CN108140764B - 具有改进热性能的能量存储装置 - Google Patents

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Abstract

本公开被指向一种具有改进热性能的能量存储装置。更特定来说，能量存储装置包括具有定义内部容积的侧壁的壳体。侧壁包括底和前侧壁，其中前侧壁具有配置成使冷却空气通过其来循环的空气入口和出口。能量存储装置还包括多个电池，其在底侧壁上在内部容积中按照矩阵来布置。此外，电池定义顶部表面。此外，能量存储装置包括排气歧管，其与电池的至少一部分与空气入口之间的前侧壁相邻。因此，排气歧管配置成将空气流从顶部表面引导向底侧壁，并然后到空气出口，以便提供进入空气入口的冷却空气与电池之间的空气流屏障。

Description

具有改进热性能的能量存储装置
技术领域
本公开一般涉及能量存储装置，并更具体来说涉及具有电池（cell）之间减少的温度可变性的能量存储装置。
背景技术
通常，对于离电网（off-grid）或者弱电网（weak-grid）消耗实体（例如电信设施），主功率源可包括混合发动机-发电机/电池组（battery）系统，其能够被用于备用情形中。例如，如果失去来自商业公用事业的功率，能够起动发动机-发电机组以便向设施供应功率。但是，发动机-发电机组的启动花费时间；因此，电池组能够在这个过渡时间期期间提供功率。如果发动机-发电机组无法启动（例如，用完燃料、遭受机械故障等），则电池组能够对附加时间期提供功率。以此方式，电能生产不必被急剧扩大和缩小以满足暂时消耗。相反，生产能被维持在更恒定水平。因此，电功率系统能够在恒定生产水平被更高效和容易地操作。
其它电池组应用可包括电网连接的能量存储系统和/或基于动机的存储装置。例如，这类电网连接的电池组系统能够被利用于商业/工业设备的调峰（peak shaving）、缓冲分配电网中的峰值负载、能量交易、缓冲夜间的太阳能功率、太阳能/风力功率生成的升级、和/或任何其它适合应用。
在上述电池组应用以及任何其它适合电池组应用中，维持电池组包（betterypack）或模块的电池之间的均匀温度是重要的。对于现代设计，冷却硬件使空气在电池组包下面并然后在顶部上流动。但是，由于空气流未被密封，所以一些空气在空气进入电池组时在前面的电池上流动，由此促使前面的电池比其余电池更多地冷却。当电池变得更低温时，其内部电阻增加，这能够在以固定电流进行再充电期间跨电池驱动更高电压。这个更高电压能够损坏低温电池，这能够使电池组的性能和/或可靠性降级。
因此，提供具有电池之间减少的温度可变性的改进能量存储装置会是有利的。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中被部分地阐明，或者通过描述可以是显然的，或者可通过实践本发明来了解。
本公开的一个示例方面被指向一种具有电池之间减少的温度可变性的能量存储装置。更特定来说，在某些实施例中，能量存储装置包括壳体，其具有定义内部容积的一个或多个侧壁。侧壁至少包括底侧壁和前侧壁，其中前侧壁具有空气入口和空气出口。能量存储装置还包括多个电池，其在底侧壁上在壳体的内部容积内按照矩阵来布置。此外，所述多个电池定义顶部表面。另外，能量存储装置包括排气歧管，其与电池的至少一部分与空气入口之间的前侧壁相邻。因此，排气歧管配置成将空气流从电池的顶部表面引导向壳体的底侧壁，并然后引导到空气出口，以便提供进入空气入口的冷却空气与电池之间的空气流屏障。
在一个实施例中，例如，冷却空气可被提供给空气入口并提供给空气流分配网络，其配置有壳体的底侧壁，并从前侧壁延伸到壳体的后侧壁。因此，空气流分配网络配置成将空气流从空气入口引导到后侧壁并然后引导到电池的顶部表面。
在另一个实施例中，排气歧管还可包括按照堆叠式配置所布置的多个热板。更特定来说，热板可包括一个或多个电绝缘板（例如矿物板）和/或一个或多个挡板，其堆叠在一起以便引导空气入口前的排出空气（在其通过空气出口离开之前）。例如，热板可包括一个或多个通道，使得当按照预定配置布置在一起时如本文所述来引导空气流。
例如，在某些实施例中，排气歧管可包括第一电绝缘板，其具有一个或多个空气流通道，所述一个或多个空气流通道配置成将空气流从电池的顶部表面引导向壳体的底侧壁。此外，在具体实施例中，第一电绝缘板的空气流通道的数量可对应于与壳体的前侧壁相邻的矩阵的前排中的电池的数量。
