CN116666821A - 一种电池储能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池储能系统，包括储能外壳以及对称设置在其内部两侧的电池架，电池架上布置有隔板并用于对储能电池包进行放置，且储能外壳内设置有电池管理系统并用于对储能电池包的电性能参数进行管理，通过气泵体排入储能外壳内部的空气只能依次通过进气换热槽口、导气软管、导气道、蓄温填料层、进气导管和集气盒进行循环，使储能电池包两侧导热板和散热板之间的进气换热槽口作为进气侧，保障了对每个储能电池包的冷却效果均匀；储能电池包散发热量依次经过导热胶层和散热板并传递于散热件上，穿过滤网部的空气携带散热件上的热量并对储能外壳进行保温，且保温气体层对外界低温进行阻隔、隔热层和保温料对储能外壳进行辅助保温。

Description

一种电池储能系统
技术领域
本发明属于电池储能技术领域，具体涉及一种电池储能系统。
背景技术
储能技术是指利用化学或者物理的方法将一次能源产生的电能存储起来，并在需要时释放，包括能量和物质的输入和输出、能量的转换和储存设备；电池储能系统(BatteryEnergyStorageSystem，简称BESS)是一个利用采锂电池/铅电池作为能量储存载体，一定时间内存储电能和一定时间内供应电能的系统，具有平滑过渡、削峰填谷、调频调压等功能；目前储能系统主要由储能单元和监控与调度管理单元组成：储能单元包含储能电池组(BA)、电池管理系统(BMS)、储能变流器(PCS)等；监控与调度管理单元包括中央控制系统(MGCC)、能量管理系统(EMS)，因此通常将电池储能系统集合在储能集装箱上使用，集装箱外壳由铁皮构成，保温性较差，吕超的《储能锂离子电池包强制风冷系统热仿真分析与优化》中叙述了电池热管理系统的三种主要冷却技术是空气冷却、液体冷却和相变材料(PCM)冷却，其中强制风冷因其结构简单、成本低廉而被广泛应用，通过对强制风冷的仿真研究，发现放置架上的部分区域储能电池包冷却效果不均匀。
如公告号为CN114388934A的中国专利，其公开了一种电池储能装置的支架结构及电池储能装置，所述支架结构用于安装电池模组，所述支架结构内设置有容腔，所述容腔内填充有相变材料；上述支架结构具有容腔，在容腔内填充有相变材料；通过容腔内填充的相变材料，可以在电池模组的温度较高时从电池模组中吸收热量，以及在电池模组的温度较低时对电池模组释放热量，从而维持电池模组的温度，保证电池模组的工作性能被安全性；能够更加均一地控制电池储能装置中各电池模组的温度，能有更多的空间用于安装更多的电池模组，耗能更少，还能使电池模组的温度变化的范围更小，电池模组的温度更加稳定。
但是上述方案存在以下不足：公告号为CN114388934A的中国专利采用的相变材料成本相对于强制风冷方式使用成本较高，但是成本较低的强制风冷方式存在局部区域冷却效果不均匀的问题，且现有技术中往往是通过冷却介质将储能电池散发的热量进行吸收、排出，并未对储能电池在充、放电过程散发的热量进行二次利用，我国北方部分区域冬季较长，且环境平均温度在零下，然而储能电池包的最佳工作温度在10℃至35℃，如何对寒冷地区使用的储能集装箱构成的电池储能系统作出进一步改进，在保障强制风冷的冷却效果均匀的前提下，以强制风冷方式将储能电池包散发的多余热量用于对储能集装箱外壳的保温是当下需要改进的方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池储能系统，以解决上述背景技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电池储能系统，包括储能外壳以及对称设置在其内部两侧的电池架，电池架上布置有隔板并用于对储能电池包进行放置，且储能外壳内设置有电池管理系统并用于对储能电池包的电性能参数进行管理，所述储能外壳具有保温腔，保温腔内部对称罩设有支撑罩，支撑罩内部设置有保温组件，且所述电池架与储能电池包散热部上分别设置有相配合的导热板和散热板，所述导热板上布设有进气换热槽口并用于将热量传递给流经空气，所述隔板内部设有两端分别与支撑罩和进气换热槽口相连通的导气道；
