两个端面之间的侧面;
所述侧面凹设有至少一个排气道,所述排气道沿所述液冷板的高度方向延伸的两端分别贯穿所述两个端面,所述排气道连通所述容置空间且连通于所述容置空间的开口。
其中,所述排气道包括沿所述液冷板长度方向间隔设置的第一侧壁与第二侧壁,所述第一侧壁和所述第二侧壁分别凹设有间隔设置的多个凹槽,所述第一侧壁的所述凹槽与所述第二侧壁的所述凹槽相对设置。
其中,所述第一板体的所述排气道与所述第二板体的所述排气道交错设置;沿所述液冷板的厚度方向上,所述第一板体的所述排气道与所述第二板体之间的垂直距离为d1,所述第二板体的所述排气道与所述第一板体之间的垂直距离为d1,所述第一板体与所述第二板体之间的最大垂直距离为d2,其中,1/2≤d1/d2≤3/4。
其中,所述电池模组包括沿所述液冷板长度方向排列的多个单体电池,一个所述排气道在所述电池模组的正投影落入一个所述单体电池的范围内。
其中,所述液冷板包括沿所述液冷板宽度方向相背设置的第一板体与第二板体,所述第一板体包括第一流道部、及围设于所述第一流道部周缘的第一连接部,所述第一流道部凸出于所述第一连接部,所述第二板体包括第二流道部、及围设于所述第二流道部周缘的第二连接部,所述第二流道部凸出于所述第二连接部,所述第一连接部与所述第二连接部固定连接,所述第一流道部与所述第二流道部之间形成所述冷板流道;
所述第一连接部与所述第二连接部凸设有凸柱,所述弹性支架包括面向所述液冷板的第一表面与背离所述液冷板的第二表面,所述弹性支架设有贯穿所述第一表面与所述第二表面的通孔,用于容置至少部分的所述凸柱。
其中,沿所述液冷板的宽度方向上,所述凸柱的尺寸为h1,所述弹性支架的尺寸为h2,h2大于h1;其中,1/6≤(h2-h1)/h2≤1/2。
其中,多个所述凸柱包括用于设于所述第一弹性支架条的所述通孔内的第一凸柱、及用于设于所述第二弹性支架条的所述通孔内的第二凸柱;所述电池模组包括沿所述液冷板长度方向排列的多个单体电池,所述第二凸柱在所述电池模组的正投影落入相邻的两个所述单体电池之间的间隙内。
其中,所述电池模组包括沿所述液冷板长度方向间隔排列的多个单体电池,所述第二弹性支架条面向所述电池模组的一侧凸设有凸起,所述凸起设于相邻的两个所述单体电池之间的间隙,并与相邻的两个所述单体电池过盈配合。
其中,每个所述单体电池包括面向所述液冷板的第一侧板、及面向相邻的所述单体电池的第二侧板,所述第一侧板与所述第二侧板的连接处形成R角;所述凸起设于一个所述单体电池的所述R角与相邻的所述单体电池的所述R角之间的间隙,所述凸起的形状与相邻的两个所述R角相适配。
本申请第二方面提供了一种储能***,所述储能***包括:
用户负载;
电能转换装置,用于将其它形式的能源转换为电能,所述电能转换装置与所述用户负载电连接,所述电能转换装置转换的电能为所述用户负载供电;及
如本申请第一方面提供的储能装置,分别电连接所述用户负载及所述电能转换装置,所述储能装置储存所述电能转换装置转换的电能,所述储能装置为所述用户负载供电。
本申请第二方面提供的储能***,通过采用本申请第一方面提供的储能装置,通过在液冷板面向电池模组的一侧设置弹性支架,弹性支架、液冷板、及电池模组合围形成可容置导热胶的容置空间。利用导热胶将电池模组内的热量传导至液冷板内,提高热量传递效率,从而提高液冷板对电池模组的降温效果。当储能装置为用户负载进行供电时,储能装置能为用户负载提供稳定的电源。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案,下面将对本申请实施方式中所需要使用的附图进行说明。
图1为本申请一实施例的储能***的结构示意图。
图2为本申请一实施例的储能***的电路框图。
图3为本申请一实施例的储能装置的结构示意图。
图4为本申请一实施例的储能装置的结构***图。
图5为本申请一实施例的液冷模组的结构示意图。
图6为本申请一实施例的液冷板的结构***图。
图7为本申请一实施例的弹性支架的结构示意图。
图8为图5的局部放大图。
图9为本申请一实施例的液冷板的剖视图。
图10为本申请另一实施例的液冷模组的结构示意图。
图11为本申请一实施例的相邻的两个单体电池的结构示意图。
图12为图11的仰视图。
图13为本申请另一实施例的弹性支架的结构示意图。
图14为本申请一实施例的液冷模组的仰视图。
图15为本申请另一实施例的液冷模组的仰视图。
图16为图15的局部放大图。
标号说明:储能***-1,用户负载-11,电能转换装置-12,储能装置-2,电池模组-21,单体电池-211,第一侧板-2111,第二侧板-2112,R角-2113,待散热面-22,液冷模组-3,液冷板-31,基板-311,第一板体-311a,第二板体-311b,导液槽-3111,冷板流道-3112,凸出部-3113,凹槽-3114,凸块-3115,排气道-3116,第一侧壁-3116a,第二侧壁-3116b,凸柱-3117,第一凸柱-3117a,第二凸柱-3117b,第一流道部-3118a,第二流道部-3118b,第一连接部-3119a,第二连接部-3119b,弹性支架-32,第一弹性支架条-321,第二弹性支架条-322,容置空间-323,第一表面-324,第二表面-325,通孔-326,凸起-327。
具体实施方式
以下是本申请的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。
