CN113793999A - 一种新型储能集装箱热管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种新型储能集装箱热管理系统，用于向集装箱内作为储电设备使用的电箱提供散热功能，电箱内以多个电芯形成储电模块，所述热管理系统包括设于电箱内部的水冷管道；电箱底部的水冷管道形成对电芯的底面部位进行散热的第一散热结构；电箱内的电芯之间的水冷管道竖向设置形成对电芯侧壁部位进行散热的第二散热结构；所述第二散热结构内的水冷管道还延伸至电芯的母排处形成对母排散热的第三散热结构；所述热管理系统还包括安装于集装箱内冷却水路管网顶部处的温控设备，所述温控设备对集装箱内空气的温度和湿度进行调节以避免水路管道处形成冷凝水；本发明能高效地对储能电箱内的电芯散热，同时以围绕电芯的水冷管道网形成热屏蔽层。

Description

一种新型储能集装箱热管理系统
技术领域
本发明涉及散热技术领域，尤其是一种新型储能集装箱热管理系统。
背景技术
随着太阳能、风能等新能源的推广应用，储能技术也随之发展，而锂电池因为能量比较高、使用寿命长、额定电压高、具备高功率承受力、自放电率很低、重量轻、绿色环保以及生产基本不消耗水等优点，逐渐成为储能的主流产品。
通常情况下，储能集装箱内部都布置有热管理系统，用于电芯的热量散发，传统技术上采用如下方法：通过底部放置水冷板进行电芯底部散热。
但是，传统的方法存在如下缺点：散热效率低下。
发明内容
本发明提出一种新型储能集装箱热管理系统，能高效地对储能电箱内的电芯散热，同时以围绕电芯的水冷管道网形成热屏蔽层。
本发明采用以下技术方案。
一种新型储能集装箱热管理系统，用于向集装箱内作为储电设备使用的电箱提供散热功能，电箱内以多个电芯形成储电模块，所述热管理系统包括设于电箱内部的水冷管道；电箱底部的水冷管道形成对电芯的底面部位进行散热的第一散热结构；电箱内的电芯之间的水冷管道竖向设置形成对电芯侧壁部位进行散热的第二散热结构；所述第二散热结构内的水冷管道还延伸至电芯的母排处形成对母排散热的第三散热结构；
所述集装箱箱内的多个电箱纵向堆叠形成储电设备的电池簇（12），各电箱的水冷管道引出的水冷管支路（14）形成与水冷系统（10）相通的冷却水路管网；
所述热管理系统还包括安装于集装箱内冷却水路管网顶部处的温控设备（11），所述温控设备对集装箱内空气的温度和湿度进行调节以避免水路管道处形成冷凝水。
所述母排位于电芯顶部；所述第二散热结构内的水冷管道穿过电芯所在部位后水平延伸形成水平向管网，所述水平向管网经导热介质与母排接触，形成对母排散热的第三散热结构。
所述第一散热结构与电芯底面部位之间、第二散热结构与电芯侧壁部位之间均设有导热介质。
所述电芯竖向地安装于电箱内，电芯的顶面朝向电箱顶部；电芯侧壁的散热面积大于电芯底面的散热面积，也大于电芯顶面的散热面积。
所述水冷管道通过分设于电箱底部两侧处的进水口、出水口与水冷系统相连。
所述第一散热结构、第二散热结构、第三散热结构内的水冷管道连通，第一散热结构的水平向水冷管道经过两个电芯之间时分出位于电芯之间的上升管路形成第二散热结构；第二散热结构的上升管路到达电芯顶部时分散出水平向管网形成第三散热结构。
当电芯工作时，设于电箱外部的水冷系统向第一散热结构、第二散热结构、第三散热结构内的水冷管道内注入流动冷水，以使热管理系统同时对电芯的底面、侧壁和顶部散热。
所述水冷系统对集装箱内冷却水路管网中的水提供冷量以形成可对电池簇散热的冷水。
各电箱的水冷管道引出的水冷管支路（14）并联形成与水冷系统相通的水冷管总路（13），使冷却水路管网对各电箱供应冷水的流量相同以维持电池簇的温度一致性。
所述水冷系统在集装箱处的部件固定于集装箱门板处，所述温控设备安装于集装箱顶部。
