CN111029496B - 一种可高效散热的储能电池散热支架 - Google Patents

一种可高效散热的储能电池散热支架 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种可高效散热的储能电池散热支架，包括支架本体、强制通风模块、水冷散热底盘模块和流场控制装置模块，强制通风模块包括通风管道、进风口和出风口，在每个通风管道内连接一个所述流场控制装置模块；水冷散热底盘模块设在支架本体底部。该散热支架上综合了风冷和水冷两种冷却模式，冷却效果提升，且将通风管道与支架本体设计一体化，不需再另设风道，通风管道中的导流板位置和角度可在不同的工况下灵活调节，满足了储能电池冷却所需的风量并保证了在各工况下风道送风的均匀性；可通过通风管道两端公母口的配合进行多支架模块的叠加安装，实现了热管理结构模块化，结构紧凑，易拆装易集成。

Description

一种可高效散热的储能电池散热支架
技术领域
本发明涉及储能电池散热技术领域，尤其涉及一种可高效散热的储能电池散热支架。
背景技术
随着国家电网建设的逐步完善，储能技术的需求不断增大。电池组作为储能设备的关键部件，直接影响储能系统的性能。大容量集装箱式储能系统一般由成千上万块电池紧密排列组成，电池布置参数在出厂前已经设定，很难对电池布置空间进行调整，密集型的电池布置模式导致在对储能系统进行充放电时，电池会产生大量热量，加上电池空间布置密集紧奏的影响，即使集装箱内总的布置空间的温度在现有的散热装置的作用下可以得到有效的下降，箱内局部的热量也难以及时均匀地排出，电池运行环境出现较大的温度差异。电池组在温差较大的环境下长期运行会导致电池间内阻、容量出现严重的不一致性，可能造成部分电池过充或过放，影响储能系统寿命和性能，严重时还会造成安全隐患。因此，储能电池的散热性是决定其使用性能、安全性能及寿命的关键因素。
主流的储能电池冷却方式有风冷和液冷这两种，风冷降温主要依靠散热风机等送风元件实现，但是集装箱式储能电池的内部剩余空间有限，很难安置体积较大的风机，进而只能选用多孔风管送风的方式作为替代，但是风管位置相对固定，利用风管送风时，冷风的风向、风速等参数都难以进行调整，容易出现送风不均匀的现象，严重影响风冷效果；相较风冷冷却的方式而言，液冷形式效果会更明显，但是液冷系统单独作用时，主要是可对集装箱侧部进行快速高效地降温，集装箱内的热量还是难以及时的散发出去，整体降温效果不理想。
因此，有必要对储能电池支架进行更为高效合理的热管理方案设计，以期为集装箱式储能系统的发展及市场竞争提供技术参考。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种可高效散热的储能电池散热支架，综合考虑储能电池所产生的热流密度，对储能电池支架进行设计改造，从而对储能电池进行更为合理的温度控制，防止电池运行环境发生温差较大的现象，避免对储能系统寿命和性能产生影响。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种可高效散热的储能电池散热支架，包括支架本体、强制通风模块、水冷散热底盘模块和流场控制装置模块，强制通风模块包括通风管道、进风口和出风口，在每个通风管道内连接一个所述流场控制装置模块；水冷散热底盘模块设在支架本体底部。
在支架本体的其中三个侧面内侧分别设有一个所述通风管道、另一侧面上设有所述出风口，通风管道沿支架本体的高度方向延伸，进风口设在通风管道的内侧面上，通风管道顶部与外部送风装置连接。
流场控制装置模块包括导流板、连杆、平移装置和翻转装置，导流板设在通风管道内部，导流板的设置位置与进风口的位置相对应，导流板上的连接杆穿过通风管道的外侧壁后伸出至支架本体外，连接杆通过翻转装置与连杆连接，平移装置设在连杆顶部。