所述储能外壳上设置有气泵体，气泵体进、排气端分别与支撑罩和储能外壳内部相连通，气泵体工作时使储能外壳内部空气依次经进气换热槽口、导气道和支撑罩进行气体循环，同时保温组件用于吸收流经支撑罩内部空气中的热量并对储能外壳进行保温。
优选的，所述保温组件包括布置在所述支撑罩外壁上的橡胶膨胀部，且所述支撑罩内部分隔设置有弹性隔膜层，所述支撑罩内侧壁设置有透气弹片并对弹性隔膜层产生挤压形变，且橡胶膨胀部位于透气弹片外侧设置。
优选的，所述支撑罩内部位于弹性隔膜层两侧分别设置有保温气体层和蓄温填料层，保温气体层使橡胶膨胀部向外侧膨胀并和保温腔内侧外壁相接触，蓄温填料层填充于透气弹片外周并用于对导气道排出热空气进行热量截留，且所述储能外壳内壁上设置有隔热层。
优选的，所述保温腔内部位于支撑罩外侧空间填充有保温料，且所述支撑罩内部相互平行布置有分区竖板，相邻分区竖板将支撑罩内部隔断成单独空间并用于对相应侧的电池架上纵向储能电池包散发的热量进行收集。
优选的，所述电池架内部两侧壁上均设有弹簧槽，导热板限位滑动插设在弹簧槽内部并进行弹簧固定，且所述导热板内、外部分别为导热材料和隔热材料构成，导热板上平行布置有配合块，所述散热板通过导热胶层设置在储能电池包两侧壁的散热部位上，且散热板侧壁上设有配合槽，所述弹簧槽上弹簧对导热板产生外侧推力并使配合块和配合槽相配合固定。
优选的，所述进气换热槽口包括设置在其进、排气端口侧的滤网部，滤网部之间设置有散热件，散热件为散热翅片、散热填料中的任意一种，所述散热板将吸收热量通过导热板上导热材料传递给散热件，所述进气换热槽口散热口端通过导气软管和导气道相连接，且所述导热板外表面设置有推拉杆并用于间接对配合块和配合槽的配合状态进行控制。
优选的，所述气泵体吸气端与集气盒连接，集气盒两侧壁上连通布置有进气导管并与对应侧的支撑罩上相邻分区竖板构成单独空间进行连通，且集气盒上还连通设置有通过导管连接的主电磁气阀，主电磁气阀进气侧与外置冷风机排气侧连接，所述储能外壳上连通设置有副电磁气阀，当电池管理系统检测储能外壳内部以及储能电池包温度超过设定范围A时，主电磁气阀、副电磁气阀同时打开，同时外置冷风机将定量冷风排入至储能外壳内部进行降温，排入储能外壳的多余空气通过副电磁气阀排出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在储能外壳运用到寒冷地区时，通过气泵体排入储能外壳内部的空气只能依次通过进气换热槽口、导气软管、导气道、蓄温填料层、进气导管和集气盒进行循环，使储能电池包两侧导热板和散热板之间的进气换热槽口作为进气侧，流动的空气保障了对每个储能电池包的冷却效果更加均匀；
且在上述气体循环方式中，储能电池包散发热量依次经过导热胶层和散热板并传递于导热板上的散热件上，穿过滤网部的空气携带散热件上的热量并依次经过导气软管、导气道和蓄温填料层，蓄温填料层吸收流经热空气中的热量并用于对储能外壳进行保温，且保温气体层对外界低温进行阻隔、隔热层和保温料对储能外壳进行辅助保温。
附图说明
图1为本发明的整体结构剖视示意图；
图2为图1的透气弹片区域局部示意图；
图3为图2的导热板右视局部剖切示意图；
图4为本发明的集气盒俯视状态通过进气导管和支撑罩配合结构示意图；
图5为本发明的剖视状态下结构示意图；
图6为图5的导热板和弹簧槽配合区域示意图；
图7为本发明的透气弹片示意图；
图8为图6中散热件为散热翅片示意图。
图中：1、储能外壳；2、电池架；3、隔板；4、储能电池包；5、保温腔；6、支撑罩；7、导热板；8、散热板；9、进气换热槽口；10、导气道；11、气泵体；12、橡胶膨胀部；13、弹性隔膜层；14、透气弹片；15、保温气体层；16、蓄温填料层；17、隔热层；18、保温料；19、分区竖板；20、弹簧槽；21、配合块；22、配合槽；23、滤网部；24、散热件；25、导气软管；26、推拉杆；27、集气盒；28、进气导管；29、主电磁气阀；30、外置冷风机；31、副电磁气阀；101、导热胶层；201、电池管理系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：