另外，在进一步实施例中，排气歧管可包括挡板，所述挡板与第一电绝缘板在其电池组管理系统侧上相邻。此外，挡板可包括一个或多个空气流通道，其与第一电绝缘板的一个或多个空气流通道进行流体连通。因此，排气歧管可包括第二电绝缘板，所述第二电绝缘板与挡板在其电池组管理系统侧上相邻。此外，第二电绝缘板还可包括一个或多个空气流通道，其与挡板的一个或多个空气流通道进行流体连通，以便将空气流向上引导向壳体的空气出口。
在仍有的附加实施例中，排气歧管还可包括一个或多个附加热板，所述一个或多个附加热板与第二电绝缘板在其电池组管理系统侧上相邻。此外，（一个或多个）附加热板可具有一个或多个开口，其与第二电绝缘板的一个或多个空气流通道进行流体连通。因此，附加热板中的至少一个可具有封闭的底部部分，其提供与空气入口之间的空气流屏障。另外，附加热板中的至少另一个附加热板具有底部开口，其将进入空气入口的空气引导到空气流分配网络中。
在某些实施例中，排气歧管还可包括端盖，其配置在第一电绝缘板的电池组侧。因此，在某些实施例中，端盖可配置成向排气歧管提供盖，以便例如通过阻挡空气流来控制空气流。
应当理解，如本文所述的热板可由任何适合热材料来构成。例如，如所提及，热板的一个或多个可至少部分由电绝缘材料（例如电绝缘板）来构成。在这类实施例中，电绝缘板可至少部分由云母来构成。在附加实施例中，热板可由传导材料（例如金属或金属合金）来构成。例如，在一个实施例中，热板可至少部分由铜、铝、钢、锌、黄铜、铁、镍、和/或类似物、或者其组合来构成。
在附加实施例中，能量存储装置可包括氯化镍钠电池组、硫化钠电池组、锂离子电池组、镍金属氢化物电池组、或类似物中的至少一个。
在另一方面，本公开被指向具有多个电池的能量存储装置的排气歧管。排气歧管包括按照堆叠式配置所布置的多个电绝缘板（例如电绝缘板）以及在堆叠式电绝缘板之间间断布置的至少一个挡板。因此，堆叠式板配置成将空气流从电池的顶部表面引导向能量存储装置的壳体的底侧壁，并然后向上引导到能量存储装置的空气出口，以便提供进入能量存储装置的空气入口的冷却空气与电池之间的空气流屏障。
在另一方面，本公开被指向一种用于减少具有壳体（带有底侧壁和前侧壁）的能量存储装置中的多个电池之间的温度可变性的方法，所述前侧壁具有空气入口和空气出口。该方法包括通过空气入口来提供冷却空气，所述空气入口与位于所述多个电池下面的底侧壁上的空气流分配网络进行流体连通。该方法的另一个步骤包括使冷却空气通过空气流分配网络来循环到能量存储装置的顶部表面。该方法还包括在前侧壁处使空气从顶部表面再循环到底侧壁并然后到空气出口，以便提供进入空气入口的冷却空气与电池之间的空气流屏障。因此，空气流屏障（其包含来自电池的顶部表面的热排出空气）保护电池的前排免受进来的冷空气（其能够引起过度冷却）影响。
在进一步实施例中，在前侧壁使空气从顶部表面再循环回到底侧壁并然后向上到空气出口的步骤还可包括将排气歧管定位在电池的前排与壳体的前侧壁之间，并且使冷却空气通过排气歧管循环。
在另一个实施例中，该方法还可包括按照堆叠式配置来布置多个电绝缘板（例如电绝缘板），并且将至少一个挡板间断地放置在堆叠式电绝缘板之间以形成排气歧管。因此，在这类实施例中，该方法还可包括使冷却空气通过第一电绝缘板的一个或多个空气通道循环向壳体的底侧壁。另外，该方法可包括使冷却空气通过挡板循环，并然后到第二电绝缘板，其中挡板和/或第二电绝缘板的一个或多个空气通道将空气向上引导向壳体的空气出口。
此外，在某些实施例中，该方法可包括使冷却空气通过至少一个附加热板（与第二电绝缘板在其电池组管理系统侧上相邻）的一个或多个开口循环，并到空气出口。更特定来说，附加热板中的至少一个可具有封闭底部部分，其从空气入口提供空气流屏障。另外，附加热板中的至少另一个附加热板可具有底部开口，其将进入空气入口的空气引导到空气流分配网络中。
通过参照以下描述和随附权利要求书，将变得更好理解本发明的这些及其它特征、方面和优点。结合在本说明中并构成其一部分的附图示出本发明的实施例，并且连同描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
指向本领域普通技术人员之一的本发明的全面和开放公开（包括其最佳模式）在说明书中被阐明，其中参照附图，在附图中：
