CN111146529B - 一种恒温蓄电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种恒温蓄电池系统，属于蓄电池技术领域，包括：液冷电池箱，膨胀箱，通过一三通阀与液冷电池箱管道连接，制冷装置，制冷装置包括一第二进口端和一第三出口端，第二进口端与第二出口端管道连接，第三出口端与膨胀箱管道连接；加热装置，设置于膨胀箱内，循环泵，循环泵的两端分别与膨胀箱和液冷电池箱管道连接；有益效果是：有效解决了电池箱柜的散热不均匀的问题；同时本发明通过加入恒温控制功能，保证了蓄电池工作在最佳的温度下，提高了蓄电池工作效率和工作寿命的同时，也降低了蓄电池系统的故障率，液冷电池箱还能够有效的防止单个蓄电池箱柜的火灾蔓延，提高了蓄电池系统的安全性。

Description

一种恒温蓄电池系统
技术领域
本发明涉及蓄电池技术领域，尤其涉及一种恒温蓄电池系统。
背景技术
蓄电池系统在充电和放电过程中会发热，散热的均匀性对蓄电池的使用安全以及使用寿命都有重要的影响；在船用动力蓄电池中，由于需要将多块单体蓄电池密封于蓄电池箱柜中，这就导致靠近蓄电池箱柜边缘的蓄电池因散热面积较大而散热效果较好，而处于箱柜中央的蓄电池因散热面积小导致散热效果相对较差，位于箱柜中央位置的蓄电池温度长期高于位于箱体边缘的蓄电池，同一箱柜中电池长期工作在不同温度下会导致不同单体蓄电池之间特性差异变大，进而造成各蓄电池单体的寿命不一致，导致蓄电池系统的故障率增加。同时，不同种类的蓄电池都存在一个最佳工作温度，而随着外部环境温度的变化，通过蓄电池箱柜外壳自然散热的方式很难保证工作蓄电池在最佳工作温度，不仅导致蓄电池的性能下降，还会造成整个蓄电池系统的寿命下降。
发明内容
根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种恒温蓄电池系统，该系统通过对流经电池箱柜的换热介质的加热或冷却，有效解决了电池箱柜的散热不均匀的问题；同时本发明通过加入恒温控制功能，保证了蓄电池工作在最佳的温度下，提高了蓄电池工作效率和工作寿命的同时，也降低了蓄电池系统的故障率，液冷电池箱还能够有效的防止单个蓄电池箱柜的火灾蔓延，提高了蓄电池系统的安全性。
上述技术方案具体包括：
一种恒温蓄电池系统，其中包括：
液冷电池箱，用于存放蓄电池，所述液冷电池箱内设置有用于流通换热介质的换热管路，所述换热管路用于与所述蓄电池进行热量交换；
膨胀箱，通过一三通阀与所述液冷电池箱管道连接，所述三通阀包括第一进口端，第一出口端和第二出口端，所述液冷电池箱与所述第一进口端相连接，所述膨胀箱与所述第一出口端相连接；
制冷装置，用于降低所述换热介质的温度，所述制冷装置包括一第二进口端和一第三出口端，所述第二进口端与所述第二出口端管道连接，所述第三出口端与所述膨胀箱管道连接；
加热装置，设置于所述膨胀箱内，用于提高所述换热介质的温度；
循环泵，用于为所述换热介质在系统内的循环提供动力，所述循环泵的两端分别与所述膨胀箱和所述液冷电池箱管道连接。
优选地，其中，还包括：
控制装置，与所述三通阀电连接，用于通过控制所述三通阀来调节所述第一出口端和所述第二出口端中所述换热介质的流量。
优选地，其中，所述第三出口端与所述第一出口端汇合后通过第一管路与所述膨胀箱连接。
优选地，其中，所述控制装置进一步包括：
检测单元，设置于所述第一管路上，用于测量所述第一管路中流通的所述换热介质的温度；
控制单元，连接所述检测单元和所述三通阀，用于根据所述换热介质的温度控制所述三通阀。
优选地，其中，所述制冷装置包括：
蒸发器，用于所述换热介质与制冷剂之间进行热交换；
膨胀阀，连接所述蒸发器，用于对所述制冷剂进行节流；
冷凝器，连接所述膨胀阀；
压缩机，连接所述冷凝器和所述蒸发器，用于对所述制冷剂进行压缩。
