CN112259827B - 一种储能集装箱电池散热系统 - Google Patents

一种储能集装箱电池散热系统 Download PDF

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Abstract

本发明适用于储能集装箱电池散热技术领域，提供了一种储能集装箱电池散热系统，包括储能集装箱、进风风道和散热风道，进风风道和散热风道与储能集装箱内的电池模组连通：电池模组内的每一件电池包的底部均设有与电池包内部连通的底部风箱，顶部均设有与电池包内部连通的顶部风箱；底部风箱与进风风道连通；顶部风箱与散热风道连通。本发明通过采用自下而上的进气换热方式对电池包内部的电芯进行散热，低温气流的流动方向与热气流的流动方向一致，使得气流能够保持较高的流速，而流速越高，等量的气流对电池包的冷却能力也越强，提高了换热效率和资源利用率。其次，本发明结构简单，几乎不额外增加电池包的重量，设计效果极佳。

Description

一种储能集装箱电池散热系统
技术领域
本发明属于储能集装箱电池散热技术领域，尤其涉及一种储能集装箱电池散热系统。
背景技术
随着石油、煤炭等不可再生资源的消耗，以及环境污染日益严重，全球都在释放鼓励性政策引导各企业及研究机构开发新能源。风光储能是未来发展的一大趋势，目前研究较为火热，其中的一个技术要点是通过建立储能集装箱电站将风光能转化为电能供居民及工业使用。
集装箱中的电池包主要由锂电池单体串并连接而成，锂电池工作过程中会产生大量的热，并且其本身对温度又非常敏感，当环境温度超过电池的使用温度将会对电池造成严重影响，因此通过对集装箱中电池的结构设计，优化电池热管理系统，将对新能源技术开发发挥巨大作用。
目前电池包散热主要有四种方式，分别是空冷、液冷、相变材料、冷板冷却。空冷是目前应用最广泛地散热方式，空气冷却方式又可以分为强制对流冷却和自然对流冷却。强制对流冷却是指依靠风扇对空气做功，流动的风带走大量的热达到冷却效果。液冷就是利用导热率相对较高的流体间接或直接接触电池散热的方法。液冷分为直接接触式和间接接触式两种。直接接触式的液冷所用的是电绝缘且热导率高的液体(如硅基油、矿物油)直接接触单体电池或模块。它能够很好地解决模块温度均匀化的问题，但是由于绝缘液体一般粘度较大，流速不会很高，从而限制了其换热效果。间接接触式液冷中，液体在管道内流动，通过翅片等与电池直接接触，将热量通过翅片传递，通过液体流动换热带走，从而冷却电池。相变材料冷却即在全封闭的电池单体间填充相变材料。利用相变材料在溶化过程中吸收潜热来冷却电池。在电池充放电过程中，相变材料吸热，带走一部分热量缓解电池的发热情况。冷板冷却是利用冷板和电池表面直接接触，一般安放在底部。冷却介质可以是气体或液体，热量由冷却器或制冷剂带走。
当前的集装箱热管理系统，基本是从两方面优化电池的散热条件：一是在电池包外部增加空调系统，利用空调的动力及低温对电池产生的热量进行换热降温并将高温气流带出电池；另一方面就是从电池包内部结构入手，综合搭配上述四种散热方式提高电池降温散热效率。
当前在外部空调散热方面，企业通常从空调引出风道架构在集装箱上部，然后在集装箱对应位置开口通风，使冷风自上而下对电池进行降温，这样虽然有一定降温效果，但冷风受空调动力自上而下，而电池热气流受空气浮力自下而上运动，这样就会在产生涡流造成冷气流流速下降，降低对流换热效率，造成能源的极大消耗浪费。而在电池包内部结构方面，企业通常会在电池包前面板增加引流风扇，试图将电池内部的热气流引出电池包，但由于电池包内电芯密集排列，气流在电池内经过多次变换方向，流速极大降低造成这种设计效果不佳。而液冷的设计不但增加电池重量，并且需要增加内部空间来装载密闭性要求极高的液冷系统，所以这种设计并不经常使用。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种储能集装箱电池散热系统，旨在解决背景技术中所提到的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种储能集装箱电池散热系统，包括储能集装箱、进风风道和散热风道，进风风道和散热风道与储能集装箱内的电池模组连通：
所述电池模组内的每一件电池包的底部均设有与电池包内部连通的底部风箱，顶部均设有与电池包内部连通的顶部风箱；
所述底部风箱与进风风道连通；所述顶部风箱与散热风道连通。