由于人们所需要的能源都具有很强的时间性和空间性,为了合理利用能源并提高能量的利用率,需要通过一种介质或者设备,把一种能量形式用同一种或者转换成另外一种能量形式存储起来,基于未来应用需要再以特定能量形式释放出来。目前绿色电能的产生主要途径是发展光伏、风电等绿色能源来替代化石能源。
目前绿色电能的产生普遍依赖于光伏、风电、水势等,而风能和太阳能等普遍存在间歇性强、波动性大的问题,会造成电网不稳定,用电高峰电不够,用电低谷电太多,不稳定的电压还会对电力造成损害,因此可能因为用电需求不足或电网接纳能力不足,引发“弃风弃光”问题,要解决这些问题须依赖储能。即将电能通过物理或者化学的手段转化为其他形式的能量存储起来,在需要的时候将能量转化为电能释放出来,简单来说,储能就类似一个大型“充电宝”,在光伏、风能充足时,将电能储存起来,在需要时释放储能的电力。
以电化学储能为例,本方案提供一种储能装置,储能装置内设有一组化学电池,主要是利用电池内的化学元素做储能介质,充放电过程伴随储能介质的化学反应或者变化,简单说就是把风能和太阳能产生的电能存在化学电池中,在外部电能的使用达到高峰时再将存储的电量释放出来使用,或者转移给电量紧缺的地方再使用。
目前的储能(即能量存储)应用场景较为广泛,包括发电侧储能、电网侧储能以及用电侧储能等方面,对应的储能装置的种类包括有:
(1)应用在风电、光伏电站侧的大型储能电站,其可以协助可再生能源发电满足并网要求,同时提高可再生能源利用率;储能电站作为电源侧中优质的有功/无功调节电源,实现电能在时间和空间上的负荷匹配,增强可再生能源消纳能力,减少瞬时功率变化,减少对电网的冲击,改善新能源发电消纳问题并在电网***备用、缓解高峰负荷供电压力和调峰调频方面意义重大。
(2)应用在电网侧的储能集装箱,功能主要为调峰、调频、缓解电网阻塞调峰方面,可实现对用电负荷的削峰填谷,即在用电负荷低谷时对储能电池充电,在用电负荷高峰时段将存储的电量释放,从而实现电力生产和消纳之间的平衡。
(3)应用于用电侧的小型储能柜,功能主要为电力自发自用、峰谷价差套利、容量费用管理以及提高供电可靠性。根据应用场景的不同,用电侧储能可以分为工商业储能柜、户用储能装置、储能充电桩等,其一般与分布式光伏配套使用。工商业用户可利用储能进行谷峰价差套利和容量费用管理。在实施峰谷电价的电力市场中,通过低电价时给储能***充电,高电价时储能***放电,实现峰谷电价差套利,降低用电成本。此外,适用两部制电价的工业企业,可以利用储能***在用电低谷时储能,在高峰负荷时放电,从而降低尖峰功率及申报的最大需求量,达到降低容量电费的目的。户用光伏配储可以提高电力自发自用水平。因高昂电价以及较差的供电稳定性,从而拉动户用光伏装机需求。考虑到光伏在白天发电,而用户一般在夜间负荷较高,通过配置储能可以更好地利用光伏电力,提高自发自用水平,同时降低用电成本。另外,通信基站、数据中心等领域需要配置储能,用于备用电源。
请参考图1和图2,图1为本申请一实施例的储能***的结构示意图。图2为本申请一实施例的储能***的电路框图。且本申请图1实施例以发/配电侧共享储能场景为例进行说明,本申请储能装置并不限定于其发/配电侧储能场景。
本申请提供了一种储能***1,所述储能***1包括用户负载11、电能转换装置12、及本申请提供的储能装置2。电能转换装置12用于将其它形式的能源转换为电能,所述电能转换装置12与所述用户负载11电连接,所述电能转换装置12转换的电能为所述用户负载11供电。储能装置2分别电连接所述用户负载11及所述电能转换装置12,所述储能装置2储存所述电能转换装置12转换的电能,所述储能装置2为所述用户负载11供电。
用户负载11可以为高压电缆。电能转换装置12包括第一电能转换装置与第二电能转换装置。所述储能***1包括:高压电缆、第一电能转换装置、第二电能转换装置及本申请提供的储能装置2,发电情况下,所述第一电能转换装置及第二电能转换装置用于将其它形式的能源转换为电能,与高压线缆连接并供给配网用电侧使用,当用电负荷较低,第一转换装置、第二电能转换装置发电过剩时,将多发的电量储存至储能装置2,减少弃风、弃光率,改善新能源发电消纳问题;在用电负荷高位时,电网下达指令,将储能装置2储存的电量协同高压电缆采用并网模式传输电能供给用电侧使用,为电网运行提供调峰、调频、备用等多种服务,充分发挥电网调峰的作用,促进电网削峰填谷,缓解电网供电压力。
可选地,所述第一电能转换装置及所述第二电能转换装置可将太阳能、光能、风能、热能、潮汐能、生物质能及机械能等中的至少一种转换为电能。
储能装置2的数量可以为多个,多个储能装置2相互串联或并联,多个储能装置2采用隔离板图未示进行支撑及电连接。本实施例中,“多个”是指两个及两个以上。储能装置2外部还可以设有储能箱,用于收容储能装置2。
可选地,储能装置2可包括但不限于单体电池、电池模组、电池包、电池***等。本申请实施例提供的储能装置2的实际应用形态可以为但不限于为所列举产品,还可以是其他应用形态,本申请实施例不对储能装置2的应用形态做严格限制。本申请实施例仅以储能装置2为多芯电池为例进行说明。当该储能装置2为单体电池时,储能装置2可以为圆柱电池、方形电池等中的至少一种。
