CN110611139A - 一种用于换电柜的持续降温系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于换电柜充电安全技术领域,具体为一种用于换电柜的持续降温系统,包括温度监测器、控制器、药剂瓶和外管路,外管路上设置与每个电池仓对应的喷管,且喷管伸入电池仓内;所述药剂瓶瓶口设置电控阀,药剂瓶内部设置内管,该内管为硬质管,其轴线与药剂瓶轴线重合;内管的末端设置导向管,该导向管的下管口偏离轴线并指向药剂瓶的侧壁;该装置还包括设置于每个电池仓中的温度监测器;导向管管口以上的冷却剂在压强作用下通过内管喷出,管口以下的冷却剂通过蒸发作用从内管溢出。该装置可以分两个阶段释放冷却剂,第一阶快速降温,并在第二阶段持续供给冷却剂,防止温度回升,可以有效避免电池仓中的电池出现热失控。

Description

一种用于换电柜的持续降温系统
技术领域
本发明属于换电柜充电安全技术领域,具体为一种用于换电柜的持续降温系统。
背景技术
目前电池换电柜冷却系统一般使用排风扇,在柜体内实现空气流通循环达到给电池包降温的目的。由于换电柜的电池仓之间设置隔板,仓与仓之间空气流动性差,排风扇无法快速抽离每个仓内的空气。而且电池柜外围空气温度也高,排风扇抽离仓内热气后,在气压作用下,外界高温气体也会进入仓内,导致排风扇的降温性能大大降低。而现有电池多为铅酸电池、锂电池,且换电柜的使用场所一般在室外,并且多处于太阳暴晒的环境中。夏季电池充电时其自身温度较高、加上太阳暴晒后导致电池极易发生热失控,导致电池发生热失控导致起火燃烧引起火灾。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于换电柜的持续降温系统,该系统可以通过第一阶段的极速喷射冷却剂并且将电池浸没在冷却剂中,从而快速降低仓内以及电池温度,然后第二阶段通过缓慢释放冷却剂,持续长时间的降低电池仓内环境温度,从而达到持续降温的目的,防止或终止电池热失控。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种用于换电柜的持续降温系统,包括药剂瓶和外管路,外管路上部喷药,下部连接药剂瓶,所述外管路上设置与每个电池仓对应的喷管,喷管伸入电池仓内,且喷管的喷射端为喷头;所述药剂瓶盛装冷却剂和惰性气体,药剂瓶的瓶口设置瓶口组件,药剂瓶内部设置内管,该内管为硬质管,其轴线与药剂瓶的轴线重合;内管的末端设置导向管,该导向管的下管口偏离轴线并指向药剂瓶的侧壁;该系统还包括设置于每个电池仓中的温度监测器,温度监测器连接控制器,在喷管或者瓶口组件上设置电控阀,控制器连接并控制电控阀;导向管的管口以上的冷却剂在惰性气体的压强作用下通过内管喷出,管口以下的冷却剂通过蒸发作用从内管溢出。
在上述技术方案中,温度监测器实时监测每个电池仓内的温度,当温度达到预设值时,控制器控制电控阀打开,此时药剂瓶内的冷却剂被释放,这个释放过程包括两个过程,一是管口以上的冷却剂的快速喷出,使电池仓迅速充满冷却剂,强制降温,二是管口以下的冷却剂缓慢溢出,这可以给电池仓持续补充冷却剂,使电池仓保持低温状态。
优选地,所述药剂瓶可卧放也可竖立放置,卧放时需使导向管的管口位于最低处,且卧放或竖立放置时,导向管的管口以下的冷却剂体积相同;为便于准确快速的卧放药剂瓶,在瓶口组件或瓶体上设置药剂瓶卧放特定方向的标识;导向管的管口上部的冷却剂为5000V电压绝缘的水剂,下部的冷却剂为七氟丙烷或其他空调冷却剂,并且密度大于水,沸点小于-20℃。使用时根据换电柜的具体规格来选择如何放置药剂瓶,且不会影响药剂瓶内两部分冷却剂的比例与预设喷射时间。
优选地,导向管管口以上的冷却剂的喷射时间为4-8min,完成对电池仓的快速降温,并在这期间保持冷却剂持续高浓度状态,之后导向管管口以下的冷却剂的缓慢蒸发55-65min,在这个过程中,电池仓内不断加入冷却剂,以弥补从缝隙流走的部分。
优选地,所述外管路内径0.5mm-30mm,喷管内径0.2mm-10mm;在喷管端部安装雾化喷头,雾化喷头的口径为0.05mm-10mm,且其喷出药剂的流量最低为12L/min.m2,在满足这一喷射需求的情况下,可以根据电池仓规模、药剂瓶规格等各种因素可以选择合适的外管路以及喷管、喷头,从而使该系统具有良好的适用性。
优选地,所述惰性气体为氮气,氮气压力0.2MPa-5MPa,氮气性质稳定,来源广且制备成本低,而且氮气释放后不会对电池仓和空气产生危害。
