CN118017090B - 一种阻燃液冷的新能源储能柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及储能装置技术领域，具体涉及一种阻燃液冷的新能源储能柜，其包括储能柜本体，其内部设有线仓、调节仓和若干个电池包，其中电池包包括电池箱、导热扁管和循环机构；该装置通过导热扁管完成与电池本体的热交换，与传统液冷方式不同的是，通过增设第一冷却腔，间歇性地完成对导热扁管的冷却，当导热液与电池本体发生热交换后，使温度升高的导热液冷却下来，用于冷却电池本体的液体流动方式不再像传统液冷储能柜一样单一，使导热液保持较低的温度，进而使得电池本体与导热液接触时能够交换更多的热量，提高了散热效率，且电池包的热量得到了均匀一致的转移，不会出现局部过热，保证锂电池储能工作的正常进行的同时延长使用寿命。

Description

一种阻燃液冷的新能源储能柜

技术领域

本发明涉及储能装置技术领域，具体涉及一种阻燃液冷的新能源储能柜。

背景技术

随着智能电网建设和电力体制改革的不断推进，新能源电池储能技术的重要性日益凸显。其中，锂电池在储能控制***中发挥着重要作用，带动了锂电行业的迅猛发展。然而在使用锂电池时，充放电过程中会产生大量热量，储能箱会出现热量积聚的现象；这就需要关注锂电池所处的环境温度，确保其处于稳定状态。如果环境温度控制不当，锂电池就可能发生***、着火等事故，存在严重的安全隐患。一旦一个电池发生事故，如果不及时采取恰当的措施，邻近的其他电池可能会受到波及，引发火势蔓延，进而导致更大的事故。因此，我们必须对锂电池的环境温度进行严格控制，确保其安全稳定地运行，防止事故的发生和扩大。

为此，现有的新能源储能柜存在散热机构，以对电池所处环境的温度进行把控，使电池包可向外散热，例如风冷、液冷等方式；如公开号为CN116979188A的中国专利文献就公开了储能柜及其散热***，在壳体内设置循环风道，防止出现热量积聚；液冷是通过对流换热将产生的热量带走；风冷和液冷相比，液冷***的换热系数高、比热容大、冷却速度快，且液体比热容不受海拔和气压的影响，所以液冷成为锂电池主流的散热方式；但现有技术中采用的液冷方式的，如公开号为CN115566318A的中国专利文献就公开了一种液冷集成式储能柜装置，冷却液从液冷主管流向液冷支管，通过液冷支管对电池包进行散热；液体流动方式单一，容易导致电池局部温度不一致，散热效果不佳，影响电池的储能效果及寿命。

发明内容

根据现有技术的不足之处，本发明提出了一种阻燃液冷的新能源储能柜，该装置改变了传统液冷方式中的液体流动方式，使电池的温度更加均匀的同时保证电池的冷却效果，保证电池储能工作的正常进行，延长电池的使用寿命，同时提高安全性。

本发明的一种阻燃液冷的新能源储能柜采用如下技术方案：包括储能柜本体，其内部被分隔为线仓、调节仓和若干个电池仓；每个电池仓内安装有一个电池包，其中电池包包括：

电池箱，内部中空，用于放置电池本体；电池箱内下部固接有若干支撑板，若干支撑板沿左右方向水平间隔设置；支撑板沿前后方向延伸；

导热扁管，沿左右方向设置，包括交替设置的若干导热部和若干散热部；导热扁管内填充有导热液；导热部沿左右方向延伸，位于支撑板上方；散热部安装于相邻两个支撑板之间缝隙的正下方；散热部的左右两端从缝隙向上伸出，分别与左右相邻的两个导热部连通；支撑板、散热部的下表面及电池箱的底板限定出第一冷却腔；第一冷却腔内填充有冷却液；

循环机构，包括第一循环箱和第二循环箱，第一循环箱与导热扁管的两端连通，对导热扁管内部的液体提供动力实现循环流动；第二循环箱与第一冷却腔的两端连通，对第一冷却腔内部的液体提供动力实现循环流动。

可选地，导热扁管设有多个，多个导热扁管沿前后方向贴合分布，多个导热扁管首尾相连。

可选地，相邻两个支撑板之间的缝隙处安装有遮挡环板，遮挡环板沿前后方向延伸，前后两端分别连接于电池箱；位于同一列的散热部的上表面及对应的遮挡环板限定出第二冷却腔，第二冷却腔内填充有冷却液；第二冷却腔连通于第二循环箱；第二循环箱对第二冷却腔内部的液体提供动力实现循环流动。