传统的水冷散热结构采用底部放置水冷板进行散热，但由于电芯底部的面积占比很小，导致散热效果较差，影响电芯的寿命；而本发明通过对电箱内的水冷管道进行有针对性的布设，形成对电芯的包围结构，因此能在电芯工作时，同时对电芯的顶面、底面和侧面进行散热，提升了散热效率，同时水冷管道对电芯的围绕也形成了热屏蔽层，能减少电芯热量在电箱内的热辐射，使得电箱整体温度可控，相邻电箱之间不易因热辐射而相互影响，有利于多个电箱的组合堆叠工作模式。
本发明中，水冷管支路通过并联的方式与水冷管总路相连接，可保证每个电箱的流量一致，使得电池簇温度一致性较好。
传统技术下，水冷设备运行时，集装箱内的热空气与水冷管路较冷的表面接触，极易形成冷凝水，引起电池簇电路失效，而本发明在水冷管路顶部安装温控设备，控制集装箱内空气的温度与湿度，能有效去除在水冷管路表面形成的冷凝水，提升储电设备的运行可靠性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
附图1是本发明的电箱内部示意图；
附图2是本发明的集装箱内电池簇处的示意图；
图中：1-进水口；2-第一散热结构；3-出水口；4-导热介质；5-第三散热结构；6-第二散热结构；7-电箱；8-电芯；9-母排；10-水冷系统；11-温控设备；12-电池簇；13-水冷管总路；14-水冷管支路。
具体实施方式
如图所示，一种新型储能集装箱热管理系统，用于向集装箱内作为储电设备使用的电箱提供散热功能，电箱7内以多个电芯8形成储电模块，所述热管理系统包括设于电箱内部的水冷管道；电箱底部的水冷管道形成对电芯的底面部位进行散热的第一散热结构1；电箱内的电芯之间的水冷管道竖向设置形成对电芯侧壁部位进行散热的第二散热结构；所述第二散热结构6内的水冷管道还延伸至电芯的母排9处形成对母排散热的第三散热结构5；
所述集装箱箱内的多个电箱纵向堆叠形成储电设备的电池簇12，各电箱的水冷管道引出的水冷管支路14形成与水冷系统10相通的冷却水路管网；
所述热管理系统还包括安装于集装箱内冷却水路管网顶部处的温控设备11，所述温控设备对集装箱内空气的温度和湿度进行调节以避免水路管道处形成冷凝水。
所述母排位于电芯顶部；所述第二散热结构内的水冷管道穿过电芯所在部位后水平延伸形成水平向管网，所述水平向管网经导热介质与母排接触，形成对母排散热的第三散热结构。
所述第一散热结构与电芯底面部位之间、第二散热结构与电芯侧壁部位之间均设有导热介质4。
所述电芯竖向地安装于电箱内，电芯的顶面朝向电箱顶部；电芯侧壁的散热面积大于电芯底面的散热面积，也大于电芯顶面的散热面积。
所述水冷管道通过分设于电箱底部两侧处的进水口1、出水口3与水冷系统相连。
所述第一散热结构、第二散热结构、第三散热结构内的水冷管道连通，第一散热结构的水平向水冷管道经过两个电芯之间时分出位于电芯之间的上升管路形成第二散热结构；第二散热结构的上升管路到达电芯顶部时分散出水平向管网形成第三散热结构。
当电芯工作时，设于电箱外部的水冷系统向第一散热结构、第二散热结构、第三散热结构内的水冷管道内注入流动冷水，以使热管理系统同时对电芯的底面、侧壁和顶部散热。
所述水冷系统对集装箱内冷却水路管网中的水提供冷量以形成可对电池簇散热的冷水。
各电箱的水冷管道引出的水冷管支路14并联形成与水冷系统相通的水冷管总路13，使冷却水路管网对各电箱供应冷水的流量相同以维持电池簇的温度一致性。
所述水冷系统在集装箱处的部件固定于集装箱门板处，所述温控设备安装于集装箱顶部。
本例中，温控设备工作时，可通过内置的通风设备排出集装箱内的湿热空气来减少冷凝水，也可通过监控冷却水路管网的温度，控制冷却系统中冷却水的温度来防水管壁温度过低，以此来减少冷凝水的产生。
本例中，各水冷管支路的管径相同。