平移装置包括滑块和滑轨，滑块连接在连杆顶部，滑轨垂直于通风管道的外侧面设置且与固定设置的外部桁架连接，滑块连接在滑轨上且可沿滑轨滑动。
翻转装置包括支臂、固定杆和气压装置，支臂的短杆与连接杆固定连接、支臂的长杆端部设有沿长杆长度方向延伸的空心滑轨，固定杆依次穿过两个支臂上的空心滑轨后与连杆固定连接，气压装置设在连杆上端用于控制连杆在垂直方向上的伸缩运动。
水冷散热底盘模块包括冷却水底盘、进水装置和出水装置，冷却水底盘与支架本体的底部空间围合形成冷却水流道，进水装置与出水装置设在支架本体的相对侧面上，进水装置包括进水管口和进水总管，进水管口一端与冷却水流道内部连通、另一端通过法兰与进水总管连接，进水总管与冷却水泵连接进行供水；出水装置包括出水管口和出水总管，出水管口一端与冷却水流道内部连通、另一端通过法兰与出水总管连接。
通入冷却水流道内的冷却水可为自然界中的河水或者冷冻水，冷却水温度低于储能电池极限使用温度15℃。
可高效散热的储能电池散热支架可作为一个模块进行多模块化拼接，模块化拼接时，仅顶部支架模块内的流场控制装置模块设有平移装置和气压装置，相邻支架模块的流场控制装置模块中的连杆间通过双头螺帽组装拼接；相邻支架模块上对应设置的通风管道插接连接；相邻支架模块上的进水总管之间通过法兰连接，且仅有底部支架模块上的进水总管底部与冷却水泵相连接，相邻支架模块上的出水总管之间通过法兰连接。
在通风管道的顶部设有突出于支架本体顶面的插接公口，在通风管道底部设有内嵌的与插接公口适配的插接母口，插接公口与对应的插接母口插接连接。
本发明的有益效果是：
1. 本发明提供的一种可高效散热的储能电池散热支架，通风管道与电子设备支架本体设计一体化，不需再另设风道，可通过通风管道两端公母口的配合进行多模块的叠加安装，实现了热管理结构模块化，结构紧凑，易拆装易集成；
2、通风管道中的导流板位置和角度可在不同的工况下灵活调节，满足了储能电池冷却所需的风量并保证了在各工况下风道送风的均匀性；
3、模块化叠加后，电池组顶部和底部均设有冷却水流道，水源充足时，在恶劣的工况下，冷却水底盘表面具有良好的散热功能，保证电池组上下面的散热，减少风机的送风量及噪声，与水平方向的风冷装置结合，极大提高集装箱式储能系统的散热效果。
附图说明
图1为一种可高效散热的储能电池散热支架的结构示意图；
图2为通风管道与流场控制装置模块的外侧面连接结构示意图；
图3为通风管道与流场控制装置模块的内侧面连接结构示意图；
图4为流场控制装置模块的结构示意图；
图5为多模块组装后的结构示意图；
图6为插接公口与插接母口的结构示意图；
图7为多模块组装时相邻支架模块的连杆之间的连接示意图；
其中，1-支架本体，2-强制通风模块，3-水冷散热底盘模块，4-流场控制装置模块；
21-通风管道，22-进风口，23-出风口；
211-插接公口，212-插接母口；
31-冷却水底盘，32-进水装置，33-出水装置；
321-进水管口，322-进水总管，323-冷却水泵；
331-出水管口，332-出水总管；
41-导流板，42-连杆，43-平移装置，44-翻转装置，45-连接杆；
431-滑块，432-滑轨；
441-支臂，442-固定杆，443-气压装置，444-空心滑轨。
具体实施方式
下面结合附图1-7对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