图1示出根据本公开、配置成利用一个或多个能量存储装置的混合功率系统的一个实施例的示意图；
图2示出根据本公开、具有电池之间减少的温度可变性的能量存储装置的一个实施例的透视图；
图3示出根据本公开、具有电池之间减少的温度可变性的能量存储装置的一个实施例的透视图；
图4示出图3的能量存储装置的顶部视图；
图5示出根据本公开的能量存储装置的排气歧管的一个实施例的透视图；
图6示出根据本公开的能量存储装置的排气歧管的一个实施例的局部透视图，其具体示出绝缘盖板被去除；
图7示出根据本公开的能量存储装置的排气歧管的一个实施例的局部透视图，其具体示出汇流条支承板被去除，以示出排气歧管的端盖；
图8示出根据本公开的能量存储装置的排气歧管的一个实施例的局部透视图，其具体示出排气歧管的端盖被去除，以示出具有一个或多个空气通道的第一矿物板；
图9示出根据本公开的能量存储装置的排气歧管的一个实施例的局部透视图，其具体示出一个或多个板被去除，以示出在其下部上具有一个或多个空气通道的挡板；
图10示出根据本公开的能量存储装置的排气歧管的一个实施例的局部透视图，其具体示出一个或多个板被去除，以示出具有一个或多个空气通道的第二矿物板；
图11示出根据本公开的能量存储装置的排气歧管的一个实施例的局部透视图，其具体示出具有一个或多个空气通道的附加热板；
图12示出根据本公开的能量存储装置的排气歧管的一个实施例的局部透视图，其具体示出具有一个或多个空气通道的最外热板；
图13示出根据本公开的能量存储装置的排气歧管的一个实施例的顶部示意图，其具体示出空气流被引导通过歧管；
图14示出根据本公开的能量存储装置的排气歧管的一个实施例的示意侧示意图，其具体示出空气流被引导通过歧管；以及
图15示出根据本公开、用于减少能量存储装置的电池之间的温度可变性的方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施例，其一个或多个示例被示出在附图中。各示例通过本发明的解释而不是本发明的限制的方式来提供。实际上，对本领域那些技术人员将显而易见的是，能够在没有背离本发明的精神或范畴的情况下在本发明中进行各种修改和变更。例如，作为一个实施例的部分而被示出或描述的特征能够与另一个实施例被使用，以便产生更进一步的实施例。因此，预计本发明涵盖在随附权利要求书及其等同体的范畴之内的这类修改和变更。
一般来说，本公开被指向一种具有电池之间减少的温度可变性的能量存储装置。因此，本公开能够被利用于任何适合电池组应用中，包括但不限于消耗实体、电网连接的能量存储系统和/或基于动机的存储装置。在各种实施例中，能量存储装置包括壳体，其具有定义内部容积的一个或多个侧壁。侧壁至少包括底侧壁和前侧壁，前侧壁具有空气入口和空气出口，其配置成使冷却空气通过能量存储装置循环。能量存储装置还包括多个电池（例如氯化镍钠电池），其在底侧壁上在壳体的内部容积中按照矩阵来布置。此外，多个电池定义顶部表面。另外，能量存储装置包括排气歧管，其与电池的至少一部分与空气入口之间的前侧壁相邻。因此，排气歧管配置成将空气流从电池的顶部表面引导向壳体的底侧壁，并然后向上到空气出口，以便提供进入空气入口的冷却空气与电池之间的空气流屏障。
本公开具有在现有技术中不存在的许多优点。例如，排气歧管通过将热量排放从电池的顶部表面重新引导到空气入口与电池前面之间的接口来减少跨电池的温度梯度。因此，排气歧管防止前面电池的过冷却。降低跨电池的温度梯度允许冷却空气鼓风机运行更长时间，这允许电池组在再充电期间被更快地冷却。更快的再充电允许客户从电池组得到更多能量吞吐量。另外，放电期间的冷却能够通过减少峰值温度为电池组提供更长运行时间。此外，更低温度还减缓电池降级并且因而改进电池组寿命。
现在参照附图，图1是例如用于电信基收发器信台（BTS）、能够受益于本公开的能量存储装置142的混合功率系统100的一个实施例的图示。另外，本领域那些普通技术人员应当理解，本公开的能量存储装置142能够被用于任何其它适合电池组应用（例如电网连接的能量存储装置、基于动机的存储装置、和/或类似物）中，以及图1的实施例仅为了说明性目的而被提供。如所示，图1描绘了功率的多个源，包括AC功率电网110、发动机-发电机功率源或发动机-发电机组（EGS） 120、备选能量源130和电池组功率源140，其如所示包括多个能量存储装置142。转移开关115允许AC功率电网110和EGS 120之间的操作以及可以是可用的其它AC电功率的转移。EGS 120典型靠由燃料源125（例如存储箱）所提供的燃料（例如柴油燃料）来运行。可用性开关135允许备选能量源130（例如太阳能、风力或燃料电池）（如果可用的话）也被切换入成功率系统100的DC总线145或AC总线155。如果切换成AC总线155，则逆变器170（以下描述）能够被耦合在备选能量源130与AC总线155之间。