可选地，第一冷却腔和第二冷却腔内的冷却液流动方向相反。

可选地，第二冷却腔呈管状。

可选地，每个第二冷却腔中同轴地安装有一个主气管，每个主气管的上端向上延伸有多个分气管，分气管的上端伸入电池本体的底部；多个分气管的端部与排气管连通，排气管伸向第三循环箱，第三循环箱通过回气通道组件与电池本体内部连通；第三循环箱对其内部的气体提供动力实现循环流动。

可选地，第三循环箱连接有第四循环箱，当电池发生爆燃时，排气管中的气体经过第三循环箱到达第四循环箱，第四循环箱内填充有吸附剂。

可选地，主气管上沿轴向均布套设有多个扰流环。

可选地，套装于同一主气管的多个扰流环中，相邻两个扰流环的方向相反。

可选地，储能柜本体的前侧铰接有防护门，电池仓下方的层板上开设有前后方向的滑槽，电池箱的底部设有沿前后方向延伸的滑块，滑块安装于滑槽内。

本发明的有益效果是：本发明的一种阻燃液冷的新能源储能柜，该装置通过在储能柜内的电池包内底部均匀设置导热扁管完成与电池本体的热交换，与传统液冷方式不同的是，通过增设第一冷却腔，间隔性地完成对导热扁管的冷却，当导热液与电池本体发生热交换后，使温度升高的导热液冷却下来，用于冷却电池本体的液体流动方式不再像传统液冷储能柜一样单一，能够使导热液保持较低的温度，进而使得电池本体与导热液接触时能够交换更多的热量，提高了散热效率，且电池包的热量得到了均匀一致的转移，不会出现局部过热，保证锂电池储能工作的正常进行的同时延长锂电池的使用寿命。

进一步地，通过设置多个首尾相连的导热扁管，使电池本体下方均布多行多列的导热部，进一步提高了散热效率，并使得电池本体的热量转移更加均匀，进一步提高了储能柜使用的安全性，增强了阻燃性能。

进一步地，通过使用导热扁管的同时，配合使用主气管、分气管、第三循环箱和回气通道组件，实现了物理热量转移循环以及气态热量转移循环，进一步提高散热效率，保证散热效果。如果出现爆燃现象，可以及时有效地将有害气体排出，并通过第四循环箱内的吸附剂对有害气体进行吸附。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，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为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中电池包的结构示意图；

图3为图2中A处局部放大图；

图4为图2中B处放大图；

图5为本发明中电池包的***结构示意图；

图6为本发明中电池箱的结构示意图；

图7为本发明中电池箱的俯视图；

图8为本发明中电池箱沿图7中D-D截面剖开的结构示意图；

图9为图8中C处局部放大图；

图10为本发明中电池箱沿图7中E-E截面剖开的结构示意图；

图11为图10中D处局部放大图；

图12为本发明中导热扁管的结构示意图；

图13为图5中E处局部放大图；

图14为图5中F处局部放大图；

图15为本发明中顺绕环和逆绕环的结构示意图。

图中：100、储能柜本体；110、线仓；120、调节仓；130、电池仓；140、防护门；200、电池包；210、电池箱；211、第一循环箱；212、第二循环箱；213、第四循环箱；214、第三循环箱；2141、第一气通道；2142、第二气通道；2143、第三气通道；2144、第五气通道；215、第一循环液冷管；216、第二循环液冷环；220、电池本体；230、上盖；240、导热扁管；241、连接管；242、散热部；243、导热部；251、分气管；252、遮挡环板；253、主气管；254、排气管；260、扰流环；261、顺绕环；262、逆绕环；270、支撑板；310、第一冷却腔；320、第二冷却腔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图15所示，本发明实施例提供的一种阻燃液冷的新能源储能柜包括储能柜本体100，其内部被分隔为线仓110、调节仓120和若干个电池仓130；每个电池仓130内安装有一个电池包200，储能柜本体100的前侧铰接有防护门140，其中，电池包200包括电池箱210、导热扁管240和循环机构；

电池箱210内部中空，用于放置电池本体220；电池仓130下方的层板上开设有前后方向的滑槽，电池箱210的底部设有沿前后方向延伸的滑块，滑块安装于滑槽内。电池箱210内下部固接有若干支撑板270，若干支撑板270沿左右方向水平间隔设置；支撑板270沿前后方向延伸；电池箱210的上方设有上盖230；

导热扁管240沿左右方向设置，包括交替设置的若干导热部243和若干散热部242；导热扁管240内填充有导热液；导热部243沿左右方向延伸，位于支撑板270上方；散热部242安装于相邻两个支撑板270之间缝隙的正下方；散热部242的左右两端从缝隙向上伸出，分别与左右相邻的两个导热部243连通；支撑板270、散热部242的下表面及电池箱210的底板限定出第一冷却腔310；第一冷却腔310内填充有冷却液；