在相关技术中,液冷板通常由金属板构成,其液冷板由于其流道加工工艺冷板表面凹凸不平,无法与电池表面的良好接触。液冷板与电池的接触面积无法满足需求,则导致液冷板与电池之间的导热效率较低,从而导致电池散热无法满足需求,带来电池寿命缩减以及热失控的安全风险。
并且,液冷板与电池壳体均为金属件,直接接触会存在短路风险,同样也是电池安全性风险问题,因此需要同时解决液冷板与电池之间的热传导以及绝缘问题。现有技术中常通过在液冷板与电池之间设置导热硅胶垫的方式实现同时绝缘和散热传导,但是目前常见的液冷板普通设于电池模组底端,导热垫夹设于电池模组与电池箱体底板之间,受电池模组重力导热垫装配方便,并且可靠的夹设于电池模组和液冷板之间;但是存在散热效率较低的问题。
本申请提出将液冷板设置于侧面,同时对两侧电池模组均进行散热的问题。但是在侧面装配时导热垫是软体薄片,采用先将导热垫与液冷板胶粘方式后再将黏有导热垫的液冷板进行装配对的过程。但是,导热垫只能具有一定的变形余量的,如果要与电池的侧面以及导热垫可靠过盈配合就需要较大的厚度,但是会增大电池模组体积降低能量密度。如果为了提升电池模组的空间利用率,导热垫较薄那么与液冷板和电池模组的过盈填充配合度不高,传导效率仍然不佳。并且,导热垫与液冷板之间的胶粘剂会存着的长期使用老化导致导热垫与液冷板粘性脱落,此时导热垫的热传导效率急剧降低,电池模组散热效率差,电池热失控风险性高。
本申请采用导热胶,是流体状的且冷却会固化,流体时能够可靠的填充液冷板和电池模组侧面,并在冷却固化之后与电池模组侧面以及液冷板表面具有较高的粘结力。但是,液冷板与电池模组之间需要设置一定的安全间隙,导热胶流体状填充时会从间隙漏出流至箱体底面,不仅带来电池使用环境污染,而且在电池和箱体外壳之间形成热传导,电池内部环境温度易受外部环境干扰,降低电池的稳定性与安全性。另外,两个电池模组之间的间隙竖向装配时难以限位固定困难大。
请一并参考图3-图7,图3为本申请一实施例的储能装置的结构示意图。图4为本申请一实施例的储能装置的结构***图。图5为本申请一实施例的液冷模组的结构示意图。图6为本申请一实施例的液冷板的结构***图。图7为本申请一实施例的弹性支架的结构示意图。需要说明的是,导热胶在附图上未进行示意。
本申请提供了一种储能装置2及储能***1。液冷板31与电池模组21之间设有弹性支架32。弹性支架32、液冷板31、及电池模组21合围形成一具有开口的可容置导热胶的容置空间323,导热胶用于将电池模组21内的热量传导至液冷板31内,提高热量传递效率,从而提高液冷板31对电池模组21的降温效果。
本申请提供了一种储能装置2,包括至少两个电池模组21、及液冷模组3。液冷模组3用于装设于相邻两个所述电池模组21之间。其中,所述液冷模组3包括液冷板31、弹性支架32、及导热胶。液冷板31具有冷板流道3112,所述冷板流道3112用于容置冷却液。弹性支架32,夹设于所述液冷板31与所述电池模组21之间,所述弹性支架32背离所述液冷板31的一侧与所述电池模组21抵压配合,所述弹性支架32面向所述电池模组21的一侧与所述液冷板31抵压配合;所述弹性支架32包括沿所述液冷板31长度方向间隔设置的两个第一弹性支架条321、及沿所述液冷板31长度方向延伸的第二弹性支架条322,所述第二弹性支架条322连接于所述两个第一弹性支架条321的同一侧;所述两个第一弹性支架条321、所述第二弹性支架条322、所述液冷板31及所述电池模组21围设形成一具有开口的容置空间323。导热胶设于所述容置空间323内。
此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。
需要说明的是,液冷板31是具有一定尺寸的立体结构的部件,因此液冷板31具有长度方向、宽度方向、以及高度方向。其中长度方向可以理解为附图中的X方向,长度方向X也可以理解为从液冷板31的一端至液冷板31的另一端的方向。并且,所述液冷板31的长度方向与所述电池模组21中多个单体电池211的排列方向相同。宽度方向可以理解为附图中的Y方向,宽度方向Y也可以理解为弹性支架32与液冷板31的排布方向。高度方向可以理解为附图中的Z方向,高度方向Z也可以理解为垂直于液冷板31的一端至液冷板31的另一端的方向。并且,所述液冷板31的高度方向与所述第一弹性支架条321的延伸方向相同。
另外,像弹性支架32、电池模组21等其他部件也同样具有长度方向X、宽度方向Y、以及高度方向Z。其长度方向X、宽度方向Y、以及高度方向Z可与弹性支架32的长度方向X、宽度方向Y、以及高度方向Z做同样的理解,本实施方式在此不再赘述。
本实施方式提供的液冷模组3包括液冷板31,用于对电池模组21降温。液冷板31包括两个相连接的基板311,每个基板311的内侧面设有导液槽3111,两个导液槽3111之间形成冷板流道3112。可选地,导液槽3111为U型槽,冷却液由导液槽3111的一端流入,由导液槽3111的另一端流出。每个基板311的外侧面设有与导液槽3111对应的凸出部3113。可选地,凸出部3113的形状为U型。凸出部3113能够提高液冷板31的结构强度。可选地,弹性支架32面向液冷板31的一侧设于让位槽,用于容置部分的凸出部3113。