优选的，所述底部风箱通过支进风风道与进风风道连通；所述顶部风箱通过支散热风道与散热风道连通。
优选的，所述底部风箱和所述顶部风箱上分别设有用于与电池包内部连通的第一通孔和第二通孔。
优选的，所述第一通孔的形状与电池包内电芯之间的间隙形状一致。
优选的，所述电池包包括电池包上盖、电芯上盖、电芯、电芯底座和电池包外壳；所述电芯底座上具有与所述第一通孔形状一致的第三通孔；所述电芯上盖上设有与所述第二通孔形状一致的第四通孔。
优选的，所述储能集装箱电池散热系统还包括用于向所述进风风道吹风的吹风装置。
优选的，所述储能集装箱电池散热系统还包括用于引流散热风道内的风的引流装置。
本发明实施例提供的一种储能集装箱电池散热系统，包括储能集装箱、进风风道和散热风道，进风风道和散热风道与储能集装箱内的电池模组连通：电池模组内的每一件电池包的底部均设有与电池包内部连通的底部风箱，顶部均设有与电池包内部连通的顶部风箱；底部风箱与进风风道连通；顶部风箱与散热风道连通。本发明通过采用自下而上的进气换热方式对电池包内部的电芯进行散热，低温气流的流动方向与热气流的流动方向一致，使得气流能够保持较高的流速，而流速越高，等量的气流对电池包的冷却能力也越强，提高了换热效率和资源利用率。其次，本发明结构简单，几乎不额外增加电池包的重量，设计效果极佳。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种储能集装箱电池散热系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的电池包的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电池包的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的进风风道的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的散热风道的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的底部风箱的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的电池包的爆炸图。
附图中：1、储能集装箱；2、吹风装置；3、进风风道；31、支进风风道；4、电池包；41、电池包上盖；42、电芯上盖；43、电芯；44、电芯底座；45、电池包外壳；5、引流装置；6、散热风道；61、散热风道进风口；7、顶部风箱；71、支散热风道；8、底部风箱；81、第一通孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如附图1～3所示，为本发明一个实施例提供的一种储能集装箱电池散热系统，包括储能集装箱1、进风风道3和散热风道6，进风风道3和散热风道6与储能集装箱1内的电池模组连通：
所述电池模组内的每一件电池包4的底部均设有与电池包4内部连通的底部风箱8，顶部均设有与电池包4内部连通的顶部风箱7；
所述底部风箱8与进风风道3连通；所述顶部风箱7与散热风道6连通。
具体的，储能集装箱1内具有至少一列电池模组，每列电池模组上都具有一条进风风道3和散热风道6，或者所有的电池模组公用一条进风风道3和散热风道6。本实施例中进风通道设于电池模组的上方，散热风道6设于电池模组的一侧。储能集装箱1工作时，进风通道向电池模组内通入低温气流。每列电池模组内都具有多个电池包4，每个电池包4的底部都设有一件与进风风道3连通的底部风箱8，顶部都设有一件与散热风道6连通的顶部风箱7。底部风箱8和顶部风箱7与电池包4的内部连通。低温气流通过进风通道进入每个电池包4的底部风箱8内，再从底部风箱8进入电池包4的内部，对电池包4内部的电芯43进行冷却并受热变为热气流。热气流比重较小，上升进入到顶部风箱7内，再从顶部风箱7进入到散热风道6排出储能集装箱1，完成对储能集装箱1的散热工作。
本发明通过采用自下而上的进气换热方式对电池包4内部的电芯43进行散热，低温气流的流动方向与热气流的流动方向一致，使得气流能够保持较高的流速，而流速越高，等量的气流对电池包4的冷却能力也越强，提高了换热效率和资源利用率。其次，本发明结构简单，几乎不额外增加储能集装箱1的重量，设计效果极佳。
如附图4和5所示，作为本发明的一种优选实施例，所述底部风箱8通过支进风风道31与进风风道3连通；所述顶部风箱7通过支散热风道71与散热风道6连通。
