CN116613432B - 一种储能电池热管理装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及储能电池热管理技术领域，具体涉及一种储能电池热管理装置及其工作方法，通过电池架内排设有多个格架位，格架位两侧立设有侧固定板，侧固定板顶端连接有侧活动板，相邻的两个侧固定板之间形成有第一风道，侧固定板与格架位之间形成有第二风道，第一风机对第一风道进行抽风，进风自下而上沿每一列的电池模组旁侧流通，实现各列电池模组的均匀热管理，温度监测部监测到电池模组的温度超出温度阈值时，触发其顶端的第二风机启动，同时触发其旁侧的侧活动板弯折，进风经由异常电池模组的两侧侧端以及顶端流通，对异常电池模组主动热管理，第二风道隐藏式融合于第一风道中，与第一风道互不干涉和影响各自气流的高效流通。
Description
技术领域
本发明涉及储能电池热管理技术领域，尤其涉及一种储能电池热管理装置及其工作方法。
背景技术
储能集装箱或集装箱储能系统作为连接电网的储能载体，是电网发展的关键技术之一，现有的储能集装箱通常在其箱体内包括有电池仓和设备仓，其中设备仓主要包括储能变流器(PCS)和能量管理系统(EMS)控制柜，电池仓主要包括有电池架、电池模组、电池管理系统(BMS)控制柜，以及用于热管理的空调系统等辅助设备，然而由于电池仓内的电池模组排列数量众多，若常规设置有整体的循环风道，则针对每一个电池模组的热管理灵活调节能力有限，若针对每一个电池模组设置独立的风道分支，则过多的分支风道又不利于风道气流的高效流通，现有技术中，例如中国专利文献CN109148999A公开的电池热管理系统及储能集装箱，包括控制装置、冷却装置以及温度传感器；控制装置根据温度信号判断电池模块的温度，进而控制制冷器工作产生冷却气体，通过风道释放到电池模块上，对电池模块进行有效降温和散热，然而过多的分支通道不利于风道气流的高效流通，且风道的装配制造及维护的难度增大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种储能电池热管理装置及其工作方法，以解决整体风道针对每一个电池模组的热管理调节能力有限，而过多的分支风道不利于风道气流的高效流通的问题。
基于上述目的，本发明提供了一种储能电池热管理装置，设于储能集装箱的电池仓内，电池仓内设有电池架，电池仓内设有用于热管理的空调系统，包括：
格架位，排设于电池架内，用于固定安装电池模组，格架位两侧立设有侧固定板，侧固定板顶端连接有侧活动板，初始状态下，侧活动板呈直立状态，并抵接于其上层的侧固定板底端，相邻的两个侧固定板之间设有第一风道，侧固定板与格架位之间设有第二风道；
第一出风管，设于电池架顶端，第一出风管底端设有第一风机，用于沿第一风道抽风；
第二出风管，设于格架位底端，第二出风管底端设有第二风机，用于沿第二风道抽风；
进风管，设于电池架底端，空调系统与进风管相连接，用于对进风进行热管理；
温度监测部，通过温度监测部监测到电池模组的温度超出温度阈值时，触发其顶端的第二风机启动，同时触发其旁侧的侧活动板弯折，直至侧活动板的顶端抵接于格架位的底端，以使第二风道的顶端封闭。
优选地，电池架对称设于电池仓内两侧。
优选地，侧活动板的侧端连接有弹性带，初始状态下，弹性带拉动侧活动板呈直立状态，并抵接于其上层的侧固定板底端。
优选地，侧活动板顶端连接有拉绳，第二风机底端转动连接有转杆，拉绳一端绕接于转杆上，温度监测部监测到电池模组的温度超出温度阈值时，触发其顶端的第二风机启动和转杆转动，转杆拉动拉绳，带动侧活动板弯折。
优选地，第二风机底端设有滤网盒，转杆转动连接于滤网盒的两侧，拉绳绕接于转杆穿出滤网盒外的端部，转杆穿入滤网盒内的杆部上绕卷有刮片，刮片抵贴于滤网盒内的滤网上，用于刮除滤网上残余的灰尘。
优选地，电池模组顶端设有集尘槽，集尘槽的内底端面呈倾斜设计。
优选地，集尘槽的内底端面上设有锯齿状台阶，用于收集灰尘。
优选地，侧活动板呈多节段设计，各节段的侧活动板之间转动连接，且转动连接处的侧端设有折槽。
优选地，侧固定板的侧端底部设有凸条，侧活动板呈直立状态时，凸条卡接于侧活动板顶端的折槽内。
本发明还提供了一种储能电池热管理装置的工作方法，包括以下步骤：
