CN113419573B - 火储联合的锂电池恒温控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种火储联合的锂电池恒温控制系统，包括凝汽装置、水动力装置和锂电池温控装置，锂电池温控装置包括换热通道、与换热通道接触设置的锂电池槽以及设置在换热通道的出口的第一控制阀，锂电池槽用于容纳锂电池；凝汽装置与水动力装置连接，水动力装置与换热通道的入口连接；凝汽装置用于在换热通道内形成真空，并将水通过水动力装置输送到换热通道内；第一控制阀用于对换热通道内的压力进行调节，以使换热通道内的压力处于在预设压力范围内，预设压力范围低于换热通道的外界压力，且预设压力范围对应于预设饱和温度范围。本申请可以对锂电池进行吸热或放热，使锂电池处于安全温度范围内，避免温度过低或过高，从而延长寿命或减少安全隐患。

Description

火储联合的锂电池恒温控制系统

技术领域

本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种火储联合的锂电池恒温控制系统。

背景技术

锂电池具有比能量高、循环性好、无记忆效应和绿色环保等优点，是目前最具发展前景的化学电池。然而，当锂电池进行串并联后成组运行时，因其自身特性受温度影响较明显，故锂电池的温度控制越来越受到关注。例如，在冬季，外界环境温度较低，有可能造成锂电池的内部温度过低，导致析锂现象，从而降低锂电池的寿命。再例如，在夏季，外界环境温度较高，若锂电池内部散热冷却不及时，会造成锂电池的内部温度过高，导致电池发生热失控，引发电池内部原料分解，对整个锂电池组的安全产生威胁。因此，将锂电池温度控制在合适范围内对锂电池的使用寿命和安全性都具有重要意义。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种火储联合的锂电池恒温控制系统。

本申请提供了一种火储联合的锂电池恒温控制系统，包括凝汽装置、水动力装置和锂电池温控装置，其中：

所述锂电池温控装置包括换热通道、与所述换热通道接触设置的锂电池槽以及设置在所述换热通道的出口的第一控制阀，所述锂电池槽用于容纳锂电池；

所述凝汽装置与所述水动力装置连接，所述水动力装置与所述换热通道的入口连接；所述凝汽装置用于在所述换热通道内形成真空，并将水通过所述水动力装置输送到所述换热通道内；

所述第一控制阀用于对所述换热通道内的压力进行调节，以使所述换热通道内的压力处于在预设压力范围内，所述预设压力范围低于所述换热通道的外界压力，且所述预设压力范围对应于预设饱和温度范围。

本实施例提供的火储联合的锂电池恒温控制系统，凝汽装置在换热通道内形成真空，当水进入换热通道时，由于压力差，水会汽化，当水蒸气与锂电池换热之后，经过第一控制阀排出。当通过调节第一控制阀的开度对换热通道内的压力进行调节时，换热通道内的饱和温度也会发生变化，对锂电池进行吸热或放热，从而使锂电池处于安全温度范围内，避免温度过低，延长锂电池的寿命，也避免温度过高，尽量减少高温带来安全隐患。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种火储联合的锂电池恒温控制系统的结构框图；

图2为本申请提供的一种锂电池温控装置的结构示意图；

图3为在发电厂场景中火储联合的温控系统的结构框图。

附图标记：100-凝气装置；200-水动力装置；300-锂电池温控装置；301-温度控制器；302-第二执行机构；303-第一执行机构；F1、F2、F3-第二控制阀；F4、F5、F6-第一控制阀；G1、G2、G3-喷嘴；I-锂电池槽；D1、D2、D3、D4、D5、D6-锂电池；H1、H2、H3、H4、H5、H6-温度传感器；E1、E2-保温层；A1、A2、A3-通道；B1、B2、B3、B4-换热面；C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8-导热介质；404-锅炉；402-高压加热器；403-低压加热器；401-给水泵；405-汽轮机。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请提供一种火储联合的锂电池恒温控制系统，如图1所示，该系统包括：凝汽装置100、水动力装置200和锂电池温控装置300，其中：

所述锂电池温控装置300包括换热通道、与所述换热通道接触设置的锂电池槽以及设置在所述换热通道的出口的第一控制阀，所述锂电池槽用于容纳锂电池；

所述凝汽装置100与所述水动力装置200连接，所述水动力装置200与所述换热通道的入口连接；所述凝汽装置100用于在所述换热通道内形成真空，并将水通过所述水动力装置200输送到所述换热通道内；