优选地,温度监测器实时检测电池仓环境温度并将数据传送给控制器;温度达到预设参数值时,控制器给电控阀发送电信号,冷却系统开始启动;预设参数值可根据不同的电池类别进行设定。
优选地,在瓶口组件上设置安全阀,所述电控阀安装在喷管上,且控制器对各个电控阀单独控制。安全阀作为药剂瓶的安全阀门,在运输及搬运过程中,安全阀可以防止冷却剂泄漏,在制冷系统安装后,打开安全阀,使药剂瓶可以随时进入工作状态。设置在每个喷管上的电控阀可以单独控制对应的喷射通道,从而可以针对产生警报信号的电池仓进行喷射,这可以避免冷却剂的浪费。
优选地,所述外管路通过软管连接药剂瓶,并且可以在软管的连接状态下移动药剂瓶,这不仅可以便于安装该装置,而且便于后期更换新的药剂瓶,同时也可以避免外管路与药剂瓶刚性连接,降低连接处泄露的几率。
优选地,所述电控阀安装在喷管的喷射端的喷头上,电控阀内部包括一个感温玻璃球和一个密封圈,且在感温玻璃球上附着电加热圈,感温玻璃球和密封圈将喷头密封;电加热圈可以对感温玻璃球加热,当感温玻璃球的温度达到破裂温度后,感温玻璃球破裂,喷头开始喷放药剂。
综上所述,该系统可以快速降低电池仓的温度,并且在降温后可以持续供给冷却剂,防止温度回升,且在药剂量相同的情况下,大大延长系统的药剂供应时间,使有限量的冷却剂得到分阶段利用,从而具有更好的制冷功能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为本发明的实施例的原理结构示意图。
图2为图1中药剂瓶的半剖结构示意图。
图3为实施例中所用电控阀的结构示意图。
图中,外管路1、喷管2、药剂瓶3、软管4、电控阀5、控制器6、温度监测器7、电池仓8、安全阀9、喷头10、内管31、导向管32、感温玻璃球51、密封圈52、电加热圈53。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式,借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
图1和图2为本发明中换电柜的持续降温系统的实施例,包括药剂瓶3和内径为18mm的外管路1,外管路1上设置与电池仓8一一对应的喷管2,喷管2伸入电池仓8内,且在喷管端部设置喷头10,喷管2内径10mm,雾化喷头口径0.2mm,外管路1下端口通过软管4连接药剂瓶3的瓶口组件。药剂瓶3盛装冷却剂,药剂瓶3内部设置内管31,该内管31为硬质管,其轴线与药剂瓶轴线重合,在内管31的末端设置一端弧形导向管32,该导向管32的下管口偏离轴线并指向药剂瓶3的侧壁;在瓶口组件上设置安全阀9,作为药剂瓶的安全阀门,将药剂瓶与外管路1连接好后,打开安全阀9。
该系统还包括设置于每个电池仓8中的温度监测器7,温度监测器7串联或并联之后连接控制器6,控制器6连接并控制电控阀5,且电控阀5安装在各个喷头10上。具体地,电控阀5的结构示意图如图3所示,其内部包括一个感温玻璃球51和一个密封圈52,且在感温玻璃球51上附着电加热圈53,感温玻璃球51和密封圈52将喷头10密封;控制器6连接电加热圈53,电加热圈53可以对感温玻璃球51加热,当感温玻璃球的温度达到破裂温度后,感温玻璃球破裂,喷头10开始喷放药剂;当电池仓环境温度上升,达到感温玻璃球的破裂温度后,也可以使感温玻璃球破裂。
药剂瓶3盛装部分高压氮气,并盛装冷却剂,其中导向管的管口上部的冷却剂为5000V电压绝缘的水剂,下部的冷却剂为七氟丙烷或其他空调冷却剂,并且密度大于水,沸点小于-20℃。在氮气的作用下,导向管32管口以上的冷却剂通过内管31喷出,管口以下的冷却剂通过蒸发作用从内管31缓慢溢出。
实施例所用药剂瓶3体积为6L,导向管32管口以上冷却剂体积为4L,管口以下冷却剂体积为0.5L。配合上述规格的外管路1,该药剂瓶的喷射阶段耗时5min,药剂蒸发阶段耗时60min。
在上述技术方案中,温度监测器实时监测每个电池仓8内的温度,当温度达到预设值时,控制器6控制电控阀5打开,此时药剂瓶3内的冷却剂被释放,这个释放过程包括两个过程,一是管口以上的冷却剂的快速喷出,使电池仓8迅速充满冷却剂,强制降温,二是管口以下的冷却剂缓慢溢出,这可以给电池仓8持续补充冷却剂,使电池仓8保持低温状态。