电池模组21包括多个沿液冷板31长度方向排列的单体电池211。电池模组21包括待散热面22。待散热面22为由多个单体电池211的侧板排列构成。液冷模组3设于两个电池模组21的待散热面22之间。也可以理解为,液冷模组3设于多个单体电池211排列的一侧。其中,单体电池211包括端盖组件、壳体、转接片、电极组件、电解液等。端盖组件与壳体相连接,电极组件收容于壳体内,转接片的相对两端分别电连接电极组件与端盖组件的极柱。电解液用于浸润电极组件。电极组件包括电芯。
本实施方式提供的液冷模组3还包括弹性支架32。弹性支架32的一侧连接液冷板31,另一侧连接电池模组21。例如,弹性支架32可通过卡接、或粘接的方式,以连接液冷板31、电池模组21。例如,一个弹性支架32设于液冷板31的一侧。又例如,两个弹性支架32分别设于液冷板31的相对两侧。弹性支架32由两个第一弹性支架条321与一个第二弹性支架条322组成。液冷板31的长度方向与电池模组21中多个单体电池211的排列方向相同。两个第一弹性支架条321远离第二弹性支架32的一端形成开口,开口连通容置空间323。导热胶能够经开口进入容置空间323内。可选地,第一弹性支架条321与第二弹性支架条322背离液冷板31的表面相齐平。这样设置使得弹性支架32背离液冷板31的表面能够平整地设于电池模组21的侧壁。可选地,弹性支架32具有弹性。例如,弹性支架32的材料包括橡胶。
可选地,所述电池模组21包括沿所述液冷板31长度方向排列的多个单体电池211,每个所述单体电池211包括电芯,所述多个电芯构成电芯组;沿所述液冷板31的长度方向上,所述弹性支架32的长度均大于或等于所述电芯组的长度;沿所述液冷板31的高度方向上,所述弹性支架32的高度均大于或等于所述电芯组的高度。通过限定弹性支架32的长度与高度,以确保弹性支架32均能够覆盖每个电芯,确保更多电芯的热量能够通过容置空间323内的导热胶传递至液冷板31,从而提高热量的传递效果,进而提高液冷板31对电池模组21的降温效果。其中,液冷板31的高度方向与第一弹性支架条321的延伸方向相同。
本实施方式提供的液冷模组3还包括导热胶,用于将电池模组21内的热量传导至液冷板31内。例如,导热胶填满全部容置空间323;或,填满部分容置空间323。每个容置空间323内的导热胶在电池模组21的正投影覆盖电池模组21的至少部分电芯。
以下对液冷模组3与电池模组21的装配方法进行介绍,先将单体电池211固定至电池箱体或电池架的固定板上,得到电池模组21。再将液冷模组3安装至一个电池模组21的一侧,并通过电池箱体的限位结构对液冷板31做预限位。然后,再继续将另一个电池模组21安装至液冷模组3的另一侧。电池模组21与电池箱体、或固定板的固定通常是利用长螺栓穿过端板上的螺栓口与箱体底板或者电池架上的固定板连接固定。按照电池模组21、液冷模组3、电池模组21依次排列顺序执行装配顺序。最后,进行导热胶填充,由弹性支架32的开口注入导热胶,使导热胶填满容置空间323。
液冷板31内具有冷板流道3112,冷却液可在冷板流道3112内流通,将热量带离液冷板31。弹性支架32夹设于液冷板31与电池模组21之间。弹性支架32的弹性支架32条、液冷板31、及电池模组21合围形成可容置导热胶的容置空间323,导热胶用于将电池模组21内的热量传导至液冷板31内,提高热量传递效率,从而提高液冷板31对电池模组21的降温效果。另外,弹性支架32合围限定出填充导热胶的容置空间323,还能够防止溢胶。
并且,每个弹性支架32由两个第一弹性支架条321与一个第二弹性支架条322组成,也可以将弹性支架32理解为U型的弹性支架32,弹性支架32所围成的容置空间323也为U形空间,不仅便于从U形空间的开口注入导热胶,降低了操作难度。
因此,本实施方式提供的储能装置2通过在液冷板31面向电池模组21的一侧设置弹性支架32,弹性支架32、液冷板31、及电池模组21合围形成可容置导热胶的容置空间323。利用导热胶将电池模组21内的热量传导至液冷板31内,提高热量传递效率,从而提高液冷板31对电池模组21的降温效果。
请一并参考图3-图8,图8为图5的局部放大图。在一种实施方式中,所述液冷板31包括沿所述液冷板31宽度方向相背设置的第一板体311a与第二板体311b,所述第一板体311a包括第一流道部3118a、及围设于所述第一流道部3118a周缘的第一连接部3119a,所述第一流道部3118a凸出于所述第一连接部3119a,所述第二板体311b包括第二流道部3118b、及围设于所述第二流道部3118b周缘的第二连接部3119b,所述第二流道部3118b凸出于所述第二连接部3119b,所述第一连接部3119a与所述第二连接部3119b固定连接,所述第一流道部3118a与所述第二流道部3118b之间形成所述冷板流道3112,所述第一流道部3118a与所述第二流道部3118b的外表面均包括沿所述液冷板31高度方向相对设置的两个端面、及弯折连接于所述两个端面之间的侧面。
所述侧面凹设有沿所述液冷板31高度方向延伸的至少一个排气道3116,所述排气道3116贯穿所述两个端面,所述排气道3116连通所述容置空间323且连通于所述容置空间的开口。
两个基板311为第一板体311a与第二板体311b。第一流道部3118a与第二流道部3118b均包括导液槽3111与凸出部3113。本实施方式提供的液冷板31设有排气道3116,用于在填充导热胶时,液冷板31与电池模组21之间的间隙的空气可以顺畅地排出。可选地,排气道3116的部分凹设于基板311的凸出部3113,贯穿凸出部3113的顶面、侧面、底面。可选地,沿液冷板31的高度方向上,排气道3116的高度小于或等于第一弹性支架条321的高度,能够容置更多导热胶,提高散热效率。液冷板31具有多个排气道3116,多个排气道3116沿液冷板31的长度方向间隔排列。排气道3116用于在注入所述导热胶时使位于所述容置空间323内的气体经所述排气道3116排出,还用于容置所述导热胶。