优选地，其中，所述冷凝器与所述膨胀阀之间设置有一干燥器，用于对所述制冷剂进行干燥处理。
优选地，其中，所述压缩机包括一第三进口端和一第四出口端，所述第三进口端处设置有一低压控制器，所述第四出口端处设置有一高压控制器，所述低压控制器与所述高压控制器用于控制所述压缩机的运转。
优选地，其中，所述加热装置为电加热器。
优选地，其中，所述恒温蓄电池系统包括一进液总管和一出液总管，所述进液总管和所述出液总管上均预留有多组供所述液冷电池箱连接的接头。
优选地，其中，所述液冷电池箱通过快速连接装置分别与所述接头连接。
上述技术方案的有益效果在于：
提供一种恒温蓄电池系统，该系统通过对流经电池箱柜的换热介质的加热或冷却，有效解决了电池箱柜的散热不均匀的问题；同时本发明通过加入恒温控制功能，保证了蓄电池工作在最佳的温度下，提高了蓄电池工作效率和工作寿命的同时，也降低了蓄电池系统的故障率，液冷电池箱还能够有效的防止单个蓄电池箱柜的火灾蔓延，提高了蓄电池系统的安全性。
附图说明
图1是本发明的较佳实施例中，一种恒温蓄电池系统的结构示意图。
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作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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
一种恒温蓄电池系统，如图1所示，其中包括：
液冷电池箱1，用于存放蓄电池，液冷电池箱1内设置有用于流通换热介质的换热管路，换热管路用于与蓄电池进行热量交换；
膨胀箱3，通过一三通阀2与液冷电池箱1管道连接，三通阀2包括第一进口端20，第一出口端21和第二出口端22，液冷电池箱1与第一进口端20相连接，膨胀箱3与第一出口端21相连接；
制冷装置4，用于降低换热介质的温度，制冷装置4包括一第二进口端40和一第三出口端41，第二进口端40与第二出口端22管道连接，第三出口端41与膨胀箱3管道连接；
加热装置5，设置于膨胀箱3内，用于提高换热介质的温度；
循环泵6，用于为换热介质在系统内的循环提供动力，循环泵6的两端分别与膨胀箱3和液冷电池箱1管道连接。
作为优选的实施方式，该恒温蓄电池系统通常被作为船舶中用来提供动力的蓄电池系统中，其中包括纯电能驱动的船舶，例如游览船、水质调查船等，还包括柴油发电机组和蓄电池共同提供动力的混合动力驱动船舶，例如游艇、轮渡等船舶。作为提供动力的蓄电池，其种类可以是磷酸铁锂电池、三元锂电池、锰酸锂电池、锂硫电池、镍金属电池、超级电容器、液流电池等各种电化学电池。在为船舶提供动力来源的过程中，蓄电池往往要大电流的充电和放电，这将导致蓄电池温度不断升高，进而影响蓄电池系统的使用安全性和整体寿命。在本实施例中，通过增设循环泵6驱动管路中的换热介质循环流通，将换热介质不断注入液冷电池箱1，在一个具体实施例中，液冷电池箱1呈模块化设置，每一个液冷电池箱1里存放预定数量的蓄电池，具有预定的容量，船舶可根据自身需要的总装机容量来任意扩展液冷电池箱1的个数，将液冷电池箱1自由的并入和脱离恒温蓄电池系统，从而既能够方便船舶在使用过程中的增容，又能够在某一个液冷电池箱1出现故障时，及时从恒温蓄电池系统中脱离开以供人工进行检修。
换热介质流过液冷电池箱1后，与液冷电池箱1发生热交换，该热交换包括冷却液冷电池箱1和加热液冷电池箱1两种工作模式，在冷却液冷电池箱1的工作模式下，换热介质通过热交换带走液冷电池箱1内的一部分热量，随后换热介质经三通阀2和相应的管道进入制冷装置4中，与制冷装置4进行热交换后，制冷装置4带走换热介质中的部分热量，换热介质经过降温以后再次通过循环泵6注入到液冷电池箱1中，从而形成稳定的冷却循环。