Claims (10)

1.一种新型储能集装箱热管理系统，用于向集装箱内作为储电设备使用的电箱提供散热功能，电箱内以多个电芯形成储电模块，其特征在于：所述热管理系统包括设于电箱内部的水冷管道；电箱底部的水冷管道形成对电芯的底面部位进行散热的第一散热结构；电箱内的电芯之间的水冷管道竖向设置形成对电芯侧壁部位进行散热的第二散热结构；所述第二散热结构内的水冷管道还延伸至电芯的母排处形成对母排散热的第三散热结构；
所述集装箱箱内的多个电箱纵向堆叠形成储电设备的电池簇（12），各电箱的水冷管道引出的水冷管支路（14）形成与水冷系统（10）相通的冷却水路管网；
所述热管理系统还包括安装于集装箱内冷却水路管网顶部处的温控设备（11），所述温控设备对集装箱内空气的温度和湿度进行调节以避免水路管道处形成冷凝水。
2.根据权利要求1所述的一种新型储能集装箱热管理系统，其特征在于：所述母排位于电芯顶部；所述第二散热结构内的水冷管道穿过电芯所在部位后水平延伸形成水平向管网，所述水平向管网经导热介质与母排接触，形成对母排散热的第三散热结构。
3.根据权利要求1所述的一种新型储能集装箱热管理系统，其特征在于：所述第一散热结构与电芯底面部位之间、第二散热结构与电芯侧壁部位之间均设有导热介质。
4.根据权利要求1所述的一种新型储能集装箱热管理系统，其特征在于：所述电芯竖向地安装于电箱内，电芯的顶面朝向电箱顶部；电芯侧壁的散热面积大于电芯底面的散热面积，也大于电芯顶面的散热面积。
5.根据权利要求1所述的一种新型储能集装箱热管理系统，其特征在于：所述水冷管道通过分设于电箱底部两侧处的进水口、出水口与水冷系统相连。
6.根据权利要求5所述的一种新型储能集装箱热管理系统，其特征在于：所述第一散热结构、第二散热结构、第三散热结构内的水冷管道连通，第一散热结构的水平向水冷管道经过两个电芯之间时分出位于电芯之间的上升管路形成第二散热结构；第二散热结构的上升管路到达电芯顶部时分散出水平向管网形成第三散热结构。
7.根据权利要求6所述的一种新型储能集装箱热管理系统，其特征在于：当电芯工作时，设于电箱外部的水冷系统向第一散热结构、第二散热结构、第三散热结构内的水冷管道内注入流动冷水，以使热管理系统同时对电芯的底面、侧壁和顶部散热。
8.根据权利要求1所述的一种新型储能集装箱热管理系统，其特征在于：所述水冷系统对集装箱内冷却水路管网中的水提供冷量以形成可对电池簇散热的冷水。
9.根据权利要求1所述的一种新型储能集装箱热管理系统，其特征在于：各电箱的水冷管道引出的水冷管支路（14）并联形成与水冷系统相通的水冷管总路（13），使冷却水路管网对各电箱供应冷水的流量相同以维持电池簇的温度一致性。
10.根据权利要求1所述的一种新型储能集装箱热管理系统，其特征在于：所述水冷系统在集装箱处的部件固定于集装箱门板处，所述温控设备安装于集装箱顶部。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024043645A1 (ko) * 2022-08-25 2024-02-29 주식회사 엘지에너지솔루션 유체 수송 배관