电池组功率源140是电功率源。更特定来说，在某些实施例中，电池组功率源140可包括一个或多个能量存储装置，例如电池组模块142。这类电池组模块142可包含本领域已知的任何适合电池组。例如，在各种实施例中，电池组模块142可包含一个或多个氯化镍钠电池组、硫化钠电池组、锂离子电池组、镍金属氢化物电池组、燃料电池组电池、或类似物。更特定来说，在某些实施例中，电池组模块142可包括按照矩阵（例如多个行和列）来布置的多个氯化镍钠电池162。另外，在具体实施例中，电池162的每个可包括陶瓷电解质材料，其分离相邻电池的电极。因此，在充电期间，氯离子可从氯化钠来释放，并且与镍组合以形成氯化镍。其余的钠离子能够通过电解质移动到储液器中。当电池组产生功率时，离子通过电极移动回，并且该反应反转。该过程典型在绝缘容器或内壳体146（图3-4）内在大约300摄氏度（℃）发生。氯化镍钠电池组因其短充电时间（其能够将EGS 120驱动到峰值效率，由此减少BTS的燃料成本）而尤其适合。另外，氯化镍钠电池组性能不受周围温度所影响；因此，这类电池组能够被用在具有极端温度变化的站点。此外，电池组模块142典型在三个大小范围（即，kWh、MWh和GWh）中是可用的。
仍参照图1，AC总线155提供AC功率，以驱动系统的AC负载160，诸如例如电信基收发器信台（BTS）的照明和/或空气调节。此外，AC总线155能够将AC功率提供给双向逆变器170，其将AC功率转换成DC功率，其将DC功率提供给DC总线145，以驱动功率系统100的DC负载180。功率系统100的示例DC负载包括BTS的无线电单元、交换机和放大器。DC总线145还提供来自逆变器170的DC功率以对电池组功率源140进行充电，并且在电池组功率源140放电时将DC功率从电池组功率源140提供给DC负载180。逆变器170可调整来自DC电功率源（例如太阳能能量系统或燃料电池能量系统）而不是AC电功率源的DC功率。一般来说，主功率源可提供AC或DC电功率，其由功率系统100的能量存储装置（例如由DC电池组功率源140）所使用。
在混合功率系统100的操作期间，当EGS 120接通时，EGS 120配置成在循环的充电部分期间将功率提供给DC负载180并且提供给电池组功率源140。当EGS 120关断时，电池组功率源140配置成在循环的放电部分期间将功率提供给DC负载180。此外，电池组功率源140可由电池组管理系统（BMS）144来控制。如本文所使用的，BMS 144一般指管理可再充电电池组模块（例如电池或电池组包）的任何电子系统，其例如通过以下动作来进行所述管理：防止电池组模块在安全操作模式之外进行操作，监测电池组模块的状态，运算并报告电池组模块的操作数据，控制电池组模块环境、和/或任何其它适合控制动作。例如，在若干实施例中，BMS 144配置成监测和/或控制一个或多个能量存储装置（例如电池组模块142）的操作。此外，BMS 144可配置成通过发送启动命令而与EGS 120进行通信以便按照BMS 144的控制逻辑来启动EGS 120的发动机。另外，BMS 144可以是例如纯粹以硬件来实现的逻辑控制器、固件可编程数字信号处理器、或者基于可编程处理器的软件控制计算机。
功率系统100还可包括控制器190，其配置成监测和/或控制如图1和图2中所示的功率系统100的各个方面。例如，控制器190可配置成命令EGS 120的发动机按照控制器190的控制逻辑来打开或关闭。按照各种实施例，控制器190可以是独立单元（如所示），或者可以是电池组功率源140的BMS 144的一部分。