所述第一控制阀用于对所述换热通道内的压力进行调节，以使所述换热通道内的压力处于在预设压力范围内，所述预设压力范围低于所述换热通道的外界压力，且所述预设压力范围对应于预设饱和温度范围。

可理解的是，上述凝汽装置100可以为凝汽器，凝汽器除了能够将进入凝汽器的水蒸气凝结成水之外，还能建立真空以及维持真空。

可理解的是，上述水动力装置200可以为凝结水泵，水动力装置200能够为凝结水进入锂电池温控装置300提供动力，也就是说，凝汽装置100凝结的水只有在水动力装置200的驱动下才能进入锂电池温控装置300。

可理解的是，锂电池槽用于容纳锂电池，在实际场景中，可以设置多个成矩阵排列的锂电池槽，这样可以容纳多个锂电池，形成锂电池组。例如，在图2中，设置了六个锂电池槽I以及锂电池D1、D2、D3、D4、D5、D6。

可理解的是，凝汽装置100在换热通道内形成真空，且换热通道内形成真空后的压力小于外界压力。当第一控制阀的开度不变时，换热通道内的压力能保持在固定值。当水进入换热通道时，由于压力差，水会汽化，所以在换热通道内凝结水的存在形式是水蒸气。当水蒸气与锂电池换热之后，经过第一控制阀排出。在每一个换热通道的出口都设置一个第一控制阀，例如，在图2中，设置了第一控制阀F4、F5、F6。

可理解的是，当在换热通道内充满水蒸气时，第一控制阀的开度变大时，换热通道内的压力会变小；第一控制阀的开度变小时，换热通道内的压力会变大。所以通过控制第一控制阀的开度，可以对换热通道的压力进行调节。

可理解的是，凝气装置100在换热通道内形成真空后，换热通道内的压力为5Kpa，对应的换热通道内的饱和温度为33℃；当换热通道内的压力为15kpa时，对应的换热通道内的饱和温度为54℃。而锂电池的安全工作范围为-30℃～55℃，因此凝气装置100建立的真空压力需低于15kpa。一般情况下凝气装置100在换热通道内建立的真空的压力为4～5kpa，所以换热通道内的饱和温度能够在锂电池的安全工作范围内。

其中，饱和温度是指水和水蒸气处于动态平衡状态，即饱和状态时所具有的温度。饱和状态时，水和水蒸气的温度相等。饱和温度一定时，对应的压力也一定；反之，压力一定时，对应的饱和温度也一定，压力也可以称为饱和压力。

可理解的是，当通过调节第一控制阀的开度对换热通道内的压力进行调节时，换热通道内的压力也应处于在预设压力范围内，预设压力范围中的最大值不能大于15kpa，最小值也不能低于饱和温度-30℃对应的压力，也就是说，所述预设压力范围对应于预设饱和温度范围，预设饱和温度范围为锂电池的安全温度范围。而且，预设压力范围低于所述换热通道的外界压力，这样凝结水进入换热通道之后才能气化成水蒸气。也就是说，通过第一控制阀的开度调节，可以间接实现对换热通道内的水蒸气的温度进行调节，使其处于安全温度范围内。

举例来说，在夏天，外界环境温度较高时，而锂电池经过长时间工作温度也比较高，换热通道内的水蒸气吸收锂电池的热量并排出，将热量带走，从而实现对锂电池的降温，以提高锂电池的安全性。在冬季，锂电池的温度较低时，换热通道内的水蒸气将热量传递给锂电池，提高锂电池的温度，以免温度过低影响锂电池的使用寿命。

在具体实施时，为了实现对第一控制阀的自动控制，本申请提供的系统还可以包括调节装置。如图2所示，所述调节装置可以包括温度传感器H1、H2、H3、H4、H5、H6，还包括与所述温度传感器连接的温度控制器301以及与所述温度控制器301连接的第一执行机构303；其中：