在注入导热胶时,通常是任意选取位置以液体状态的导热胶进行灌注,较好情况下为了提升填胶均匀性,常选取液冷板31中部位置进行灌注。另外导热胶灌注时如果为一封闭空间,其灌胶过程空气难以排出,导热胶内会形成气泡,其固化后的导热胶中的气泡使得导热胶与液冷板31或者电池模组21之间存在间隙,影响其热传导面积进而对其电池模组21散热带来负面影响。
自向排气道3116外的流道部位置注胶,由于排气道3116与容置空间323的开口相连通,排气道3116能够在注胶时将容置空间323内的空气排出,随着注入导热胶的量逐渐增加,导热胶逐渐填充容置空间323与排气道3116,直至将整个容置空间323与排气道3116填满,即实现导热胶满盈填充于液冷板31和电池模组21之间,并且排气道3116是内凹形成可以填充保证导热胶与液冷板31以及电池模组21可靠的传导面积。
本实施方式通过设置与容置空间323连通的排气道3116,以便于在填充导热胶时,可以边向容置空间323注胶,边通过排气道3116将容置空间323内的气体排出,避免困气,降低了在注入导热胶时在容置空间323内产生气泡导致热传导效率降低的几率,减少气泡产生,从而提高导热胶的热传导效率,进而提高液冷板31对电池模组21的降温效果。
请一并参考图3-图8,在一种实施方式中,所述排气道3116包括沿所述液冷板31长度方向间隔设置的第一侧壁3116a与第二侧壁3116b,所述第一侧壁3116a和所述第二侧壁3116b分别凹设有间隔设置的多个凹槽3114,所述第一侧壁3116a的所述凹槽与所述第二侧壁3116b的所述凹槽相对设置。
本实施方式提供的液冷板31还设有凹槽3114。例如,凹槽3114连通容置空间323。又例如,凹槽3114不直接连通容置空间323,经排气道3116间接连通容置空间323。多个凹槽3114沿液冷板31高度方向间隔排列。液冷板31的高度方向与第一弹性支架条321的延伸方向相同。凹槽3114与排气道3116组合可构成葫芦形槽结构。
液冷板31的基板311外侧面设有多个凹槽3114。可选地,多个凹槽3114凹设于凸出部3113的顶面。液冷板31的基板311内侧面设有与凹槽3114对应的多个凸块3115。可选地,多个凸块3115凸设于导液槽3111的槽底面。一方面,凹槽3114能够提高基板311的结构强度,从而提高液冷板31的结构强度,延长液冷模组3的使用寿命。凹槽3114配合与其对应的凸块3115能够进一步提高基板311的结构强度。另一方面,当凸块3115设于导液槽3111的槽底面时,凸块3115能够使冷板流道3112内冷却液的流动参数保持在持续变化状态。例如,改变冷却液的流动速度、流动方向等,从而提高液冷板31对电池模组21的降温效果。
本实施方式通过在排气道3116的第一侧壁3116a和第二侧壁3116b上设置凹槽3114,能够增加排气道3116的容积大小,提高注胶时的排气效率,使更多的气体能够经排气道3116排出,进一步避免困气,进一步降低了在注入导热胶时在容置空间323内产生气泡导致热传导效率降低的几率,进一步减少气泡产生,从而进一步提高导热胶的热传导效率,进而进一步提高液冷板31对电池模组21的降温效果。
第一侧壁3116a与第二侧壁3116b的凹槽相对设置,能够提高第一板体311a与第二板体311b的受力均匀性,进一步提高第一板体311a与第二板体311b的结构强度。并且,为了提升注胶速率,可以同时多个开口进行注胶,注胶位置选取为两个排气道3116之间位置,且居中位置。由于不同特性的流道面会影响导热胶流过的速度,当速度不同的导热胶在某一节点汇合时,由于速度不一样此时一边流速快一边流速慢,即易产生气泡。为了降低产生气泡的概率,第一侧壁3116a的凹槽和第二侧壁3116b的凹槽相对设置,此时流道相同,可进一步减少气泡产生,进一步降低困气的几率,从而进一步提高导热胶的热传导效率。
请一并参考图3-图9,图9为本申请一实施例的液冷板的剖视图。在一种实施方式中,所述第一板体311a的所述排气道3116与所述第二板体311b的所述排气道3116交错设置;沿所述液冷板31的宽度方向上,所述第一板体311a的所述排气道3116与所述第二板体311b之间的垂直距离为d1,所述第二板体311b的所述排气道3116与所述第一板体311a之间的垂直距离为d1,所述第一板体311a与所述第二板体311b之间的最大垂直距离为d2,其中,1/2≤d1/d2≤3/4。
由于设置内凹排气道3116会减小第一流道部3118a与第二流道部3118b之间的宽度,即冷板流道3112的宽度,从而影响其流量,将第一板体311a的排气道3116和第二板体311b的排气道3116错位设置,能够减小对冷板流道3112宽度的影响。另外,排气道3116错位设置,使第一流道部3118a与第二流道部3118b的内侧面形成交错的凸起,形成了阶段性持续变化的冷板流道3112,使得冷却液的流速受其流道尺寸变化影响改变并提高其流速,更好地平衡流量和流速,在解决灌胶排气的同时保证液冷板31内自身冷却液的冷却效率。