循环机构包括第一循环箱211和第二循环箱212，第一循环箱211与导热扁管240的两端连通，对导热扁管240内部的液体提供动力实现循环流动；第二循环箱212与第一冷却腔310的两端连通，对第一冷却腔310内部的液体提供动力实现循环流动。

在工作时，通过温度监测模块监测电池包200的温度，当需要为其散热时，启动第一循环箱211和第二循环箱212，并通过控制器调节其对应的流速，第一循环箱211使导热扁管240内的导热液实现循环流动，第二循环箱212使第一冷却腔310内的冷却液实现循环流动；导热液到达导热部243时，与电池本体220下表面发生热交换，降低电池本体220的温度；导热液流动至散热部242时，第一冷却腔310内的冷却液对散热部242内的导热液进行冷却，降低导热液的温度；被冷却的导热液继续流动，到达下一个导热部243时，再次与电池本体220下表面发生热交换；从而降低电池本体220的温度，进而避免电池本体220过热引发起火或***，提高储能柜的安全性，该装置通过导热扁管240完成与电池本体220的热交换，与传统液冷方式不同的是，通过增设第一冷却腔310，间隔性地完成对导热扁管240的冷却，当导热液与电池本体220发生热交换后，使温度升高的导热液冷却下来，用于冷却电池本体220的液体流动方式不再像传统液冷储能柜一样单一，能够使导热液保持较低的温度，进而使得电池本体220与导热液接触时能够交换更多的热量，提高了散热效率，且产生热交换后电池本体220的温度更加均匀，不会出现局部过热，保证电池本体220储能工作的正常进行的同时延长电池本体220的使用寿命。

在本实施中，如图5、图7、图8、图9、图10、图13所示，导热扁管240设有多个，多个导热扁管240沿前后方向贴合分布，多个导热扁管240首尾相连，导热扁管240内的导热液在水平面上呈“S”形流动；第一循环箱211通过两个连接管241与最前侧和最后侧的两个导热扁管240连通；使电池本体220下方均布多行多列的导热部243，进一步提高了散热效率，并使得电池本体220的热量转移更加均匀，进一步提高了储能柜使用的安全性，增强了阻燃性能。

在本实施中，如图5、图8、图9、图14所示，相邻两个支撑板270之间的缝隙处安装有遮挡环板252，遮挡环板252沿前后方向延伸，前后两端分别连接于电池箱210；位于同一列的散热部242的上表面及对应的遮挡环板252限定出第二冷却腔320，第二冷却腔320内填充有冷却液；第二冷却腔320连通于第二循环箱212；多个第一冷却腔310通过第一循环液冷管215连通，多个第二冷却腔320通过第二循环液冷环216连通；第二循环箱212对第二冷却腔320内部的液体提供动力实现循环流动。通过将支撑板270下方的区域分隔为交替设置地第一冷却腔310和第二冷却腔320，并使第一冷却腔310和第二冷却腔320各自完成循环，使得散热部242与第一冷却腔310和第二冷却腔320均产生热交换，进一步地提高了散热效率。

在本实施中，第一冷却腔310和第二冷却腔320内的冷却液流动方向相反。二者内冷却液同向流动，均从第一端流向第二端时，可能会出现靠近第二端的导热扁管240冷却效果比靠近第一端的导热扁管240冷却效果的情况；第一冷却腔310和第二冷却腔320内的冷却液流动方向相反时，可以避免上述问题，保证对导热扁管240的冷却效果，进一步增强对电池本体220的散热效果。

在本实施中，如图9所示，第二冷却腔320呈管状，从而保证散热部242与第一冷却腔310和第二冷却腔320的接触面积最大，进而使散热部242可以得到更充足的冷却，为下一次与电池本体220发生热交换做准备。

在本实施中，如图4、图5、图7、图8、图9、图11所示；每个第二冷却腔320中同轴地安装有一个主气管253，每个主气管253的上端向上延伸有多个分气管251，分气管251的上端伸入电池本体220的底部；多个分气管251的端部与排气管254连通，排气管254伸向第三循环箱214，第三循环箱214通过回气通道组件与电池本体220内部连通；第三循环箱214对其内部的气体提供动力实现循环流动；回气通道组件包括依次连通的第一气通道2141、第二气通道2142和第三气通道2143，第一气通道2141与第三循环箱214连通，第三气通道2143与电池本体220内部连通。使工作时，通过温度监测模块监测电池包200的温度，当需要为其散热时，同步开启第一循环箱211、第二循环箱212、第三循环箱214，并通过控制器调节其对应的流速，通过使用导热扁管240的同时，配合使用主气管253、分气管251、第三循环箱214和回气通道组件，实现了物理热量转移循环以及气态热量转移循环，进一步提高散热效率，保证散热效果。