初始状态下，侧活动板呈直立状态，并抵接于其上层的侧固定板底端，相邻的两个侧固定板之间形成有第一风道，侧固定板与格架位之间形成有第二风道，通过电池架顶端设有第一出风管，第一出风管底端设有第一风机，电池架底端设有进风管，空调系统与进风管相连接；
工作时，第一风机对第一风道进行抽风，进风自下而上沿每一列的电池模组旁侧流通，实现各列电池模组的均匀热管理；
温度监测部监测到电池模组的温度超出温度阈值时，触发其顶端的第二风机启动，同时触发其旁侧的侧活动板弯折，直至侧活动板的顶端抵接于格架位的底端，以使其旁侧的第二风道的顶端封闭，进风被吸引进入异常电池模组两侧的第二风道内，直至上升至异常电池模组顶部，被弯折的侧活动板阻挡，进风经由异常电池模组的两侧侧端以及顶端流通，对异常电池模组进行主动热管理，直至电池模组恢复到温度阈值以内，自动关闭其第二风道的抽风调温。
本发明的有益效果：通过电池架内排设有多个格架位，用于分别固定安装各个电池模组，格架位两侧立设有侧固定板，侧固定板顶端连接有侧活动板，相邻的两个侧固定板之间形成有第一风道，侧固定板与格架位之间形成有第二风道，工作时，第一风机对第一风道进行抽风，进风自下而上沿每一列的电池模组旁侧流通，实现各列电池模组的均匀热管理，温度监测部监测到电池模组的温度超出温度阈值时，触发其顶端的第二风机启动，同时触发其旁侧的侧活动板弯折，部分进风被吸引进入异常电池模组两侧的第二风道内，进风经由异常电池模组的两侧侧端以及顶端流通，对异常电池模组进行主动热管理，由此，正常状态下仅第一风道流通，进行整体电池模组的常规热管理，第二风道用于在对每个电池模组在温度异常时进行进一步的灵活调温，区别于单独设置的分支风道，第二风道隐藏式融合于第一风道中，与第一风道互不干涉和影响各自气流的高效流通。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的电池架的结构示意图；
图3为本发明的部分第二风道抽风时的结构示意图；
图4为本发明的侧活动板呈直立状态时的结构示意图；
图5为本发明的侧活动板弯折时的结构示意图；
图6为本发明的图5中A处的放大示意图；
图7为本发明的图5中B处的放大示意图；
图8为本发明的滤网盒的结构示意图；
图9为本发明的刮片的结构示意图；
图10为本发明的集尘槽的结构示意图。
图中标记为：
1、储能集装箱；2、电池仓；3、电池架；4、空调系统；5、格架位；6、电池模组；61、集尘槽；62、尘盒；7、侧固定板；71、凸条；8、侧活动板；81、折槽；9、第一风道；10、第二风道；11、第一出风管；12、第一风机；13、第二出风管；14、第二风机；15、进风管；16、弹性带；17、拉绳；18、转杆；19、滤网盒；20、刮片；21、滤网；22、锯齿状台阶；23、第三风机。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
如图1、图2、图3所示，一种储能电池热管理装置，设于储能集装箱1的电池仓2内，电池仓2内设有电池架3，电池仓2内设有用于热管理的空调系统4，包括排设于电池架3内的格架位5，用于固定安装电池模组6，格架位5两侧立设有侧固定板7，侧固定板7顶端连接有侧活动板8，初始状态下，侧活动板8呈直立状态，并抵接于其上层的侧固定板7底端，相邻的两个侧固定板7之间设有第一风道9，侧固定板7与格架位5之间设有第二风道10，电池架3顶端设有第一出风管11，第一出风管11底端设有第一风机12，用于沿第一风道9抽风，格架位5底端设有第二出风管13，第二出风管13底端设有第二风机14，用于沿第二风道10抽风，电池架3底端设有进风管15，空调系统4与进风管15相连接，用于对进风管15内进风进行热管理，通过温度监测部监测到电池模组6的温度超出温度阈值时，触发其顶端的第二风机14启动，同时触发其旁侧的侧活动板8弯折，直至侧活动板8的顶端抵接于格架位5的底端，以使第二风道10的顶端封闭。