所述温度传感器H1、H2、H3、H4、H5、H6设置在所述锂电池槽I内，用于检测所述锂电池的温度，并将检测到的温度传递给所述温度控制器301；

所述温度控制器301用于根据所述检测到的温度与所述预设饱和温度范围生成控制指令，并发送给所述第一执行机构303；

所述第一执行机构303与所述第一控制阀F4、F5、F6连接，用于根据所述控制指令调节所述第一控制阀F4、F5、F6的开度。

实际场景中，可以在每一个锂电池上设置一个温度传感器，进而检测每一个锂电池的温度，进而将检测到的温度传递给温度控制器301，温度传感器根据各个温度传感器发送来的温度可以知道锂电池的平均温度，如果锂电池的平均温度较高，则生成一个相应的控制指令，第一执行机构303根据这个控制指令来控制第一控制阀的开度变大。当第一控制阀的开度变大后，换热通道内的压力变小，这样换热通道内水蒸气的饱和温度就会下降，温度下降的水蒸气会吸收锂电池的热量，从而使锂电池的温度下降。如果锂电池的平均温度较低，则生成一个相应的控制执行，执行结构根据这个控制指令控制第一控制阀的开度变小，当第一控制阀的开度变小后，换热通道内的压力变大，换热通道内水蒸气的饱和温度就会升高，这样换热通道内的水蒸气就会将热量传递给锂电池，从而提高锂电池的温度。通过调节装置，可以实现第一控制阀的开度的自动调节。

在具体实施时，锂电池温控装置300还可以包括设置在所述水动力装置200和所述换热通道的入口之间的第二控制阀F1、F2、F3，所述第二控制阀F1、F2、F3用于控制进入所述换热通道的水量。

可理解的是，在换热通道的入口和水动力装置200之间设置第二控制阀，可以控制进入换热通道的水量。例如，第二控制阀的开度变小，进入换热通道的水量也变小；第二控制阀的开度变大，进入换热通道的水量也变大。当进入换热通道内的水较多时，吸收锂电池更多的热量，也给锂电池传递更多的热量。当进入换热通道内的水较少时，吸收锂电池的热量较少，也传递给锂电池较少的热量。通过进入换热通道内的水量，也可以对换热通道内水蒸气的温度进行调节。

在具体实施时，如图2所示，为了实现对第二控制阀的自动控制，所述调节装置还可以包括第二执行机构302，第二执行机构302分别与所述温度控制器301和所述第二控制器F1、F2、F3连接，用于根据所述控制指令调节所述第二控制阀F1、F2、F3的开度。

例如，当锂电池的温度过高时，温度控制器301通过第一执行机构303将第一控制阀F4、F5、F6的开度增大，减少换热通道内的压力，从而降低换热通道内水蒸气的温度；同时，温度控制器301通过第二执行机构302将第二控制阀F1、F2、F3的开度增大，换热通道内水蒸气增多，这样较多的水蒸气也可以带走锂电池更多的热量，从而使锂电池的温度快速下降。

在具体实施时，由于换热通道内外的压差，水进入换热通道之后会汽化。为了便于汽化，如图2所示，锂电池温控装置300还可以包括设置在所述第二控制阀F1、F2、F3与所述换热通道的入口之间的喷嘴G1、G2、G3，所述喷嘴G1、G2、G3用于将通过所述第二控制阀F1、F2、F3的水进行雾化。也就是说，先将胫骨第二控制阀F1、F2、F3的水进行雾化，形成小水滴，然后将小水滴送入换热通道内，可以实现更加彻底的汽化。

在具体实施时，如图2所示，换热通道可以包括通道A1、A2、A3和换热面B1、B2、B3、B4，所述换热面B1、B2、B3、B4铺设在所述通道A1、A2、A3的第一面上，所述通道A1、A2、A3的第一面为与所述锂电池槽I的邻接面。由于换热面设置在通道的第一面上，因此换热面为换热通道与锂电池槽I的接触面。由于换热面B1、B2、B3、B4的换热率比较高，能够实现热量的快速交换。

在具体实施时，如图2所示，为了增加锂电池和换热通道的换热率，锂电池温控装置300还可以包括导热介质C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8，导热介质C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8填充在锂电池槽I与换热面B1、B2、B3、B4之间。导热介质填充在换热面和锂电池槽I的空隙之间，这样导热介质在换热面和锂电池之间传导热量，提高换热率。

在具体实施时，如图2所示，为了尽量减少换热通道内的热量与外界空气交换热量，减少热量损失，换热通道还可以包括保温层E1、E2，所述保温层E1、E2铺设在所述通道外壁的第二面上，所述第二面为所述通道的所述第一面之外的面。

可理解的是，第二面为通道与锂电池的非接触面，因此换热通道不会通过第二面与锂电池交换热量，但是会通过第二面与外界交换热量，例如，向外界散热，这部分热量会浪费，为了减少浪费，在第二面上设置保温层，可以减少热量的散失。