具体的，每列电池模组内堆摞的设有多件电池包4，每件电池包4的底部和顶部都设有底部风箱8和顶部风箱7，进而形成重复叠加的底部风箱-电池包-顶部风箱结构。底部风箱-电池包-顶部风箱结构内的底部风箱8均通过支进风风道31与顶部的进风风道3连通，散热风道6上设有散热风道进风口61，顶部风箱7均通过支散热风道71与一侧的散热风道6的连通。储能集装箱1工作时，进风通道内通入低温气流，低温气流经过支进风风道31进入底部风箱8。顶部风箱7内的热气流经过支散热风道71汇集到散热风道6，排出储能集装箱1，完成对储能集装箱1的散热工作。
作为本发明的一种优选实施例，所述底部风箱8和所述顶部风箱7上分别设有用于与电池包4内部连通的第一通孔81和第二通孔。
具体的，第一通孔81和第二通孔与电池包4紧密连接，确保进风通道内出来的低温气流全部流进电池包4用于换热降温，避免了风能的损失；同时，确保热气流全部进入顶部风箱7内，避免了部分热量积聚在电池模组内无法排出。
如附图6所示，作为本发明的一种优选实施例，所述第一通孔81的形状与电池包4内电芯43之间的间隙形状一致。
具体的，电池包4之所以难以散热，就是因为电池包4内部的电芯43紧密排列，低温气流流经电芯43时难以有效地穿过内部电芯43，使得电芯43周围的热量难以排出。本发明实施例通过使底部风箱8上第一通孔81的形状与电池包4内电芯43之间的间隙形状一致，这样就迫使低温气流只能从电芯43间隙穿过，而不能从别的空间穿过，从而将电芯43周围的热量强制带出。
如附图7所示，作为本发明的一种优选实施例，所述电池包4包括电池包上盖41、电芯上盖42、电芯43、电芯底座44和电池包外壳45；所述电芯底座44上具有与所述第一通孔81形状一致的第三通孔；所述电芯上盖42上设有与所述第二通孔形状一致的第四通孔。
具体的，由于电池包4的组成不仅包括其内部的电芯43，还包括保护电芯43的电池包上盖41、电芯上盖42、电芯底座44、电池包外壳45等。如附图7所示，电芯43位于电芯上盖42和电芯底座44之间，底部风箱8位于电芯底座44下方，上述结构均位于电池包上盖41和电池包外壳45所组成的空间内。顶部风箱7位于电池包上盖41的上方。为保证散热效果，电芯底座44上也应开设与第一通孔81形状一致的第三通孔，而电芯上盖42上则应设有与第二通孔形状一致的第四通孔。
如附图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述储能集装箱电池散热系统还包括用于向所述进风风道3吹风的吹风装置2。
具体的，本实施例通过吹风装置2向进风风道3内提供低温气流。吹风装置2与进风风道3连通，可以采用空调、冷风机等能够提供低温气流的装置。
如附图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述储能集装箱电池散热系统还包括用于引流散热风道6内的风的引流装置5。
具体的，本实施例通过增加引流装置5来将散热风道6内的热气流引流排出储能集装箱1。引流装置5设于散热风道6的出口处，可以采用引流风扇、引流风机等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种储能集装箱电池散热系统，包括储能集装箱、进风风道和散热风道，进风风道和散热风道与储能集装箱内的电池模组连通，其特征在于：
所述电池模组内的每一件电池包的底部均设有与电池包内部连通的底部风箱，顶部均设有与电池包内部连通的顶部风箱；
所述底部风箱与进风风道连通；所述顶部风箱与散热风道连通；
所述底部风箱通过支进风风道与进风风道连通；所述顶部风箱通过支散热风道与散热风道连通；
所述底部风箱和所述顶部风箱上分别设有用于与电池包内部连通的第一通孔和第二通孔；
所述第一通孔的形状与电池包内电芯之间的间隙形状一致；
所述电池包包括电池包上盖、电芯上盖、电芯、电芯底座和电池包外壳；所述电芯底座上具有与所述第一通孔形状一致的第三通孔；所述电芯上盖上设有与所述第二通孔形状一致的第四通孔。
2.根据权利要求1所述的一种储能集装箱电池散热系统，其特征在于，所述储能集装箱电池散热系统还包括用于向所述进风风道吹风的吹风装置。
3.根据权利要求1所述的一种储能集装箱电池散热系统，其特征在于，所述储能集装箱电池散热系统还包括用于引流散热风道内的风的引流装置。
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