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101145059A (zh) * 2007-11-01 2008-03-19 上海交通大学 动力锂电池组温度控制装置
CN205985266U (zh) * 2016-08-23 2017-02-22 浙江金开来新能源科技有限公司 一种具有冷却功能的锂电池
CN206301914U (zh) * 2016-11-25 2017-07-04 江西迪比科股份有限公司 一种集水冷散热与加热一体的新能源动力电池
CN108258162A (zh) * 2018-01-04 2018-07-06 重庆金康新能源汽车有限公司 新能源汽车电池包散热装置
CN208078135U (zh) * 2017-12-29 2018-11-09 桑德集团有限公司 一种电芯侧放式电池模组
CN109638378A (zh) * 2018-11-15 2019-04-16 江苏科技大学 一种新能源汽车电池动力系统的热管理装置
CN109830779A (zh) * 2019-02-25 2019-05-31 吉林大学 一种实现电池单体均衡冷却或加热的电池热管理系统
CN110120568A (zh) * 2019-05-27 2019-08-13 山东建筑大学 一种低能耗利用温差发电的动力电池散热保温系统及应用
CN110289460A (zh) * 2019-05-13 2019-09-27 江苏大学 一种动力电池热管理系统
KR102176097B1 (ko) * 2020-05-07 2020-11-10 김태균 냉각수단을 구비한 에너지 저장시스템
CN212085172U (zh) * 2020-04-21 2020-12-04 重庆金康动力新能源有限公司 一种电池包
CN112397810A (zh) * 2020-11-18 2021-02-23 新风光电子科技股份有限公司 一种消防与散热一体的储能系统
CN112952250A (zh) * 2021-01-27 2021-06-11 龙口市动力油管有限公司 一种电池用换热模块、系统及能源电池和新能源汽车
CN213642915U (zh) * 2020-08-27 2021-07-09 比亚迪股份有限公司 一种用于储能集装箱的消防系统及储能集装箱

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101145059A (zh) * 2007-11-01 2008-03-19 上海交通大学 动力锂电池组温度控制装置
CN205985266U (zh) * 2016-08-23 2017-02-22 浙江金开来新能源科技有限公司 一种具有冷却功能的锂电池
CN206301914U (zh) * 2016-11-25 2017-07-04 江西迪比科股份有限公司 一种集水冷散热与加热一体的新能源动力电池
CN208078135U (zh) * 2017-12-29 2018-11-09 桑德集团有限公司 一种电芯侧放式电池模组
CN108258162A (zh) * 2018-01-04 2018-07-06 重庆金康新能源汽车有限公司 新能源汽车电池包散热装置
CN109638378A (zh) * 2018-11-15 2019-04-16 江苏科技大学 一种新能源汽车电池动力系统的热管理装置
CN109830779A (zh) * 2019-02-25 2019-05-31 吉林大学 一种实现电池单体均衡冷却或加热的电池热管理系统
CN110289460A (zh) * 2019-05-13 2019-09-27 江苏大学 一种动力电池热管理系统
CN110120568A (zh) * 2019-05-27 2019-08-13 山东建筑大学 一种低能耗利用温差发电的动力电池散热保温系统及应用
CN212085172U (zh) * 2020-04-21 2020-12-04 重庆金康动力新能源有限公司 一种电池包
KR102176097B1 (ko) * 2020-05-07 2020-11-10 김태균 냉각수단을 구비한 에너지 저장시스템
CN213642915U (zh) * 2020-08-27 2021-07-09 比亚迪股份有限公司 一种用于储能集装箱的消防系统及储能集装箱
CN112397810A (zh) * 2020-11-18 2021-02-23 新风光电子科技股份有限公司 一种消防与散热一体的储能系统
CN112952250A (zh) * 2021-01-27 2021-06-11 龙口市动力油管有限公司 一种电池用换热模块、系统及能源电池和新能源汽车

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024043645A1 (ko) * 2022-08-25 2024-02-29 주식회사 엘지에너지솔루션 유체 수송 배관

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