在具体实施时，换热通道的出口可以与凝汽装置100连接，第一控制阀设置在所述换热通道的出口与所述凝汽装置100之间。也就是说，从第一控制阀排出的水蒸气会回到凝汽装置100中，凝气装置100会对水蒸气进行冷凝，凝结水会再次通过水动力装置200进入锂电池温控装置300中，充分回收利用水资源，避免浪费。

在一个实际场景中，如图3所示，可以将本申请提供的火储联合的锂电池恒温控制系统应用在发电厂，形成火储联合的温控系统。在图3中，凝气装置100将凝结水通过水动力装置200传输给锂电池温控装置300，锂电池温控装置300排出的水返回给凝汽装置100。另一部分凝结水经过给水泵401传输给锅炉404，为了减少凝结水与锅炉404内水蒸气的温差，可以设置加热器(例如，高温加热器402、低温加热器403)，凝结水经过加热器加热后，温度升高，温度升高的水经过锅炉404加热后，称为水蒸气，水蒸气进入汽轮机405，汽轮机405将水蒸气的热能转化为机械能，进而利用机械能发电。未转化为机械能的水蒸气进入凝气装置100，在凝气装置100中凝结为水。

本申请提供的火储联合的锂电池恒温控制系统，凝汽装置在换热通道内形成真空，当水进入换热通道时，由于压力差，水会汽化，当水蒸气与锂电池换热之后，经过第一控制阀排出。当通过调节第一控制阀的开度对换热通道内的压力进行调节时，换热通道内的饱和温度也会发生变化，对锂电池进行吸热或放热，从而使锂电池处于安全温度范围内，避免温度过低，影响寿命，也避免温度过高，带来安全隐患。

需要说明的是，在本文中，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过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，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过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种火储联合的锂电池恒温控制系统，其特征在于，包括凝汽装置、水动力装置和锂电池温控装置，其中：

所述锂电池温控装置包括换热通道、与所述换热通道接触设置的锂电池槽以及设置在所述换热通道的出口的第一控制阀，所述锂电池槽用于容纳锂电池；所述换热通道的出口与所述凝汽装置连接，所述第一控制阀设置在所述换热通道的出口与所述凝汽装置之间；

所述凝汽装置与所述水动力装置连接，所述水动力装置与所述换热通道的入口连接；所述凝汽装置用于在所述换热通道内形成真空，并将水通过所述水动力装置输送到所述换热通道内；

所述第一控制阀用于对所述换热通道内的压力进行调节，以使所述换热通道内的压力处于在预设压力范围内，实现对换热通道内水蒸气的温度进行调节，使其处于安全温度范围内；

所述预设压力范围低于所述换热通道的外界压力，以使凝结水进入换热通道之后气化成水蒸气；且所述预设压力范围对应于预设饱和温度范围；

所述锂电池温控装置还包括设置在所述水动力装置和所述换热通道的入口之间的第二控制阀，所述第二控制阀用于控制进入所述换热通道的水量，进而对换热通道内水蒸气的温度进行调节；

所述锂电池温控装置还包括设置在所述第二控制阀与所述换热通道的入口之间的喷嘴，所述喷嘴用于将通过所述第二控制阀的水进行雾化。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括调节装置，所述调节装置包括温度传感器、与所述温度传感器连接的温度控制器以及与所述温度控制器连接的第一执行机构；其中：

所述温度传感器设置在所述锂电池槽内，用于检测所述锂电池的温度，并将检测到的温度传递给所述温度控制器；

所述温度控制器用于根据所述检测到的温度与所述预设饱和温度范围生成控制指令，并发送给所述第一执行机构；

所述第一执行机构与所述第一控制阀连接，用于根据所述控制指令调节所述第一控制阀的开度。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述调节装置还包括第二执行机构，所述第二执行机构分别与所述温度控制器和第二控制器连接，用于根据所述控制指令调节所述第二控制阀的开度。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换热通道包括通道和换热面，所述换热面铺设在所述通道外壁的第一面上，所述通道的第一面为与所述锂电池槽的邻接面。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述换热通道还包括保温层，所述保温层铺设在所述通道外壁的第二面上，所述第二面为所述通道的所述第一面之外的面。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述锂电池温控装置还包括导热介质，所述导热介质填充在所述锂电池槽与所述换热面之间。

Images