当液冷电池箱1内温度过低时，恒温蓄电池系统进入加热液冷电池箱1的工作模式，首先，恒温蓄电池系统加热装置5加热膨胀箱3中的换热介质，然后通过循环泵6将膨胀箱3中的换热介质注入到液冷电池箱1中，高温的换热介质则对液冷电池箱1进行加热升温，使得液冷电池箱1内的温度升高到蓄电池最适宜工作的温度。该种工作模式一般应用在较冷的外部环境，且蓄电池未工作的状态下，恒温蓄电池系统通过提前对液冷电池箱1加热升温，来为蓄电池营造一个最佳的工作环境，供蓄电池高效的工作。
在本发明的一个较佳实施例中，还包括：
控制装置7，与三通阀2电连接，用于通过控制三通阀2来调节第一出口端21和第二出口端22中换热介质的流量。
在本发明的一个较佳实施例中，第三出口端41与第一出口端21汇合后通过第一管路与膨胀箱3连接。
在本发明的一个较佳实施例中，控制装置7进一步包括：
检测单元70，设置于第一管路上，用于测量第一管路中流通的换热介质的温度；
控制单元71，连接检测单元70和三通阀2，用于根据换热介质的温度控制三通阀2。
具体的，在本实施例中，检测单元70用于实时监测第一管路中流通的换热介质的温度，当换热介质的温度较高时，通过控制单元71来控制三通阀2的开度，使得进入制冷装置4中的换热介质的量增多，直接流回循环泵6的换热介质减少，从而能够降低循环泵6出口处的换热介质的温度；而当检测单元70检测到换热介质的温度不高时，通过控制单元71来控制三通阀2开度，使得进入制冷装置4中的换热介质的流量减少，而直接流回循环泵6的换热介质的流量增加，从而提高循环泵6出口处的换热介质的温度，来实现液冷电池箱1的恒温控制。
控制单元71在通过调整三通阀2开度，使得第二出口端22的流量为0，即所有换热介质均通过第一出口端21直接流回膨胀箱3和循环泵6；如果此时循环泵6出口的换热介质温度仍然较低时，可通过开启加热装置5来使恒温蓄电池系统进入加热液冷电池箱1的工作模式。
在本发明的一个具体实施例中，控制单元71还可以连接加热装置5，当控制单元71控制三通阀2的开度使得第二出口端22流量为0时，检测单元70仍然检测到换热介质温度过低，此时，控制单元71可控制加热装置5打开，从而对换热介质进行电加热；在本发明的另一个具体实施例中，加热装置5也可以不连接控制单元71，通过人工手动打开进行加热。
在本发明的一个较佳实施例中，如图1所示，制冷装置4包括：
蒸发器42，用于换热介质与制冷剂之间进行热交换；
膨胀阀43，连接蒸发器42，用于对制冷剂进行节流；
冷凝器44，连接膨胀阀43；
压缩机45，连接冷凝器44和蒸发器42，用于对制冷剂进行压缩。
具体的，在本实施例中，制冷装置4可采用传统的压缩制冷机，通过风冷或者制冷剂直接对换热介质进行降温，也可采用其他现有技术中的制冷设备，本发明对此不作限制，同时也可以直接将高温的换热介质导入相应的低温液体中(例如海水)中进行热交换，但无论采用何种方式，其目的是将换热介质从液冷电池箱1中带出的热量带离恒温蓄电池系统。
在本发明的一个较佳实施例中，冷凝器44与膨胀阀43之间设置有一干燥器46，用于对制冷剂进行干燥处理。
在本发明的一个较佳实施例中，压缩机45包括一第三进口端和一第四出口端，第三进口端处设置有一低压控制器47，第四出口端处设置有一高压控制器48，低压控制器47与高压控制器48用于控制压缩机45的运转。
在本发明的一个较佳实施例中，加热装置5为电加热器。
具体的，在本实施例中，加热装置5采用传统的电阻热丝进行加热，同时，加热装置5还可以充分利用船舶动力机械产生的废热(例如高温烟气)进行加热，但无论采用何种方式，其目的均是提高换热介质的温度，进而加热液冷电池箱1。
在本发明的一个较佳实施例中，恒温蓄电池系统包括一进液总管8和一出液总管9，进液总管8和出液总管9上均预留有多组供液冷电池箱1连接的接头。
在本发明的一个较佳实施例中，液冷电池箱1通过快速连接装置分别与接头连接。