现在参照图2-14，示出根据本公开、具有电池之间减少的温度可变性的能量存储装置142的各种视图。具体如图2和图3中所示，能量存储装置142包括内壳体146，其包含在外壳体143内。此外，如所示，内壳体146具有定义其内部容积150的一个或多个侧壁148。更特定来说，如所示，侧壁148至少包括底侧壁152和前侧壁154，其中前侧壁154具有空气入口156和空气出口158。另外，如所示，能量存储装置142还包括多个电池162（例如氯化镍钠电池），其在内壳体146的内部容积150内（例如在内壳体146的底侧壁152上）按照矩阵来布置。此外，电池162定义顶部表面164。另外，如图14中所示，能量存储装置142还可包括进气歧管172和排气歧管166，其配置在电池162的前排168与空气入口156和空气出口158之间。因此，进气歧管172可配置有空气流分配网络192，使得进来的冷却空气在电池需要被冷却时在电池162下面转移。此外，排气歧管166减少电池组电池温度梯度，这将在下面更详细论述。此外，能量存储装置142还可包括电连接器165，其配置成将能量存储装置142电耦合到例如BMS 144，如本文所述。
具体参照图14，空气流分配网络192可配置有内壳体146的底侧壁152，并且可从后侧壁153纵向延伸到内壳体146的前侧壁154（图3-4）。因此，空气流分配网络192配置成将空气流从空气入口156引导到后侧壁153，并然后到电池162的顶部表面164。更特定来说，在某些实施例中，空气流分配网络192可包括由槽板（未示出）所覆盖的一个或多个空气流管道。另外，槽板可包括定义所述一个或多个空气流管道的沟道的波纹剖面和/或多个穿孔。例如，在一个实施例中，空气流分配网络192可包括冷却空气流管道，其包含于穿孔的槽板沟道中。因此，穿孔配置成允许冷却空气以最小压力降通过能量存储装置142流动。
一般参照图5-14，示出根据本公开、配置成减少能量存储装置142的电池162之间的温度可变性的排气歧管166的各种视图。更特定来说，如图14中所示，排气歧管166能够被定位与电池162的至少一部分（即，电池162的前排168）与空气入口156之间的内壳体146的前侧壁154相邻。因此，排气歧管166配置成将空气流从电池162的顶部表面164引导向内壳体146的底侧壁152，并然后向上到空气出口158，以便提供进入空气入口156的冷却空气与电池162之间的空气流屏障174。
应当理解，排气歧管166可根据如本文所述来引导空气流的任何适合布置来配置。更特定来说，如图5-13中所示，排气歧管166可包括按照堆叠式配置所布置的多个热板175。更特定来说，热板175可包括一个或多个电绝缘板175（例如矿物板）和至少一个挡板194，其堆叠在一起以便引导空气入口156前的排出空气（在其通过空气出口158离开之前）。
更特定来说，热板175可包括一个或多个通道（例如188、195、198），使得当按照预定配置来布置在一起时提供如本文所述来引导空气流的空气通路。因此，图5-13示出排气歧管166的一个实施例的各种透视图，其中不同板被去除，以进一步示出根据本公开的歧管166的各种组件。
例如，如图5中所示，排气歧管166可包括绝缘盖板176，其例如配置在排气歧管166的电池组侧上。更特定来说，在某些实施例中，如所示，绝缘盖板176可配置成保护能量存储装置142的绝缘，因为绝缘能是需慎重处置的且易被损坏。因此，如所示，绝缘盖板176不包含空气流通道，并且还能够配置成停闭歧管166的空气流通道188、195、198。另外，排气歧管166能够作为松散组合件被组装，并且经由电池和/或能量存储装置142的其它组件之间的压缩配合（compression fit）来保持就位。
现在参照图6，如所示，其中绝缘盖板176被去除，排气歧管166也可以是一个或多个汇流条（busbar）199和对应汇流条支承板178。因此，如所示，汇流条支承板178配置成例如通过为汇流条199提供安装表面来支承汇流条199。如图6中所示，其中汇流条支承板178被去除，排气歧管166还可包括歧管端盖179。更特定来说，如所示，歧管端盖179向排气歧管166提供盖，以便控制空气流。