正对应排气道3116的部分冷板流道3112宽度为d1,没有与排气道3116正对应的冷板流道3112宽度为d2,其中,1/2≤d1/d2≤3/4。d1也可以理解为排气道3116位置的液冷板31腔内尺寸宽度;d2也可以理解为无排气道3116正常流道位置的液冷板31腔内宽度尺寸。
当液冷板31满足1/2≤d1/d2≤3/4时,既能够使排气道3116在注入导热胶时,实现快速排气,又能够确保液冷板31具有较高的冷却效果。若液冷板31的d1/d2小于1/2时,冷板流道3112内的冷却液流速的提升无法平衡流量减少带来的冷却效率降低影响,导致液冷板31的冷却效果降低;若液冷板31的d1/d2大于3/4时,排气道3116过浅,不便于快速排气,增加气泡产生的几率,使导热胶的热传导效率降低。
请一并参考图3-图10,图10为本申请另一实施例的液冷模组的结构示意图。在一种实施方式中,所述电池模组21包括沿所述液冷板31长度方向排列的多个单体电池211,一个所述排气道3116在所述电池模组21的正投影落入一个所述单体电池211的范围内。
一个所述排气组与一个所述单体电池211正对应设置。可选地,多个凹槽3114在电池模组21的正投影落入一个单体电池211的范围内。
本实施方式通过限定排气道3116正对应电池模组21中单体电池211,可在填充与单体电池211正对应的部分导热胶时,减少气泡产生,减少热传导效率低的导热盲区产生,从而进一步提高导热胶对单体电池211的热传导效率,进而进一步提高液冷板31对电池模组21的降温效果。
请一并参考图3-图7,在一种实施方式中,所述液冷板31包括沿所述液冷板31宽度方向相背设置的第一板体311a与第二板体311b,所述第一板体311a包括第一流道部3118a、及围设于所述第一流道部3118a周缘的第一连接部3119a,所述第一流道部3118a凸出于所述第一连接部3119a,所述第二板体311b包括第二流道部3118b、及围设于所述第二流道部3118b周缘的第二连接部3119b,所述第二流道部3118b凸出于所述第二连接部3119b,所述第一连接部3119a与所述第二连接部3119b固定连接,所述第一流道部3118a与所述第二流道部3118b之间形成所述冷板流道3112。
所述第一连接部3119a与所述第二连接部3119b凸设有凸柱3117,所述弹性支架32包括面向所述液冷板31的第一表面324与背离所述液冷板31的第二表面325,所述弹性支架32设有贯穿所述第一表面324与所述第二表面325的通孔326,用于容置至少部分的所述凸柱3117。
凸柱3117抵接通孔326的孔壁。多个凸柱3117沿液冷板31的长度方向间隔设置、和/或沿液冷板31的高度方向间隔设置。多个凸柱3117与凸出部3113之间具有间隙,以避免两者相互干涉。多个通孔326设于第一弹性支架条321和/或第二弹性支架条322。可选地,沿靠近弹性支架32至液冷板31的排布方向,凸柱3117宽度逐渐减小。这样设备不仅便于装配弹性支架32,降低凸柱3117设于通孔326内的难度,而且使凸柱3117与通孔326的配合更加紧密,弹性支架32难以脱落。
本实施方式通过在液冷板31上设置与弹性支架32的通孔326配合的凸柱3117,不仅便于在弹性支架32与液冷板31装配时起到定位作用,降低了装配难度;而且增加了弹性支架32与液冷板31的抵接面积,提高了弹性支架32与液冷板31的连接性能,降低了导热胶漏胶的几率。
请一并参考图3-图7,在一种实施方式中,沿所述液冷板31的宽度方向上,所述凸柱3117的尺寸为h1,所述弹性支架32的尺寸为h2,h2大于h1;其中,1/6≤(h2-h1)/h2≤1/2。
h1可以理解为凸柱3117的高度。h2可以理解为弹性支架32的厚度。这里弹性支架32的厚度是指弹性支架32安装在液冷板31、电池模组21之前,弹性支架32自身的厚度。由于弹性支架32具有弹性,使h2大于h1,可确保弹性支架32被安装于液冷板31与电池模组21之间后,弹性支架32处于被压缩状态,具有一定的压缩余量。
当液冷模组3满足1/6≤(h2-h1)/h2≤1/2时,能够使弹性支架32与液冷板31、电池模组21紧密地过盈配合,提高储能装置2的可靠性。若液冷模组3的(h2-h1)/h2小于1/6时,弹性支架32的厚度过小,压缩变形空间小,不足与液冷板31以及电池模组21抵压过盈配合。凸柱3117将会干涉弹性支架32的变形,使弹性支架32与液冷板31、电池模组21无法紧密配合;若液冷模组3的(h2-h1)/h2大于1/2时,弹性支架32的厚度过大,凸柱3117的高度过短,导致凸柱3117无法起到限位固定的作用,弹性支架32容易从液冷板31上脱落。
请一并参考图3-图12,图11为本申请一实施例的相邻的两个单体电池的结构示意图。图12为图11的仰视图。在一种实施方式中,多个所述凸柱3117包括用于设于所述第一弹性支架条321的所述通孔326内的第一凸柱3117a、及用于设于所述第二弹性支架条322的所述通孔326内的第二凸柱3117b;所述电池模组21包括沿所述液冷板31长度方向排列的多个单体电池211,所述第二凸柱3117b在所述电池模组21的正投影落入相邻的两个所述单体电池211之间的间隙内。
