CN103337676B - 混合动力船锂电池自流冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力船锂电池自流冷却装置，包含取水单元、冷却水过滤单元、电池组单元、热水保温单元及控制器；冷却水过滤单元一端连接取水单元，其另一端连接电池组单元；电池组单元的另一端连接热水保温单元；取水单元、冷却水过滤单元、电池组单元及热水保温单元分别与控制器连接。本发明能利用海水的温度对混合动力锂电池进行降温，利用航行时水流的压力差，引入海水驱动水轮发电机，通过电力能驱动水泵，而不需要额外使用船舶燃料，多余的电量还能为锂电池充电，被加热过的海水还能被再次利用加热电池，以防止电池温度过低带来不利影响，散热效率高。

Description

混合动力船锂电池自流冷却装置

技术领域

本发明涉及电池内部的冷却装置，具体涉及混合动力船锂电池自流冷却装置。

背景技术

随着科技发展，能源问题日益受到重视，近年来具有节能环保功能的混合动力船逐渐得到推广。大容量锂电池是混合动力船的关键设备，温度是影响其工作性能的重要因素。船舶航行时机舱中温度较高，而锂电池自身能量密度高，充放电时由于电化学反应将内能转换热能，电池温度将会快速升高。锂电池只有在最佳温度范围内，才能保持其高效性、安全性和可靠性。温度太高将大幅度降低电池的充放电效率，同时严重影响电池使用寿命，甚至可能引起电池漏液、放气、冒烟等现象。研制一种既能使锂电池温度保持在最佳工作温度状态，又能充分利用海水能量的的低成本、绿色冷却装置是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合动力船锂电池自流冷却装置，它能够使锂电池的温度保持在最佳的工作温度，并且基本不消耗船舶的燃料，具有绿色环保、成本低的特点。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：混合动力船锂电池自流冷却装置，其特点是，包含取水单元、冷却水过滤单元、电池组单元、热水保温单元及控制器；

上述的冷却水过滤单元一端连接取水单元，其另一端连接电池组单元；

上述的电池组单元的另一端连接热水保温单元；

上述的取水单元、冷却水过滤单元、电池组单元及热水保温单元分别与控制器连接。

上述的取水单元包含取水管道，及设置在取水管道内的控制蝶阀和水轮发电机；

上述的控制蝶阀与控制器连接；

上述的控制蝶阀一侧设有手动控制开关；

上述的水轮发电机与控制器连接。

上述的取水管道一端设为进水口；

上述的进水口成戽斗式；

上述的进水口设有过滤网。

上述的冷却水过滤单元包含软化水池、第一水泵及冷却进水管；

上述的软化水池的进水端与取水管道连接，其出水端与冷却进水管连接；

上述的第一水泵设置在软化水池的一侧；

上述的第一水泵一端与水轮发电机连接，其另一端与控制器连接。

上述的电池组单元包含壳体及设置在壳体内的多个电池组、多组散热片、冷却水管道、及多个温度传感器；

上述的电池组中的电池之间并联；

上述的多个电池组之间串联；

上述的多个电池组之间串联后与水轮发电机连接；

上述的电池组中的电池两两之间设置散热片；

上述的冷却水管道间隔设置在电池组之间；

上述的冷却水管道的一端与冷却进水管连接；

上述的温度传感器设置在电池组之间；

上述的温度传感器与控制器连接。

上述的热水保温单元包含热水保温池、第二水泵、冷却出水管及排水管；

上述的热水保温池的进水端连接冷却出水管，其出水端与排水管连接；

上述的第二水泵设置在热水保温池的一侧；

上述的第二水泵一端与水轮发电机连接，其另一端与控制器连接；

上述的冷却出水管的另一端与冷却水管道连接。

本发明混合动力船锂电池自流冷却装置与现有技术相比具有以下优点：由于电池组之间设有冷却水管道、电池之间插入密布的散热片，使每节电池热量由散热片带出，再由冷却水带出电池外部，仅降低成本，并且大大提高了散热效率；由于设有热水保温池，方便反复利用冷却水；由于热水保温池设有排水管，能够防止池水溢出；由于设有温度传感器，方便将温度数据传递到控制器，实现对温度的精确控制，方便调节控制蝶阀的开度大小、第一水泵和第二水泵的开启，保证电池温度保持在最佳工作温度范围之内，大大提高了电池的工作效率和使用寿命。