本发明基于现有的储能集装箱1，包括电池仓2和设备仓，电池仓2内两侧对称设有电池架3，电池仓2内设有用于热管理的空调系统4，保证电池仓2内温度处于合适区间，电池架3内排设有多个格架位5，用于分别固定安装各个电池模组6，特别的，格架位5两侧立设有侧固定板7，侧固定板7顶端连接有侧活动板8，初始状态下，侧活动板8呈直立状态，并抵接于其上层的侧固定板7底端，则在相邻的两个侧固定板7之间形成有第一风道9，侧固定板7与格架位5之间形成有第二风道10，通过电池架3顶端设有第一出风管11，第一出风管11底端设有第一风机12，用于沿第一风道9抽风，格架位5底端设有第二出风管13，第二出风管13底端设有第二风机14，用于沿第二风道10抽风，同时电池架3底端设有进风管15，空调系统4与进风管15相连接，具体的，进风管15可直接连接空调系统4的出风口，利用空调系统4吹出的冷风或热风，对电池模组6进行热管理，进风管15也可直接连接外部进风，利用空调系统4对进风管15内进风进行热交换，进风再对电池模组6进行热管理，工作时，第一风机12对第一风道9进行抽风，进风自下而上沿每一列的电池模组6旁侧无差别流通，在沿顶部的第一出风管11排出，无论是环境低温时保温还是环境高温时散热，通过气流循环实现各列电池模组6的均匀热管理，尤其是低温环境下，热风自下而上流通，更利于气流高效流通，如图3所示，而当温度监测部监测到电池模组6的温度超出温度阈值时，触发其顶端的第二风机14启动，同时触发其旁侧的侧活动板8弯折，直至侧活动板8的顶端抵接于格架位5的底端，以使其旁侧的第二风道10的顶端封闭，由于最底端的侧活动板8与格架位5之间存在缝隙，则部分进风被吸引进入异常电池模组6两侧的第二风道10内，直至上升至异常电池模组6顶部，被弯折的侧活动板8阻挡，进风经由异常电池模组6的两侧侧端以及顶端流通，随之被第二风机14抽走，并沿第二出风管13排出，若该异常电池模组6的下方又出现温度异常的电池模组6，则同样触发下方的异常电池模组6顶端的第二风机14启动以及其旁侧的侧活动板8弯折，该处的侧活动板8与侧固定板7又出现缝隙，以供上方的第二风道10进风，极限情况下，如图2所示，每个电池模组6均温度异常，则触发每个第二风机14启动以及侧活动板8弯折，则第一风道9正常流通的同时，每个电池模组6旁侧的第二风道10都开始进风，对每个电池模组6进行更强烈的主动热管理，直至电池模组6恢复温度阈值以内，则自动关闭其第二风道10的抽风调温，且不影响其他异常电池模组6的抽风调温，由此，正常状态下仅第一风道9流通，进行整体电池模组6的常规热管理，第二风道10用于在对每个电池模组6在温度异常时进行进一步的灵活调温，区别于单独设置的分支风道，第二风道10隐藏式融合于第一风道9中，与第一风道9互不干涉和影响各自气流的高效流通。
具体的，电池架3对称设于电池仓2内两侧，在两侧的电池架3中间形成供工作人员走动作业的人行通道，电池架3朝向人行通道的一面为封闭处理，另一面则密封贴合电池仓2侧壁，以在电池架3内形成封闭的第一风道9和第二风道10，优选的，各个电池模组6设计呈可拆卸式插接于格架位5内，并在插接外口处设有密封胶圈，则电池模组6朝向人行通道的一面与电池仓2内进行常规的通风热交换，侧固定板7两端固定于电池架3内，第一出风管11沿电池架3顶端长度方向延伸，并沿电池仓2的侧端或顶端向储能集装箱1外出风，第二出风管13同样沿电池仓2的侧端或顶端向储能集装箱1外出风，出风口处正常设有防尘防雨罩即可，可选的，进风管15通向第一风道9处还可设有第三风机23，用于辅助向第一风道9内通风。
具体的，温度监测部可采用现有的温度传感器，温度传感器设于电池模组6上，用于检测电池模组6的温度。
在本发明的实施例中，如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，侧活动板8的侧端连接有弹性带16，初始状态下，通过弹性带16拉动侧活动板8呈直立状态，并抵接于其上层的侧固定板7底端，弹性带16可沿侧活动板8侧端平行设有多个。
在本发明的实施例中，如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，侧活动板8顶端连接有拉绳17，第二风机14底端转动连接有转杆18，拉绳17一端绕接于转杆18上，温度监测部监测到电池模组6的温度超出温度阈值时，触发其顶端的第二风机14启动和转杆18转动，转杆18拉动拉绳17，从而带动侧活动板8弯折；