不同的电池仓8,预设的消防仓结构不同,有些需要卧放药剂瓶3,有些需要立放药剂瓶3,为了满足不同需求,设置导向管32管口的高度使得以及距离瓶体侧壁的距离,使瓶子卧放或立放时,管口以下药剂体积均为1.5L(选择卧放时,将导向管32的管口位于最低处),为便于准确卧放药剂瓶,在瓶体底部设置一个凹槽作为标识,将凹槽位于最低处,即可准确卧放药剂瓶3。
该系统对电池仓8的温度具有实时监测的功能,一旦某个电池仓温度超过预设值,控制器6就会单独启动对应的电控阀5,在药剂的喷射阶段,药剂快速充满电池仓8,以降低电池仓8的温度,并且在降温后可以持续供给冷却剂,防止温度回升,这一制冷性能是排风扇远不能实现的,其与排风扇结合,可以有效避免电池出现热失控导致时无法降温的缺陷,有效防止仓出现电池热失控导致的明火或爆炸等险情。
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解,硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语,故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内,本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题,基本达到所述技术效果。
需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例,但如前所述,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述发明构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于换电柜的持续降温系统,包括药剂瓶和外管路,外管路上部喷药,下部连接药剂瓶,其特征在于:所述外管路上设置与每个电池仓对应的喷管,且喷管伸入电池仓内,喷管的喷射端为喷头;所述药剂瓶盛装冷却剂和部分惰性气体,药剂瓶的瓶口设置瓶口组件,药剂瓶内部设置与瓶口组件相连的内管,该内管为硬质管,其轴线与药剂瓶的轴线重合;内管的末端设置导向管,该导向管的下管口偏离轴线并指向药剂瓶的侧壁;该系统还包括设置于每个电池仓中的温度监测器,温度监测器串联或并联之后连接控制器,在喷管或者瓶口组件上设置电控阀,控制器连接并控制电控阀;导向管的管口以上的冷却剂在压强作用下通过内管喷出,管口以下的冷却剂通过蒸发作用从内管溢出。
2.如权利要求1所述的一种用于换电柜的持续降温系统,其特征在于:所述药剂瓶可卧放也可竖立放置,且卧放或竖立放置时,导向管的管口以下的冷却剂体积相同,导向管的管口上部与下部的冷却剂为两种不同的冷却剂,上部冷却剂密度小于下部冷却剂密度。
3.如权利要求1所述的一种用于换电柜的持续降温系统,其特征在于:导向管的管口以上的冷却剂的喷射时间为4-8min,导向管的管口以下的冷却剂的蒸发时间为55-65min。
4.如权利要求3所述的一种用于换电柜的持续降温系统,其特征在于:外管路的内径0.5mm-30mm,喷管的内径0.2mm-10mm;在喷管端部设置口径为0.05mm-10mm的雾化喷头,且雾化喷头喷射药剂的流量最低为12L/min.m2
5.如权利要求4所述的一种用于换电柜的持续降温系统,其特征在于:药剂瓶内的惰性气体为氮气,氮气压力0.2MPa-5MPa。
6.如权利要求2所述的一种用于换电柜的持续降温系统,其特征在于:瓶口组件或瓶体上设置药剂瓶卧放特定方向的标识。
7.如权利要求1至6中任一项所述的一种用于换电柜的持续降温系统,其特征在于:温度监测器实时检测电池仓环境温度并将数据传送给控制器;温度达到预设参数值时,控制器给电控阀发送电信号,冷却系统开始启动。
8.如权利要求7所述的一种用于换电柜的持续降温系统,其特征在于:所述瓶口组件上设置安全阀,所述电控阀安装在各个喷管上,且控制器对各个电控阀单独控制。
9.如权利要求7所述的一种用于换电柜的持续降温系统,其特征在于:所述外管路通过软管连接药剂瓶,并且可以在软管的连接状态下移动药剂瓶。
10.如权利要求8所述的一种用于换电柜的持续降温系统,其特征在于:所述电控阀安装在喷管喷射端的喷头上,电控阀内部包括一个感温玻璃球和一个密封圈,且在感温玻璃球上附着电加热圈,感温玻璃球和密封圈将喷头密封;电加热圈可以对感温玻璃球加热,当感温玻璃球的温度达到破裂温度后,感温玻璃球破裂,喷头开始喷放药剂。
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