本发明能利用海水的温度对混合动力锂电池进行降温，利用航行时水流的压力差，引入海水驱动水轮发电机，通过电力能驱动水泵，而不需要额外使用船舶燃料，多余的电量还能为锂电池充电，被加热过的海水还能被再次利用加热电池，以防止电池温度过低带来不利影响，电池组内部的冷却管道和散热片结构能更好的提高散热效率。

附图说明

图1为本发明混合动力船锂电池自流冷却装置的整体结构示意图。

图2为本发明电池组单元的主视图。

图3为本发明电池组单元的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，混合动力船锂电池自流冷却装置，包含取水单元1、冷却水过滤单元2、电池组单元3、热水保温单元4及控制器5；冷却水过滤单元2一端连接取水单元1，其另一端连接电池组单元3；电池组单元3的另一端连接热水保温单元4；取水单元1、冷却水过滤单元2、电池组单元3及热水保温单元4分别与控制器5连接。取水单元1包含取水管道11，及设置在取水管道11内的控制蝶阀12和水轮发电机13；控制蝶阀12与控制器5连接，控制蝶阀12的开度大小由控制器5控制，温度较高时，控制蝶阀12的开度变大，控制蝶阀12一侧设有手动控制开关121，控制控制蝶阀12的开度大小；水轮发电机13与控制器5连接。取水管道11一端设为进水口111；进水口111成戽斗式；进水口111设有过滤网1111。进水口111穿过船体底板6，与海水直接接触，并因相贯线的切割作用使其与海水的接触面积大大增加，取水管道11与海水直接接触部分采用表面涂有抗腐材料的铜镍合金管。取水管道11依据流体力学理论设计而成，体型流线合理，取水管道11向进水口111方向延伸的管径越来越大，利用水的压力差，保证船舶在正航时，水流能畅通的自行流入，且几乎不增加船舶航行阻力。

如图1所示，由于海水存在着腐蚀设备、产生沉淀堵塞管道等问题，故设有冷却水过滤单元2。冷却水过滤单元2包含软化水池21、第一水泵22及冷却进水管23；软化水池21的进水端与取水管道11连接，其出水端与冷却进水管23连接；第一水泵22设置在软化水池21的一侧；第一水泵22一端与水轮发电机13连接，其另一端与控制器5连接。软化水池21底部装有泄放考克，用以泄放沉淀物，两端固定几块软铁（锌合金），用作阳极牺牲，防止冷却水管道的堵塞、腐蚀。

如图1、图2和图3所示，电池组单元3包含壳体31及设置在壳体31内的多个电池组32、多组散热片33、冷却水管道34、及多个温度传感器35；电池组32中的电池321之间并联；多个电池组32之间串联；多个电池组32之间串联后与水轮发电机13连接；电池组32中的电池321两两之间设置散热片33；冷却水管道34间隔设置在电池组32之间；冷却水管道34的一端与冷却进水管23连接；温度传感器35设置在电池组32之间；温度传感器35与控制器5连接。冷却水管道34贯穿所有电池组32，使电池组32旁都设有冷却水管道34。电池321热量由散热片33带出，再由冷却水带出电池组单元3外部，此方法不仅降低成本，且大大提高了散热效率。

如图1所示，热水保温单元4包含热水保温池41、第二水泵42、冷却出水管43及排水管44；热水保温池41的进水端连接冷却出水管43，其出水端与排水管44；第二水泵42设置在热水保温池41的一侧；第二水泵42一端与水轮发电机13连接，其另一端与控制器5连接；冷却出水管43的另一端与冷却水管道34连接。