现在参照图8，如所示，其中歧管端盖179被去除，排气歧管166还可包括例如与图9的挡板194相邻的第一矿物板193。因此，如所示，第一矿物板193包括一个或多个空气流通道188，其配置成将空气流引导向内壳体146的底侧壁152并通过挡板194。更特定来说，如所示，通道188可在能量存储装置142的高度式（height-wise）方向中（即在电池162的顶部表面164与内壳体146的底侧壁152之间）延伸。此外，如所示，通道188的顶部可以是开放的，使得空气能够易于从顶部表面154通过通道向下流动。此外，在某些实施例中，第一矿物板193的空气流通道188的数量可对应于与内壳体146的前侧壁154相邻的矩阵的前排168中的电池162的数量。例如，如所示，排气歧管166包括总共六个空气流通道188。在进一步实施例中，排气歧管166可包括多于六个空气流通道188或者少于六个通道188。
现在参照图9，如所示，其中盖板176和第一矿物板193被去除，挡板194被示出与第二矿物板197（图10）相邻。如所示，挡板194还可包括一个或多个空气流通道195，其与第一矿物板193的所述一个或多个空气流通道188进行流体连通。更特定来说，如所示，通道195可被定位沿挡板194的底部边缘196，以便将空气从第一矿物板193的空气流通道188引导通过挡板194并然后向上向空气出口158。另外，如所示，挡板194的通道195与第一矿物板193的通道188基本上对齐，以便重新引导来自第一矿物板193的空气流。
现在参照图10，如所示，其中盖板176、第一矿物板193和挡板194被去除，第二矿物板197被示出与图11和12的热板175相邻。此外，如所示，第二矿物板197包括一个或多个空气流通道198，其与挡板194的所述一个或多个空气流通道195进行流体连通，以便将空气流向上引导向内壳体的空气出口。此外，如所示，第二矿物板197的（一个或多个）空气流通道198可与第一矿物板193的空气流通道188相似地配置，即，通道188可在能量存储装置的高度式方向中（即在电池162的顶部表面164与内壳体146的底侧壁152之间）延伸。
现在参照图11和12，排气歧管166还可包括一个或多个附加热板175，其最靠近BMS144（即与内壳体146的前侧壁154相邻）被布置。此外，这类热板175可具有一个或多个开口185，其允许空气流通过其经过。更特定来说，如图11中所示，热板175中的至少一个（即，最靠近电池162的板175）可具有封闭底部部分187，其从空气入口156提供空气流屏障。另外，如图12中所示，热板175中的至少一个（即，最靠近内壳体146的前侧壁154的板175）可具有底部开口189，其将进入空气入口156的空气引导到空气流分配网络192中。因此，这类热板175在空气流经由挡板194被重新引导之后将所述空气流恰当地引导。
应当理解，如本文所述的热板175可由任何适合热材料来构成。例如，如所提及，热板175中的一个或多个可至少部分由电绝缘材料（例如矿物板）来构成。在这类实施例中，矿物板175可至少部分由云母来构成。这类材料因温度相容性（例如高达400摄氏度（℃））、绝缘性质、可制造性和/或成本而在排气歧管166中是尤其有利的。在附加实施例中，热板175可由传导材料（例如金属或金属合金）来构成。例如，在一个实施例中，热板175可至少部分由铜、铝、钢、锌、黄铜、铁、镍、和/或类似物、或者其组合来构成。此外，如本文所述的热板175可具有任何适合厚度。例如，在某些实施例中，热板175的厚度可在从大约0.5毫米（mm）至大约2 mm的范围中。
在电池组浮动（float）期间，电池组电池温度应当被维持在预定温度（例如在大约280摄氏度（℃））。在能量存储装置142的放电和再充电期间，电池162需要使用外部空气来冷却。因此，空气流能够经由空气入口156来提供以冷却进气歧管172，其吸收来自电池162的热量。更特定来说，如图15中所示，示出用于减少能量存储装置142中的电池162之间的温度可变性的方法200的流程图。如在202所示，方法200包括通过例如图14中所示的空气入口156来提供冷却空气。空气入口156与空气流分配网络192（其位于底侧壁152上，例如在所述多个电池162下面）进行流体连通。相应地，如在204所示，方法200包括使冷却空气通过空气流分配网络192循环到能量存储装置142的顶部表面164。如在206所示，方法200包括在前侧壁154处使空气从电池162的顶部表面164再循环回到底侧壁152，并然后到空气出口158，以便提供例如如图14中所示的进入空气入口156的冷却空气与电池162的前排168之间的空气流屏障174。因此，由排气歧管166所创建的屏障174防止前面的电池162被过冷却，由此在电池组操作期间提供均匀冷却。