在本实施中，如图2、图4所示；第三循环箱214连接有第五气通道2144，第五气通道2144的另一端连接有第四循环箱213，当电池本体220发生爆燃时，控制第一循环箱211、第二循环箱212、第三循环箱214调整到最大功率运行，排气管254中的气体依次经过第三循环箱214和第五气通道2144到达第四循环箱213，第四循环箱213内填充有吸附剂。可以及时有效地将有害气体排出，并通过第四循环箱213内的吸附剂对有害气体进行吸附。

在本实施中，如图5所示，主气管253上沿轴向均布套设有多个扰流环260，使第二冷却腔320内的冷却液沿主气管253的周向旋转流动，在前后方向长度固定的前提下，延长冷却液与散热部242的接触时间，进一步增强对散热部242的冷却效果。

在本实施中，如图5、图15所示，套装于同一主气管253的多个扰流环260中，相邻两个扰流环260的扰流方向相反。扰流环260分为顺绕环261和逆绕环262，顺绕环261和逆绕环262交替设置，进一步地扰乱第二冷却腔320内冷却液的流向，进一步地延长冷却液与散热部242的接触时间。

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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阻燃液冷的新能源储能柜，包括储能柜本体，其内部被分隔为线仓、调节仓和若干个电池仓；每个电池仓内安装有一个电池包，其特征在于，电池包包括：

电池箱，内部中空，用于放置电池本体；电池箱内下部固接有若干支撑板，若干支撑板沿左右方向水平间隔设置；支撑板沿前后方向延伸；

导热扁管，沿左右方向设置，包括交替设置的若干导热部和若干散热部；导热扁管内填充有导热液；导热部沿左右方向延伸，位于支撑板上方；散热部安装于相邻两个支撑板之间缝隙的正下方；散热部的左右两端从缝隙向上伸出，分别与左右相邻的两个导热部连通；支撑板、散热部的下表面及电池箱的底板限定出第一冷却腔；第一冷却腔内填充有冷却液；

循环机构，包括第一循环箱和第二循环箱，第一循环箱与导热扁管的两端连通，对导热扁管内部的液体提供动力实现循环流动；第二循环箱与第一冷却腔的两端连通，对第一冷却腔内部的液体提供动力实现循环流动。

2.根据权利要求1所述的一种阻燃液冷的新能源储能柜，其特征在于，导热扁管设有多个，多个导热扁管沿前后方向贴合分布，多个导热扁管首尾相连。

3.根据权利要求2所述的一种阻燃液冷的新能源储能柜，其特征在于，相邻两个支撑板之间的缝隙处安装有遮挡环板，遮挡环板沿前后方向延伸，前后两端分别连接于电池箱；位于同一列的散热部的上表面及对应的遮挡环板限定出第二冷却腔，第二冷却腔内填充有冷却液；第二冷却腔连通于第二循环箱；第二循环箱对第二冷却腔内部的液体提供动力实现循环流动。

4.根据权利要求3所述的一种阻燃液冷的新能源储能柜，其特征在于，第一冷却腔和第二冷却腔内的冷却液流动方向相反。

5.根据权利要求4所述的一种阻燃液冷的新能源储能柜，其特征在于，第二冷却腔呈管状。

6.根据权利要求5所述的一种阻燃液冷的新能源储能柜，其特征在于，每个第二冷却腔中同轴地安装有一个主气管，每个主气管的上端向上延伸有多个分气管，分气管的上端伸入电池本体的底部；多个分气管的端部与排气管连通，排气管伸向第三循环箱，第三循环箱通过回气通道组件与电池本体内部连通；第三循环箱对其内部的气体提供动力实现循环流动。

7.根据权利要求6所述的一种阻燃液冷的新能源储能柜，其特征在于，第三循环箱连接有第四循环箱，当电池发生爆燃时，排气管中的气体经过第三循环箱到达第四循环箱，第四循环箱内填充有吸附剂。

8.根据权利要求5所述的一种阻燃液冷的新能源储能柜，其特征在于，主气管上沿轴向均布套设有多个扰流环。

9.根据权利要求8所述的一种阻燃液冷的新能源储能柜，其特征在于，套装于同一主气管的多个扰流环中，相邻两个扰流环的方向相反。

10.根据权利要求1所述的一种阻燃液冷的新能源储能柜，其特征在于，储能柜本体的前侧铰接有防护门，电池仓下方的层板上开设有前后方向的滑槽，电池箱的底部设有沿前后方向延伸的滑块，滑块安装于滑槽内。