具体应用：水流由进水口111进入取水管道11，水流通过控制蝶阀12，控制蝶阀12的开度由控制器5控制，水流的动能在取水管道11中驱动水轮发电机13发电，水流继续通过取水管道11进入软化水池21进行去杂质软化，水轮发电机13得到的电力经由电线分别给第一水泵22、第二水泵42供电，剩余电量给电池组32充电。经软化后的水流，由第一水泵22将水流打入冷却进水管23，水流进入电池组单元3内部，与冷却水管道34连接，冷却水管道34在电池组32中穿行，且通过每节电池321旁，电池组32内部安插一定数量的温度传感器35，数据传输回控制器5中，通过对温度的精确控制，调节控制蝶阀12的开度大小、第一水泵22的开关、第二水泵42的开关。

水流通过冷却出水管43从电池组单元3内部流出，加热过的水流入热水保温池41中，如温度较低，热水保温池41中的热水由第二水泵5反向打入电池组单元3中给电池321加热，如温度仍高，则继续通入水流。如此反复，使电池321温度保持在最佳工作温度范围之内，大大提高了电池321的工作效率和使用寿命。水流水驱动水轮发电机13（最高转换效率达80%），得到的电力供第一水泵22和第二水泵42运作，多余的电量给电池321充电。控制蝶阀12的开度大小、第一水泵22的开关及第二水泵42的开关全由控制器5所控制，具体的控制方案由控制器5通过分析获到的数据得出，并且控制器5连入现场总线。如需冷却其他设备，可配以热交换器。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (3)

1.混合动力船锂电池自流冷却装置，其特征在于，包含：取水单元（1）、冷却水过滤单元（2）、电池组单元（3）、热水保温单元（4）及控制器（5）；

所述的冷却水过滤单元（2）一端连接取水单元（1），其另一端连接电池组单元（3）；

所述的电池组单元（3）的另一端连接热水保温单元（4）；

所述的取水单元（1）、冷却水过滤单元（2）、电池组单元（3）及热水保温单元（4）分别与控制器（5）连接；

所述的取水单元（1）包含取水管道（11），及设置在取水管道（11）内的控制蝶阀（12）和水轮发电机（13）；

所述的控制蝶阀（12）与控制器（5）连接；

所述的控制蝶阀（12）一侧设有手动控制开关（121）；

所述的水轮发电机（13）与控制器（5）连接；

所述的冷却水过滤单元（2）包含软化水池（21）、第一水泵（22）及冷却进水管（23）；

所述的软化水池（21）的进水端与取水管道（11）连接，其出水端与冷却进水管（23）连接；

所述的第一水泵（22）设置在软化水池（21）的一侧；

所述的第一水泵（22）一端与水轮发电机（13）连接，其另一端与控制器（5）连接；

所述的电池组单元（3）包含壳体（31）及设置在壳体（31）内的多个电池组（32）、多组散热片（33）、冷却水管道（34）、及多个温度传感器（35）；

所述的电池组（32）中的电池（321）之间并联；

所述的多个电池组（32）之间串联；

所述的多个电池组（32）之间串联后与水轮发电机（13）连接；

所述的电池组（32）中的电池（321）两两之间设置散热片（33）；

所述的冷却水管道（34）间隔设置在电池组（32）之间；

所述的冷却水管道（34）的一端与冷却进水管（23）连接；

所述的温度传感器（35）设置在电池组（32）之间；

所述的温度传感器（35）与控制器（5）连接。

2.如权利要求1所述的混合动力船锂电池自流冷却装置，其特征在于，所述的取水管道（11）一端设为进水口（111）；

所述的进水口（111）成戽斗式；

所述的进水口（111）设有过滤网（1111）。

3.如权利要求1所述的混合动力船锂电池自流冷却装置，其特征在于，所述的热水保温单元（4）包含热水保温池（41）、第二水泵（42）、冷却出水管（43）及排水管（44）；

所述的热水保温池（41）的进水端连接冷却出水管（43），其出水端与排水管（44）连接；

所述的第二水泵（42）设置在热水保温池（41）的一侧；

所述的第二水泵（42）一端与水轮发电机（13）连接，其另一端与控制器（5）连接；

所述的冷却出水管（43）的另一端与冷却水管道（34）连接。