第二风机14底端设有滤网盒19，转杆18转动连接于滤网盒19的两侧，拉绳17绕接于转杆18穿出滤网盒19外的端部，转杆18穿入滤网盒19内的杆部上绕卷有刮片20，具体的，转杆18外端部连接有诸如驱动电机的驱动部件，温度监测部监测到电池模组6的温度超出温度阈值时，触发其顶端的第二风机14启动和驱动电机通电启动，驱动电机带动转杆18转动，刮片20可采用薄网片，刮片20抵贴于滤网盒19内的滤网21上，刮片20两端分别卷绕于两侧的转杆18的杆部上，可采用：两端的拉绳17绕设于转杆18端部的绕设方向相反，或两侧的驱动电机带动转杆18的转动方向相反，从而转杆18转动带动侧活动板8弯折时，刮片20贴设滤网21横移，用于刮除滤网21上残余的灰尘，直至侧活动板8复位呈直立状态时，带动刮片20反向横移，再次刮除滤网21上残余的灰尘，进一步的，刮片20朝向滤网21的一面上间隔设有凸齿粒，利于高效刮尘，防止大量灰尘封堵于滤网21上，利于风道气流的高效流通，且减小了内部风道的维护难度，至于第一风道9顶部的第一风机12，位置开放，也便于日常维护。
在本发明的实施例中，如图10所示，电池模组6顶端设有集尘槽61，集尘槽61的内底端面呈倾斜设计。
在本发明的实施例中，如图10所示，集尘槽61的内底端面上设有锯齿状台阶22，锯齿状台阶22依次紧邻排列，锯齿状台阶22顶端的倾斜台面用于落尘，落尘向相邻的锯齿状台阶22的侧端进入，直至收集于电池模组6侧端的尘盒62，用于收集灰尘。
在本发明的实施例中，如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，侧活动板8呈多节段设计，各节段的侧活动板8之间转动连接，且转动连接处的侧端设有折槽81，以供各节段的侧活动板8转动不同角度。
在本发明的实施例中，如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，侧固定板7的侧端底部设有凸条71，侧活动板8呈直立状态时，凸条71卡接于侧活动板8顶端的折槽81内，利于稳固定位的同时，凸条71与折槽81之间多道贴合缝，第一风道9内的进风不容易窜入第二风道10内。
本发明还提供了一种储能电池热管理装置的工作方法，包括以下步骤：
初始状态下，侧活动板8呈直立状态，并抵接于其上层的侧固定板7底端，相邻的两个侧固定板7之间形成有第一风道9，侧固定板7与格架位5之间形成有第二风道10，通过电池架3顶端设有第一出风管11，第一出风管11底端设有第一风机12，电池架3底端设有进风管15，空调系统4与进风管15相连接；
工作时，第一风机12对第一风道9进行抽风，进风自下而上沿每一列的电池模组6旁侧流通，实现各列电池模组6的均匀热管理；
温度监测部监测到电池模组6的温度超出温度阈值时，触发其顶端的第二风机14启动，同时触发其旁侧的侧活动板8弯折，直至侧活动板8的顶端抵接于格架位5的底端，以使其旁侧的第二风道10的顶端封闭，进风被吸引进入异常电池模组6两侧的第二风道10内，直至上升至异常电池模组6顶部，被弯折的侧活动板8阻挡，进风经由异常电池模组6的两侧侧端以及顶端流通，对异常电池模组6进行主动热管理，直至电池模组6恢复到温度阈值以内，自动关闭其第二风道10的抽风调温。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本发明旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种储能电池热管理装置，设于储能集装箱(1)的电池仓(2)内，所述电池仓(2)内设有电池架(3)，所述电池仓(2)内设有用于热管理的空调系统(4)，其特征在于，包括：
格架位(5)，排设于所述电池架(3)内，用于固定安装电池模组(6)，所述格架位(5)两侧立设有侧固定板(7)，所述侧固定板(7)顶端连接有侧活动板(8)，初始状态下，所述侧活动板(8)呈直立状态，并抵接于其上层的侧固定板(7)底端，相邻的两个所述侧固定板(7)之间设有第一风道(9)，所述侧固定板(7)与所述格架位(5)之间设有第二风道(10)；
第一出风管(11)，设于所述电池架(3)顶端，所述第一出风管(11)底端设有第一风机(12)，用于沿所述第一风道(9)抽风；
