CN114530653A - 一种船舶用动力电池冷却系统及船舶 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种船舶用动力电池冷却系统及船舶，该船舶用动力电池冷却系统包括冷却单元和泵组单元，所述冷却单元内灌注有一级换热介质，所述冷却单元包括蒸发器、冷凝器和一级换热器，所述蒸发器、冷凝器和一级换热器通过管道连通，形成闭环循环；所述泵组单元内灌注有二级换热介质，所述泵组单元包括二级换热器，所述一级换热器和所述二级换热器相互靠近，从而使一级换热器和二级换热器实现换热，所述一级换热介质的冰点高于所述二级换热介质的冰点；该船舶用动力电池冷却系统及船舶能够给动力电池有效降温，使动力电池保持在合适的温度，保证动力电池的安全性及其使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及船舶制造领域，特别涉及一种船舶用动力电池冷却系统及船舶。
背景技术
到目前为止，世界上的各型船舶都很少会采用电池作为船舶的动力，因此动力电池在船舶上的应用较少。但是随着科技的发展，电池技术也不断的升级和优化，越来越多的领域开始尝试着将电池作为设备的主动力。
但是船用动力电池组体积庞大，数量较多，使用中会产生大量的热量并扩散到安装处所的空气中，如何将这些热量安全的带走直接影响了船用动力电池的未来发展。
已知的在船舶上使用的动力电池组，一般数量少，体积小，并且都是用风冷技术给电池组降温，电池组还必须安装在独立空间中，比如独立的集装箱中，通过独立风机或者空调等来达到冷却的目的。目前已知的项目，基本都是采用风冷技术对电池系统及元器件进行冷却，而对吨位较大的船舶来说，这个数量级的电池组风冷很难达到要求。
动力电池如果数量大，那对其存储的要求也就较高，环境温度要求是-10℃到28℃。用传统的风冷无法将电池组使用时产生的热量带走，这些热量会扩散到存储的房间内，那么房间内的温度很难维持在28℃以下，经过评估，即使增加更多的空调或者风机也不一定可以满足温度要求，并且会大大增加船舶的建造成本。
对于动力电池组数量庞大的船舶，用空调或者风机根本无法达到快速冷却的要求，所以无法满足电池组的安全，保证电池组的使用寿命。
发明内容
基于此，有必要提供一种用于大吨位电动船舶的船舶用动力电池冷却系统及船舶，其能够将大吨位船舶的电池保持到合适的温度。
为解决上述技术问题，本发明提供一种船舶用动力电池冷却系统，包括冷却单元和泵组单元，所述冷却单元内灌注有一级换热介质，所述冷却单元包括蒸发器和冷凝器，所述蒸发器和冷凝器通过管道连通，形成闭环循环；所述泵组单元内灌注有二级换热介质，所述泵组单元包括二级换热器，所述蒸发器和所述二级换热器相互靠近，从而使所述蒸发器和所述二级换热器实现换热。
优选地，所述冷却单元还包括压缩机和膨胀阀，所述蒸发器的出口与所述压缩机的入口相连通，所述压缩机的出口与所述冷凝器的入口相连通；所述冷凝器的出口与所述膨胀阀的入口相连通，所述膨胀阀的出口与所述蒸发器的入口相连通。
优选地，所述二级换热器上连接有进液管和出液管，所述进液管和所述出液管用于与外部的动力电池相连接。
优选地，所述进液管和/或所述出液管上设置有水泵，使所述二级换热介质循环流动。
优选地，还包括控制机构，所述冷却单元和泵组单元皆与所述控制机构电性连接，控制机构通过ModBus通讯协议控制所述冷却单元和泵组单元。
优选地，所述二级换热器上设置有进液口和出液口，所述进液口和所述出液口内设置有压力变送器和/或流量计，所述控制机构包括报警器，所述压力变送器、流量计和报警器也与所述控制机构电性连接；当压力变送器和流量计其中的一个小于设定值时，报警器报警。
优选地，所述一级换热介质为15％-25％的乙二醇水溶液，所述二级换热介质为30％-60％的乙二醇水溶液。
本发明还提供一种船舶，包括船舶本体及上述任一项所述的船舶用动力电池冷却系统，所述船舶上装有动力电池，所述动力电池上设置有冷却入口和冷却出口，所述二级换热器与所述冷却入口和冷却出口相连通。