具体的，在本实施例中，进液总管8和出液总管9上预先设置有多组供液冷电池箱1连接的接头，且接头处采用快拆结构连接，从而方便恒温蓄电池系统随时添加或拆除液冷电池箱1，进而方便恒温蓄电池系统的扩容和对故障液冷电池箱1的断开维修。
上述技术方案的有益效果在于：
提供一种恒温蓄电池系统，该系统通过对流经电池箱柜的换热介质的加热或冷却，有效解决了电池箱柜的散热不均匀的问题；同时本发明通过加入恒温控制功能，保证了蓄电池工作在最佳的温度下，提高了蓄电池工作效率和工作寿命的同时，也降低了蓄电池系统的故障率，液冷电池箱还能够有效的防止单个蓄电池箱柜的火灾蔓延，提高了蓄电池系统的安全性。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种恒温蓄电池系统，其特征在于，包括：
液冷电池箱，用于存放蓄电池，所述液冷电池箱内设置有用于流通换热介质的换热管路，所述换热管路用于与所述蓄电池进行热量交换；
膨胀箱，通过一三通阀与所述液冷电池箱管道连接，所述三通阀包括第一进口端，第一出口端和第二出口端，所述液冷电池箱与所述第一进口端相连接，所述膨胀箱与所述第一出口端相连接；
制冷装置，用于降低所述换热介质的温度，所述制冷装置包括一第二进口端和一第三出口端，所述第二进口端与所述第二出口端管道连接，所述第三出口端与所述膨胀箱管道连接；
加热装置，设置于所述膨胀箱内，用于提高所述换热介质的温度；
循环泵，用于为所述换热介质在系统内的循环提供动力，所述循环泵的两端分别与所述膨胀箱和所述液冷电池箱管道连接；
还包括：
控制装置，与所述三通阀电连接，用于通过控制所述三通阀来调节所述第一出口端和所述第二出口端中所述换热介质的流量；
所述第三出口端与所述第一出口端汇合后通过第一管路与所述膨胀箱连接；
所述控制装置包括：
检测单元，设置于所述第一管路上，用于测量所述第一管路中流通的所述换热介质的温度；
控制单元，连接所述检测单元和所述三通阀，用于根据所述换热介质的温度控制所述三通阀；
当换热介质的温度较高时，所述控制单元控制所述三通阀的开度，使得进入所述制冷装置中的换热介质的流量增多，直接流回所述循环泵的换热介质的流量减少，以降低所述循环泵出口处的换热介质的温度；
而当所述检测单元检测到换热介质的温度不高时，所述控制单元控制所述三通阀的开度，使得进入所述制冷装置中的换热介质的流量减少，而直接流回所述循环泵的换热介质的流量增加，从而提高所述循环泵出口处的换热介质的温度，用于所述液冷电池箱的恒温控制。
2.根据权利要求1所述的恒温蓄电池系统，其特征在于，所述制冷装置包括：
蒸发器，用于所述换热介质与制冷剂之间进行热交换；
膨胀阀，连接所述蒸发器，用于对所述制冷剂进行节流；
冷凝器，连接所述膨胀阀；
压缩机，连接所述冷凝器和所述蒸发器，用于对所述制冷剂进行压缩。
3.根据权利要求2所述的恒温蓄电池系统，其特征在于，所述冷凝器与所述膨胀阀之间设置有一干燥器，用于对所述制冷剂进行干燥处理。
4.根据权利要求2所述的恒温蓄电池系统，其特征在于，所述压缩机包括一第三进口端和一第四出口端，所述第三进口端处设置有一低压控制器，所述第四出口端处设置有一高压控制器，所述低压控制器与所述高压控制器用于控制所述压缩机的运转。
5.根据权利要求1所述的恒温蓄电池系统，其特征在于，所述加热装置为电加热器。
6.根据权利要求1所述的恒温蓄电池系统，其特征在于，所述恒温蓄电池系统包括一进液总管和一出液总管，所述进液总管和所述出液总管上均预留有多组供所述液冷电池箱连接的接头。
7.根据权利要求6所述的恒温蓄电池系统，其特征在于，所述液冷电池箱通过快速连接装置分别与所述接头连接。
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