为了提高储能电池支架的散热效果，以期为集装箱式储能系统的发展及市场竞争提供技术参考，本实施方式中公开一种可高效散热的储能电池散热支架，包括支架本体1、强制通风模块2、水冷散热底盘模块3和流场控制装置模块4，强制通风模块2包括通风管道21、进风口22和出风口23，在支架本体1的其中三个侧面内侧分别设有一个通风管道21、另一侧面上设有所述出风口23，通风管道21沿支架本体的高度方向延伸，所述进风口22设在通风管道21的内侧面上，通风管道21顶部与外部送风装置连接，强制通风模块2主要用于进行集装箱式储能系统内水平层面的风冷散热。
在每个通风管道21内连接一个控制流场均匀性的流场控制装置模块4；流场控制装置模块4包括导流板41、连杆42、平移装置43和翻转装置44，导流板41设在通风管道21内部，导流板41的设置位置与进风口22的位置相对应，导流板41上的连接杆45活动穿过通风管道21的外侧壁后伸出至支架本体1外，连接杆45通过翻转装置44与连杆42连接，平移装置43设在连杆42顶部。
平移装置43包括滑块431和滑轨432，滑块431连接在连杆42顶部，滑轨432垂直于通风管道21的外侧面设置，滑轨432与固定设置的外部桁架连接以进行位置固定，滑块431连接在滑轨432上且可沿滑轨432滑动，通过滑块431在滑轨432上的移动可调节导流板41在通风管道21内的位移。
翻转装置44包括支臂441、固定杆442和气压装置443，支臂441的短杆与连接杆45固定连接、支臂441的长杆端部设有沿长杆长度方向延伸的空心滑轨444，固定杆442依次穿过两个支臂441上的空心滑轨444后与连杆42固定连接，气压装置443设在连杆42上端用于控制连杆42在垂直方向上的伸缩运动，气压装置443可为常见的气缸等作用元件，通过气压装置443控制连杆42伸缩后，固定于连杆42上的固定杆442即随连杆42在竖直方向上发生相对位移，固定杆442在空心滑轨444内发生相对滑动，进而导致导流板41在通风管道21内发生转动。
导流板41在通风管道21内通过平移装置43和翻转装置44发生平移和转动后可对经过进风口的流量以及进风口的均匀性进行调节，同时防止空气流速过快而产生的倒吸现象。
水冷散热底盘模块3设在支架本体1底部。水冷散热底盘模块3包括冷却水底盘31、进水装置32和出水装置33，冷却水底盘31与支架本体1的底部空间围合形成冷却水流道，进水装置32与出水装置33设在支架本体1的相对侧面上，进水装置32包括进水管口321和进水总管322，进水管口321一端与冷却水流道内部连通、另一端通过法兰与进水总管322连接，进水总管322与冷却水泵323连接进行供水；出水装置33包括出水管口331和出水总管332，出水管口331一端与冷却水流道内部连通、另一端通过法兰与出水总管332连接。通入冷却水流道内的冷却水可为自然界中的河水或者冷冻水，冷却水温度低于储能电池极限使用温度15℃。
冷却水的流通可带走集装箱式储能系统底面上的热量，配合强制通风模块2的使用，将冷却散热效果发挥到最佳。
上述可高效散热的储能电池散热支架也可作为一个支架模块进行多模块化拼接以适应组合式储能系统的散热需要，模块化拼接时，仅顶部支架模块内的流场控制装置模块4上设有平移装置43和气压装置443，相邻支架模块的流场控制装置模块4中的连杆42间通过双头螺帽组装拼接，通过一套平移装置43和气压装置443即可控制所有拼接后的支架模块内相应连接的流场控制装置模块4中的导流板41同步动作，一致性高；相邻支架模块上对应设置的通风管道21插接连接；相邻支架模块上的进水总管322之间通过法兰连接，仅底部支架模块上的进水总管322底部与冷却水泵323相连接，相邻支架模块上的出水总管332之间通过法兰连接。
在通风管道21的顶部设有突出于支架本体1顶面的插接公口211，在通风管道21底部设有内嵌的与插接公口211适配的插接母口212，插接公口211与对应的插接母口212插接连接实现支架模块的拼接。