更特定来说，如所示，在前侧壁154处使空气从顶部表面164再循环回到底侧壁152并然后到空气出口158的步骤还可包括将排气歧管166定位在电池162的前排168与内壳体146的前侧壁154之间，并使冷却空气通过排气歧管166循环到空气出口158。在特定实施例中，方法200还可包括按照堆叠式配置来布置多个电绝缘板175（例如矿物板），并将多个热板175间断地放置在堆叠式矿物板175之间以形成排气歧管166。因此，在这类实施例中，方法200还可包括使冷却空气通过第一矿物板193（图8）的一个或多个空气通道188循环向内壳体146的底侧壁152。另外，方法200可包括使冷却空气通过挡板194（图9）的通道195循环到第二矿物板197的通道198，使得第二矿物板197的空气通道将空气向上引导向内壳体146（图10）的空气出口158。
此外，如图11和12中所示，方法200可包括使冷却空气通过一个或多个附加热板175的开口185循环并到空气出口158。例如，如图11中所示，附加热板183中的至少一个可具有封闭底部部分187，其提供与空气入口156之间的空气流屏障。此外，如图12中所示，附加热板184中的至少另一个附加热板可具有底部开口189，其将进入空气入口156的空气引导到空气流分配网络中。
虽然本发明的各种实施例的特定特征可在一些附图中而不在其它附图中被示出，但是这只是为了方便。按照本发明的原理，附图的任何特征可与任何其它附图的任何特征组合而被引用和/或要求保护。
本书面描述使用示例来公开本发明（包括最佳模式），并且还使得本领域任一技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可申请专利范畴由权利要求书来定义，并且可包括本领域那些技术人员想到的其它示例。如果这类其它示例包括与权利要求书的文字语言完全相同的结构元件，或者如果它们包括具有与权利要求书的文字语言无非实质差异的等同结构元件，则它们旨在落入权利要求书的范畴之内。
参考标号 组件
100 功率系统
110 AC电网
115 开关
120 发动机-发电机组
125 燃料
130 备选能量源
135 可用性开关
140 电池组功率源
142 电池组模块/能量存储装置
143 外壳体
144 电池组管理系统
145 DC总线
146 内壳体
148 侧壁
150 内部容积
152 底侧壁
153 后侧壁
154 前侧壁
155 AC总线
156 空气入口
158 空气出口
160 AC负载
162 电池组电池
164 顶部表面
165 电连接器
166 排气歧管
168 电池组电池的前排
170 整流器/逆变器
172 进气歧管
174 空气流屏障
175 热板
176 盖板
178 汇流条支承板
179 歧管端盖
180 DC负载
183 附加热板
184 附加热板
185 开口
186 绝缘材料
187 封闭底部部分
188 空气流通道
189 底部开口
190 控制器
192 空气流分配网络
193 第一电绝缘板
194 挡板
195 空气流通道
196 底部边缘
197 第二电绝缘板
198 空气流通道
199 支架
200 方法
202 方法步骤
204 方法步骤
206 方法步骤

Claims (20)

1.一种能量存储装置，包括：
壳体，包括定义内部容积的一个或多个侧壁，所述侧壁至少包括底侧壁和前侧壁，所述前侧壁包括空气入口和空气出口；
多个电池，在所述底侧壁上在所述内部容积内按照矩阵来布置，并且所述多个电池定义顶部表面；以及
排气歧管，邻近所述电池的至少一部分与所述空气入口之间的所述前侧壁，
其中所述排气歧管将空气流从所述电池的所述顶部表面引导向所述壳体的所述底侧壁，并且然后向上到所述空气出口，以便提供进入所述空气入口的冷却空气与所述电池之间的空气流屏障。
2.如权利要求1所述的能量存储装置，还包括空气流分配网络，所述空气流分配网络配置有所述壳体的所述底侧壁，并从所述前侧壁延伸到所述壳体的后侧壁，其中所述空气流分配网络配置成将空气流从所述空气入口引导到所述后侧壁，并且然后到所述电池的所述顶部表面。
3.如权利要求2所述的能量存储装置，其中所述排气歧管还包括按照堆叠式配置来布置的多个热板。
4.如权利要求3所述的能量存储装置，其中所述热板包括多个电绝缘板以及间断地布置在所述堆叠式电绝缘板之间的至少一个挡板。