第二出风管(13)，设于所述格架位(5)底端，所述第二出风管(13)底端设有第二风机(14)，用于沿所述第二风道(10)抽风；
进风管(15)，设于所述电池架(3)底端，所述空调系统(4)与所述进风管(15)相连接，用于对进风进行热管理；
温度监测部，通过所述温度监测部监测到电池模组(6)的温度超出温度阈值时，触发其顶端的所述第二风机(14)启动，同时触发其旁侧的侧活动板(8)弯折，直至所述侧活动板(8)的顶端抵接于所述格架位(5)的底端，以使所述第二风道(10)的顶端封闭。
2.根据权利要求1所述的一种储能电池热管理装置，其特征在于，所述电池架(3)对称设于所述电池仓(2)内两侧。
3.根据权利要求1所述的一种储能电池热管理装置，其特征在于，所述侧活动板(8)的侧端连接有弹性带(16)，初始状态下，所述弹性带(16)拉动所述侧活动板(8)呈直立状态，并抵接于其上层的侧固定板(7)底端。
4.根据权利要求1所述的一种储能电池热管理装置，其特征在于，所述侧活动板(8)顶端连接有拉绳(17)，所述第二风机(14)底端转动连接有转杆(18)，所述拉绳(17)一端绕接于所述转杆(18)上，所述温度监测部监测到电池模组(6)的温度超出温度阈值时，触发其顶端的所述第二风机(14)启动和所述转杆(18)转动，所述转杆(18)拉动所述拉绳(17)，带动所述侧活动板(8)弯折。
5.根据权利要求4所述的一种储能电池热管理装置，其特征在于，所述第二风机(14)底端设有滤网盒(19)，所述转杆(18)转动连接于所述滤网盒(19)的两侧，所述拉绳(17)绕接于所述转杆(18)穿出所述滤网盒(19)外的端部，所述转杆(18)穿入所述滤网盒(19)内的杆部上绕卷有刮片(20)，所述刮片(20)抵贴于所述滤网盒(19)内的滤网(21)上，用于刮除滤网(21)上残余的灰尘。
6.根据权利要求1所述的一种储能电池热管理装置，其特征在于，所述电池模组(6)顶端设有集尘槽(61)，所述集尘槽(61)的内底端面呈倾斜设计。
7.根据权利要求6所述的一种储能电池热管理装置，其特征在于，所述集尘槽(61)的内底端面上设有锯齿状台阶(22)，用于收集灰尘。
8.根据权利要求1所述的一种储能电池热管理装置，其特征在于，所述侧活动板(8)呈多节段设计，各节段的所述侧活动板(8)之间转动连接，且转动连接处的侧端设有折槽(81)。
9.根据权利要求8所述的一种储能电池热管理装置，其特征在于，所述侧固定板(7)的侧端底部设有凸条(71)，所述侧活动板(8)呈直立状态时，所述凸条(71)卡接于所述侧活动板(8)顶端的折槽(81)内。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种储能电池热管理装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
初始状态下，侧活动板(8)呈直立状态，并抵接于其上层的侧固定板(7)底端，相邻的两个侧固定板(7)之间形成有第一风道(9)，侧固定板(7)与格架位(5)之间形成有第二风道(10)，通过电池架(3)顶端设有第一出风管(11)，第一出风管(11)底端设有第一风机(12)，电池架(3)底端设有进风管(15)，空调系统(4)与进风管(15)相连接；
工作时，第一风机(12)对第一风道(9)进行抽风，进风自下而上沿每一列的电池模组(6)旁侧流通，实现各列电池模组(6)的均匀热管理；
温度监测部监测到电池模组(6)的温度超出温度阈值时，触发其顶端的第二风机(14)启动，同时触发其旁侧的侧活动板(8)弯折，直至侧活动板(8)的顶端抵接于格架位(5)的底端，以使其旁侧的第二风道(10)的顶端封闭，进风被吸引进入异常电池模组(6)两侧的第二风道(10)内，直至上升至异常电池模组(6)顶部，被弯折的侧活动板(8)阻挡，进风经由异常电池模组(6)的两侧侧端以及顶端流通，对异常电池模组(6)进行主动热管理，直至电池模组(6)恢复到温度阈值以内，自动关闭其第二风道(10)的抽风调温。
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