通风管道21的顶面和底面原初均为开口结构，多支架模块完成高度方向上的累加插接拼接后，相应拼接的通风管道21内形成竖直方向贯通的通风流道，顶部支架模块的通风管道21的顶部开口端与外部送风装置连接进行集中送风，而此时为了尽可能减少流量损失，位于底部的支架模块上的通风管道21的底面可进行封口，如只有单个支架模块发挥散热作用，该支架模块上的通风管道21的底面也可封口以防流量损失。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种可高效散热的储能电池散热支架，其特征在于，包括支架本体、强制通风模块、水冷散热底盘模块和流场控制装置模块，强制通风模块包括通风管道、进风口和出风口，在每个通风管道内连接一个所述流场控制装置模块；水冷散热底盘模块设在支架本体底部；
所述流场控制装置模块包括导流板、连杆、平移装置和翻转装置，导流板上的连接杆穿过通风管道的外侧壁后伸出至支架本体外，连接杆通过翻转装置与连杆连接，平移装置设在连杆顶部；
所述翻转装置包括支臂、固定杆和气压装置，支臂的短杆与连接杆固定连接、支臂的长杆端部设有沿长杆长度方向延伸的空心滑轨，固定杆依次穿过两个支臂上的空心滑轨后与连杆固定连接，气压装置设在连杆上端用于控制连杆在垂直方向上的伸缩运动。
2.如权利要求1所述的一种可高效散热的储能电池散热支架，其特征在于，在支架本体的其中三个侧面的内侧分别设有一个所述通风管道、另一侧面上设有所述出风口，所述通风管道沿支架本体的高度方向延伸，所述进风口设在通风管道的内侧面上，通风管道顶部与外部送风装置连接。
3.如权利要求1所述的一种可高效散热的储能电池散热支架，其特征在于，导流板设在通风管道内部，导流板的设置位置与进风口的位置相对应。
4.如权利要求1所述的一种可高效散热的储能电池散热支架，其特征在于，所述平移装置包括滑块和滑轨，滑块连接在连杆顶部，滑轨垂直于通风管道的外侧面设置且与固定设置的外部桁架连接，滑块连接在滑轨上且可沿滑轨滑动。
5.如权利要求1所述的一种可高效散热的储能电池散热支架，其特征在于，水冷散热底盘模块包括冷却水底盘、进水装置和出水装置，冷却水底盘与支架本体的底部空间围合形成冷却水流道，进水装置与出水装置设在支架本体的相对侧面上。
6.如权利要求5所述的一种可高效散热的储能电池散热支架，其特征在于，所述进水装置包括进水管口和进水总管，进水管口一端与冷却水流道内部连通、另一端通过法兰与进水总管连接，进水总管与冷却水泵连接进行供水；所述出水装置包括出水管口和出水总管，出水管口一端与冷却水流道内部连通、另一端通过法兰与出水总管连接。
7.如权利要求6所述的一种可高效散热的储能电池散热支架，其特征在于，通入冷却水流道内的冷却水可为自然界中的河水或者冷冻水，冷却水温度低于储能电池极限使用温度15℃。
8.如权利要求1-7中任一项所述的一种可高效散热的储能电池散热支架，其特征在于，所述储能电池散热支架可作为一个模块进行多模块化拼接，模块化拼接时，仅顶部支架模块内的流场控制装置模块设有平移装置，相邻支架模块的流场控制装置模块中的连杆间通过双头螺帽组装拼接；相邻支架模块上对应设置的通风管道插接连接；相邻支架模块上的进水总管之间通过法兰连接，且仅有底部支架模块上的进水总管底部与冷却水泵相连接，相邻支架模块上的出水总管之间通过法兰连接。
9.如权利要求8所述的一种可高效散热的储能电池散热支架，其特征在于，在通风管道的顶部设有突出于支架本体顶面的插接公口，在通风管道底部设有内嵌的与插接公口适配的插接母口，插接公口与对应的插接母口插接连接。
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