5.如权利要求4所述的能量存储装置，还包括第一电绝缘板，所述第一电绝缘板具有配置成将所述空气流引导向所述壳体的所述底侧壁的一个或多个空气流通道。
6.如权利要求5所述的能量存储装置，其中所述第一电绝缘板的空气流通道的数量对应于与所述壳体的所述前侧壁相邻的所述矩阵的前排中的电池的数量。
7.如权利要求5所述的能量存储装置，还包括与所述第一电绝缘板在其电池组管理系统侧上相邻的至少一个挡板，所述挡板包括与所述第一电绝缘板的所述一个或多个空气流通道进行流体连通以便重新引导来自所述第一电绝缘板的空气流的一个或多个空气流通道。
8.如权利要求7所述的能量存储装置，还包括与所述挡板在其电池组管理系统侧上相邻的第二电绝缘板，所述第二电绝缘板包括与所述挡板的所述一个或多个空气流通道进行流体连通的一个或多个空气流通道，其中所述第二电绝缘板的所述一个或多个空气流通道配置成将所述空气流引导向所述壳体的所述空气出口。
9.如权利要求8所述的能量存储装置，还包括与所述第二电绝缘板在其电池组管理系统侧上相邻的一个或多个附加热板，所述一个或多个附加热板具有与所述第二电绝缘板的所述一个或多个空气流通道进行流体连通的一个或多个开口，其中所述附加热板中的至少一个具有从所述空气入口提供空气流屏障的封闭底部部分，并且其中所述附加热板中的至少另一个附加热板具有底部开口，所述底部开口将进入所述空气入口的空气引导到所述空气流分配网络中。
10.如权利要求4所述的能量存储装置，其中所述多个电绝缘板至少部分由云母来构成。
11.如权利要求4所述的能量存储装置，其中所述至少一个挡板至少部分由铜、铝、钢、锌、黄铜、铁、镍、或者其组合来构成。
12.如权利要求5所述的能量存储装置，还包括端盖，所述端盖配置在所述第一电绝缘板的电池组侧上。
13.如权利要求1所述的能量存储装置，其中所述能量存储装置包括氯化镍钠电池组、硫化钠电池组、锂离子电池、或者镍金属氢化物电池组中的至少一种。
14.一种用于具有多个电池的能量存储装置的排气歧管，所述排气歧管包括：
多个电绝缘板，按照堆叠式配置来布置；以及
至少一个挡板，配置在所述多个堆叠式电绝缘板之间，
其中所述堆叠式板配置成将空气流从所述电池的顶部表面引导向所述能量存储装置的壳体的底侧壁，并且然后向上到所述能量存储装置的空气出口，以便提供进入所述能量存储装置的空气入口的冷却空气与所述电池之间的空气流屏障。
15.一种用于减少能量存储装置中的多个电池之间的温度可变性的方法，所述能量存储装置具有带有底侧壁和前侧壁的壳体，所述前侧壁具有空气入口和空气出口，所述方法包括：
通过所述空气入口来提供冷却空气，所述空气入口与位于所述多个电池下面的所述底侧壁上的空气流分配网络进行流体连通；
使所述冷却空气通过所述空气流分配网络循环到所述能量存储装置的顶部表面；以及
在所述前侧壁处使所述空气从所述顶部表面向下再循环到所述底侧壁，并且然后向上到所述空气出口，以便提供进入所述空气入口的冷却空气与所述电池之间的空气流屏障。
16.如权利要求15所述的方法，其中在所述前侧壁处使所述空气从所述顶部表面再循环回到所述底侧壁并且然后到所述空气出口还包括：
将排气歧管定位在所述电池的前排与所述壳体的所述前侧壁之间，以及
使所述冷却空气通过所述排气歧管循环。
17.如权利要求16所述的方法，还包括按照堆叠式配置来布置多个电绝缘板，并且将至少一个挡板间断地放置在所述堆叠式电绝缘板之间以形成所述排气歧管。
18.如权利要求17所述的方法，还包括使所述冷却空气通过第一电绝缘板的一个或多个空气通道循环向所述壳体的所述底侧壁。
19.如权利要求18所述的方法，还包括使所述冷却空气通过所述挡板循环并且到第二电绝缘板，其中所述第二电绝缘板的一个或多个空气通道将所述空气向上引导向所述壳体的所述空气出口。
20.如权利要求19所述的方法，还包括使所述冷却空气通过与所述第二电绝缘板在其电池组管理系统侧上相邻的一个或多个附加热板的一个或多个开口循环并且到所述空气出口，其中所述附加热板中的至少一个具有从所述空气入口提供空气流屏障的封闭底部部分，并且其中所述附加热板中的至少另一个附加热板具有底部开口，所述底部开口将进入所述空气入口的空气引导到所述空气流分配网络中。
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