多个单体电池211沿液冷板31的长度方向排列。例如,多个单体电池211间隔排列,相邻的两个单体电池211之间设有粘接板。又例如,相邻的两个单体电池211相互抵接。一个单体电池211面向液冷板31的一侧具有两个R角2113。一个弹性支架32的R角2113与相邻的弹性支架32的R角2113之间具有间隙。R角2113也可以理解为第一侧板2111与第二侧板2112连接处具有倒角。
其中,相邻的两个单体电池211之间的间隙可以为两个相邻的间隔设置的单体电池211之间的间隙,包括了粘接板的宽度。相邻的两个单体电池211之间的间隙也可以为两个相邻设置的单体电池211的R角2113之间的间隙。
多个第一凸柱3117a沿液冷板31的高度方向间隔设置。多个第二凸柱3117b沿液冷板31的长度方向间隔设置。第二凸柱3117b正对应相邻的两个单体电池211之间的间隙。可以理解为,至少部分第二凸柱3117b设于相邻的两个单体电池211之间。本实施方式通过使第二弹性支架32上的第二凸柱3117b正对应相邻的两个单体电池211之间的间隙,以提高正对应相邻的两个单体电池211的间隙的部分弹性支架32与液冷板31之间的连接性能,降低了导热胶由容置空间323内漏胶的几率。
请一并参考图3-图16,图13为本申请另一实施例的弹性支架的结构示意图。图14为本申请一实施例的液冷模组的仰视图。图15为本申请另一实施例的液冷模组的仰视图。图16为图15的局部放大图。
在一种实施方式中,所述电池模组21包括沿所述液冷板31长度方向间隔排列的多个单体电池211,所述第二弹性支架条322面向所述电池模组21的一侧凸设有凸起327,所述凸起327设于相邻的两个所述单体电池211之间的间隙,并与相邻的两个所述单体电池211过盈配合。
凸起327抵接单体电池211的侧壁。当相邻的两个单体电池211之间设有粘接板时,凸起327抵接粘接板。凸起327可通过卡接、或粘接的方式抵接、固定于单体电池211。本实施方式通过在第二弹性支架条322上设置凸起327,抵接单体电池211,能够使每个弹性支架32最大程度覆盖电芯侧壁,以密封容置空间323,防止弹性支架32的底部溢胶,降低了导热胶由容置空间323内漏胶的几率,而且进一步提高热量传递效率。
请一并参考图3-图16,在一种实施方式中,每个所述单体电池211包括面向所述液冷板31的第一侧板2111、及面向相邻的所述单体电池211的第二侧板2112,所述第一侧板2111与所述第二侧板2112的连接处形成R角2113;所述凸起327设于一个所述单体电池211的所述R角2113与相邻的所述单体电池211的所述R角2113之间的间隙,所述凸起327的形状与相邻的两个所述R角2113相适配。
一个单体电池211面向液冷板31的一侧具有两个R角2113。一个弹性支架32的R角2113与相邻的弹性支架32的R角2113之间具有间隙。R角2113也可以理解为第一侧板2111与第二侧板2112连接处具有倒角。凸起327的形状与相邻的R角2113相适配,也可以理解为,凸起327的形状为类三角形。
本实施方式通过使凸起327的形状与相邻的两个R角2113相适配,凸起327紧密抵接相邻的两个R角2113,从而提高凸起327与单体电池211之间的连接性能,适配于单体电池211的壳体轮廓,以进一步提高了容置空间323的密封性能,进一步防止弹性支架32的底部溢胶,进一步降低了导热胶由容置空间323内漏胶的几率。
请一并参考图1-图16,本申请还提供一种储能装置2,所述储能装置2包括两个电池模组21、及如本申请上述提供的液冷模组3,所述液冷模组3装设于所述两个电池模组21之间。
可选地,所述储能装置2可以为但不限于为锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等。
本实施方式提供的储能装置2,通过采用本申请上述提供的液冷模组3,通过在液冷板31面向电池模组21的一侧设置弹性支架32,弹性支架32、液冷板31、及电池模组21合围形成可容置导热胶的容置空间323。利用导热胶将电池模组21内的热量传导至液冷板31内,提高热量传递效率,从而提高液冷板31对电池模组21的降温效果。
请一并参考图1-图16,本申请还提供一种储能***1,所述储能***1包括用户负载11、电能转换装置12、如本申请上述提供的储能装置2。所述电能转换装置12用于将其它形式的能源转换为电能,所述电能转换装置12与所述用户负载11电连接,所述电能转换装置12转换的电能为所述用户负载11供电。所述储能装置2分别电连接所述用户负载11及所述电能转换装置12,所述储能装置2储存所述电能转换装置12转换的电能,所述储能装置2为所述用户负载11供电。
可选地,本申请实施例的用户负载11可以为但不限于为手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、智能玩具、智能手环、智能手表、电子阅读器、游戏机、玩具等便携式电子设备;还可以为储能电池柜、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等大型设备。
可以理解地,本实施方式中所述的用户负载11仅仅为储能装置2所应用的用户负载11的一种形态,不应当理解为对本申请提供的用户负载11的限定,也不应当理解为对本申请各个实施方式提供的储能装置2的限定。