优选地，所述船舶上设置有空腔和轮机舱，所述动力电池位于所述空舱内，所述冷却系统位于所述轮机舱内，所述空舱与所述轮机舱之间设置有舱壁。
优选地，该船舶还包括淡水冷却系统，所述淡水冷却系统与所述冷却单元连接，用于给所述冷却单元降温。
使用本发明的技术可以减少了风机和空调的数量，减少了船舶的建造成本，且能够使大吨位船舶的电池保持到合适的温度，保证电池组的安全各电池组的使用寿命；另外，采用两级换热器减少了人员维护和系统维护的步骤，船员只要根据系统报警或者指示，就可以定期检查冷却液的浓度，从而进行加注。
附图说明
通过附图中所示的本发明优选实施例更具体说明，本发明上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明的船舶用动力电池冷却系统的结构示意图。
图中：1、蒸发器；2、冷凝器；3、压缩机；4、膨胀阀；5、管道；51、水泵；6、二级换热器；61、进液管；62、出液管；7、动力电池。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参考图1，本发明提供一种船舶用动力电池冷却系统，包括冷却单元和泵组单元，冷却单元内灌注有一级换热介质，一级换热介质需要使用热交换好的介质。冷却单元包括蒸发器1和冷凝器2，蒸发器1和冷凝器2通过管道连通，形成闭环循环，一级换热介质在蒸发器吸热蒸发，在冷凝器2放热冷凝，从而将蒸发器附近的热量传送至冷凝器2附近，从而降低蒸发器周侧的温度，原理与空调制冷原理相同，不再赘述。泵组单元内灌注有二级换热介质，泵组单元包括二级换热器6，蒸发器1和二级换热器6相互靠近，从而使蒸发器1和二级换热器6实现换热。具体地，二级换热器6为板式容器，或者，二级换热器6皆为弯曲的换热管。
在优选实施例中，冷却单元还包括压缩机3和膨胀阀4，蒸发器1的出口与压缩机3的入口相连通，压缩机3的出口与冷凝器2的入口相连通；冷凝器2的出口与膨胀阀4的入口相连通，膨胀阀4的出口与蒸发器1的入口相连通，可以提高一级换热介质的吸热放热效率。
在优选实施例中，二级换热器6上连接有进液管61和出液管62，进液管61和出液管62用于与外部的动力电池7相连接。通过一级换热器5和二级换热器6换热，将二级换热介质的温度降低，二级换热介质从出液管62流出，进入至动力电池7内，吸收动力电池7的热量，然后再从进液管61进入至二级换热器6，在二级换热器6内再次与一级换热器5进行热交换，依次循环，可以给动力电池7有效降温。
在优选实施例中，进液管61和/或出液管62上设置有水泵51，使二级换热介质循环流动，保证二级换热介质从出液管62流出，并从进液管61流入至二级换热器6内。
在优选实施例中，该冷却系统还包括控制机构，冷却单元和泵组单元皆与控制机构电性连接，控制机构通过ModBus通讯协议控制冷却单元和泵组单元，可以实现自动控制。
在优选实施例中，二级换热器6上设置有进液口和出液口，进液口和出液口内设置有压力变送器和/或流量计，控制机构包括报警器，压力变送器、流量计和报警器也与控制机构电性连接；当压力变送器和流量计其中的一个小于设定值时，报警器报警。传感器的信号被传送到控制机构，控制机构就认为存在漏水的可能，然后进行报警或者停止船舶动力机构运行等操作。
在优选实施例中，一级换热介质为15％-25％的乙二醇水溶液，二级换热介质为30％-60％的乙二醇水溶液，优选地，一级换热介质为20％的乙二醇水溶液，二级换热介质为50％的乙二醇水溶液。浓度低的乙二醇溶液的导热性能较好，但是进入动力电池7的冷却液却对浓度有要求，如果浓度太低，会对电池的性能及使用寿命有影响。因此，本申请采用两级换热介质，保证换热效果，有保证了进入电池的冷却液的浓度。
换热介质如果只是一级传递，直接使用20％乙二醇，如果换热器发生泄漏，就会导致两种介质发生混合，会损坏电池；如果直接用50％乙二醇，其换热效果就会比较差。另外，电池中介质的温度变化是比较迅速的，如果直接用一级换热器5冷却，会对换热器的压缩机3负荷造成很大影响，因此多一个二级换热器6进行缓冲，可以避免上述的问题。
本发明还提供一种船舶，包括船舶本体及上述任一项的船舶用动力电池7冷却系统，船舶上装有动力电池7，动力电池7上设置有冷却入口和冷却出口，二级换热器6与冷却入口和冷却出口相连通。电池冷却系统用于给动力电池7降温，电池使用可以直接通入冷却介质的电池，该种电池已经在市场上有售，具体结构请参考专利-电动汽车动力电池7冷却液进排系统-202022409214.8。
在优选实施例中，船舶上设置有空腔和轮机舱，动力电池7位于空舱内，冷却系统位于轮机舱内，空舱与轮机舱之间设置有舱壁。具体地，该舱壁是具有水密效果的钢板。
在优选实施例中，该船舶还包括淡水冷却系统，淡水冷却系统与冷却单元连接，用于给冷却单元降温。具体地，冷却水通过冷却水管通过冷却单元，从而将冷却单元内的热量带走。
使用本发明的技术可以减少了风机和空调的数量，减少了船舶的建造成本，且能够使大吨位船舶的电池保持到合适的温度，保证电池组的安全各电池组的使用寿命；另外，采用两级换热器减少了人员维护和系统维护的步骤，船员只要根据系统报警或者指示，就可以定期检查冷却液的浓度，从而进行加注。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“优选实施例”、“再一实施例”、“其他实施例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种船舶用动力电池冷却系统，其特征在于，包括冷却单元和泵组单元，所述冷却单元内灌注有一级换热介质，所述冷却单元包括蒸发器和冷凝器，所述蒸发器和冷凝器通过管道连通，形成闭环循环；所述泵组单元内灌注有二级换热介质，所述泵组单元包括二级换热器，所述蒸发器和所述二级换热器相互靠近，从而使所述蒸发器和所述二级换热器实现换热。
2.如权利要求1所述的船舶用动力电池冷却系统，其特征在于，所述冷却单元还包括压缩机和膨胀阀，所述蒸发器的出口与所述压缩机的入口相连通，所述压缩机的出口与所述冷凝器的入口相连通；所述冷凝器的出口与所述膨胀阀的入口相连通，所述膨胀阀的出口与所述蒸发器的入口相连通。
3.如权利要求1所述的船舶用动力电池冷却系统，其特征在于，所述二级换热器上连接有进液管和出液管，所述进液管和所述出液管用于与外部的动力电池相连接。
4.如权利要求3所述的船舶用动力电池冷却系统，其特征在于，所述进液管和/或所述出液管上设置有水泵，使所述二级换热介质循环流动。
5.如权利要求1所述的船舶用动力电池冷却系统，其特征在于，还包括控制机构，所述冷却单元和泵组单元皆与所述控制机构电性连接，控制机构通过ModBus通讯协议控制所述冷却单元和泵组单元。
6.如权利要求5所述的船舶用动力电池冷却系统，其特征在于，所述二级换热器上设置有进液口和出液口，所述进液口和所述出液口内设置有压力变送器和/或流量计，所述控制机构包括报警器，所述压力变送器、流量计和报警器也与所述控制机构电性连接；当压力变送器和流量计其中的一个小于设定值时，报警器报警。
7.如权利要求1所述的船舶用动力电池冷却系统，其特征在于，所述一级换热介质为15％-25％的乙二醇水溶液，所述二级换热介质为30％-60％的乙二醇水溶液。
8.一种船舶，其特征在于，包括船舶本体及上述权利要求1-7任一项所述的船舶用动力电池冷却系统，所述船舶上装有动力电池，所述动力电池上设置有冷却入口和冷却出口，所述二级换热器与所述冷却入口和冷却出口相连通。
9.如权利要求8所述的船舶，其特征在于，所述船舶上设置有空腔和轮机舱，所述动力电池位于所述空舱内，所述冷却系统位于所述轮机舱内，所述空舱与所述轮机舱之间设置有舱壁。
10.如权利要求8所述的船舶，其特征在于，该船舶还包括淡水冷却系统，所述淡水冷却系统与所述冷却单元连接，用于给所述冷却单元降温。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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