本实施方式提供的储能***1,通过采用本申请上述提供的储能装置2,通过在液冷板31面向电池模组21的一侧设置弹性支架32,弹性支架32、液冷板31、及电池模组21合围形成可容置导热胶的容置空间323。利用导热胶将电池模组21内的热量传导至液冷板31内,提高热量传递效率,从而提高液冷板31对电池模组21的降温效果。当储能装置2为用户负载11进行供电时,储能装置2能为用户负载11提供稳定的电源。
以上对本申请实施方式所提供的内容进行了详细介绍,本文对本申请的原理及实施方式进行了阐述与说明,以上说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (9)
1.一种储能装置,其特征在于,包括:
至少两个电池模组;
液冷模组,用于装设于相邻两个所述电池模组之间;其中,所述液冷模组包括:
液冷板,具有冷板流道,所述冷板流道用于容置冷却液;
弹性支架,夹设于所述液冷板与所述电池模组之间,所述弹性支架背离所述液冷板的一侧与所述电池模组抵压配合,所述弹性支架背离所述电池模组的一侧与所述液冷板抵压配合;所述弹性支架包括沿所述液冷板长度方向间隔设置的两个第一弹性支架条、及沿所述液冷板长度方向延伸的第二弹性支架条,所述弹性支架为U型,所述第二弹性支架条连接于所述两个第一弹性支架条的同一侧;所述两个第一弹性支架条、所述第二弹性支架条、所述液冷板及所述电池模组围设形成一具有开口的容置空间;及
导热胶,设于所述容置空间内;
所述液冷板包括沿所述液冷板宽度方向相背设置的第一板体与第二板体,所述第一板体包括第一流道部、及围设于所述第一流道部周缘的第一连接部,所述第一流道部凸出于所述第一连接部,所述第二板体包括第二流道部、及围设于所述第二流道部周缘的第二连接部,所述第二流道部凸出于所述第二连接部,所述第一连接部与所述第二连接部固定连接,所述第一流道部与所述第二流道部之间形成所述冷板流道,所述第一流道部与所述第二流道部的外表面均包括沿所述液冷板高度方向相对设置的两个端面、及弯折连接于所述两个端面之间的侧面;所述侧面凹设有至少一个排气道,所述排气道沿所述液冷板的高度方向延伸的两端分别贯穿所述两个端面,所述排气道连通所述容置空间且连通于所述容置空间的开口;
所述第一板体的所述排气道与所述第二板体的所述排气道交错设置;沿所述液冷板的宽度方向上,所述第一板体的所述排气道与所述第二板体之间的垂直距离为d1,所述第二板体的所述排气道与所述第一板体之间的垂直距离为d1,所述第一板体与所述第二板体之间的最大垂直距离为d2,其中,1/2≤d1/d2≤3/4。
2.如权利要求1所述的储能装置,其特征在于,所述排气道包括沿所述液冷板长度方向间隔设置的第一侧壁与第二侧壁,所述第一侧壁和所述第二侧壁分别凹设有间隔设置的多个凹槽,所述第一侧壁的所述凹槽与所述第二侧壁的所述凹槽相对设置。
3.如权利要求1所述的储能装置,其特征在于,所述电池模组包括沿所述液冷板长度方向排列的多个单体电池,一个所述排气道在所述电池模组的正投影落入一个所述单体电池的范围内。
4.如权利要求1所述的储能装置,其特征在于,所述液冷板包括沿所述液冷板宽度方向相背设置的第一板体与第二板体,所述第一板体包括第一流道部、及围设于所述第一流道部周缘的第一连接部,所述第一流道部凸出于所述第一连接部,所述第二板体包括第二流道部、及围设于所述第二流道部周缘的第二连接部,所述第二流道部凸出于所述第二连接部,所述第一连接部与所述第二连接部固定连接,所述第一流道部与所述第二流道部之间形成所述冷板流道;
所述第一连接部与所述第二连接部凸设有凸柱,所述弹性支架包括面向所述液冷板的第一表面与背离所述液冷板的第二表面,所述弹性支架设有贯穿所述第一表面与所述第二表面的通孔,用于容置至少部分的所述凸柱。
5.如权利要求4所述的储能装置,其特征在于,沿所述液冷板的宽度方向上,所述凸柱的尺寸为h1,所述弹性支架的尺寸为h2,h2大于h1;其中,1/6≤(h2-h1)/h2≤1/2。
6.如权利要求4所述的储能装置,其特征在于,多个所述凸柱包括用于设于所述第一弹性支架条的所述通孔内的第一凸柱、及用于设于所述第二弹性支架条的所述通孔内的第二凸柱;所述电池模组包括沿所述液冷板长度方向排列的多个单体电池,所述第二凸柱在所述电池模组的正投影落入相邻的两个所述单体电池之间的间隙内。
7.如权利要求1所述的储能装置,其特征在于,所述电池模组包括沿所述液冷板长度方向间隔排列的多个单体电池,所述第二弹性支架条面向所述电池模组的一侧凸设有凸起,所述凸起设于相邻的两个所述单体电池之间的间隙,并与相邻的两个所述单体电池过盈配合。
8.如权利要求7所述的储能装置,其特征在于,每个所述单体电池包括面向所述液冷板的第一侧板、及面向相邻的所述单体电池的第二侧板,所述第一侧板与所述第二侧板的连接处形成R角;所述凸起设于一个所述单体电池的所述R角与相邻的所述单体电池的所述R角之间的间隙,所述凸起的形状与相邻的两个所述R角相适配。
9.一种储能***,其特征在于,所述储能***包括:
用户负载;
电能转换装置,用于将其它形式的能源转换为电能,所述电能转换装置与所述用户负载电连接,所述电能转换装置转换的电能为所述用户负载供电;及
如权利要求1-8任一项所述的储能装置,分别电连接所述用户负载及所述电能转换装置,所述储能装置储存所述电能转换装置转换的电能,所述储能装置为所述用户负载供电。
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