实施例一：
一种电池储能系统，包括储能外壳1以及对称设置在其内部两侧的电池架2，电池架2上布置有隔板3并用于对储能电池包4进行放置，具体的，电池架2由隔板3和竖板构成多个存放槽，存放槽内放置储能电池包4，且储能外壳1内设置有电池管理系统201并用于对储能电池包4的电性能参数进行管理，电池管理系统201包括温度传感器并分别用于对储能外壳1内部环境温度以及单个储能电池包4的表面温度进行检测，储能外壳1具有保温腔5，储能外壳1包括上外壳和下底座，上外壳和下底座之间通过螺接方式为可拆卸设置，保温腔5内部对称罩设有支撑罩6，支撑罩6内部设置有保温组件，通过储能外壳1的可拆卸特性便于对保温腔5内部结构进行维护更换，且电池架2与储能电池包4散热部上分别设置有相配合的导热板7和散热板8，导热板7上布设有进气换热槽口9并用于将热量传递给流经空气，隔板3内部设有两端分别与支撑罩6和进气换热槽口9相连通的导气道10；
储能外壳1上设置有气泵体11，气泵体11电源端连接外置电源，气泵体11进、排气端分别与支撑罩6和储能外壳1内部相连通，气泵体11工作时使储能外壳1内部空气依次经进气换热槽口9、导气道10和支撑罩6进行气体循环，同时保温组件用于吸收流经支撑罩6内部空气中的热量并对储能外壳1进行保温。
实施例二：
在实施例一的基础上进一步说明，保温组件包括布置在支撑罩6外壁上的橡胶膨胀部12，支撑罩6起到对保温腔5内侧壁进行初步抗压支撑，且支撑罩6内部分隔设置有弹性隔膜层13，弹性隔膜层13为具有密封效果的硅橡胶构成，弹性隔膜层13将支撑罩6内部分隔成两个空间，支撑罩6内侧壁设置有透气弹片14并对弹性隔膜层13产生朝外侧的挤压形变，透气弹片14外壁上布设有透气孔，便于导气道10排出空气的流通，且橡胶膨胀部12位于透气弹片14外侧设置；
支撑罩6内部位于弹性隔膜层13两侧分别设置有保温气体层15和蓄温填料层16，保温气体层15选择氮气，保温气体层15使橡胶膨胀部12向外侧膨胀并和保温腔5内侧外壁相接触，便于储能外壳1受到外界碰撞时通过橡胶膨胀部12提供缓冲处理，蓄温填料层16填充于透气弹片14外周并用于对导气道10排出热空气进行热量截留，蓄温填料层16为蜂窝陶瓷蓄热体、蓄热瓷球和三形多孔蓄热体中的任意一种，蓄温填料层16能够对经过热空气中的热量进行吸收，同时蓄温填料层16还能够被流经的低温空气进行降温，用于在储能外壳1内部环境温度较高进行排入冷风时，内部快速循环降低到适宜降温，且储能外壳1内壁上设置有隔热层17，隔热层17由1CM厚隔热棉构成，同时导气道10排气端预置有隔离网并防止蓄温填料层16的落入。
实施例三：
在实施例一的基础上进一步说明，保温腔5内部位于支撑罩6外侧空间填充有保温料18，保温料18选择耐火隔热棉，起到保温以及防火作用，且支撑罩6内部相互平行布置有分区竖板19，相邻分区竖板19将支撑罩6内部隔断成单独空间并用于对相应侧的电池架2上纵向储能电池包4散发的热量进行收集，从而使电池架2上纵向排布的储能电池包4的散热为一组，便于进行分区管理，以及在电池管理系统201的基础上，通过在对应单独空间内设置温度传感器、气体传感器，并用于对储能电池包4发生热失控时产生大量的氢气、一氧化碳、甲烷等易燃易爆气体进行监测，同时可以在蓄温填料层16内混合30％的石墨颗粒并用于对生产的有害气体进行吸附，石墨颗粒根据储能电池包4热失控生成的气体类型进行适应性调整，不限定，使本实施例能够在起到余热回收利用的前提下，在储能电池包4发生热失控时产生的气体进行及时吸收过滤，且在电池管理系统201的联动下同步启动电池储能系统的消防系统；
电池架2内部两侧壁上均设有弹簧槽20，弹簧槽20由凹槽和外推弹簧构成，导热板7限位滑动插设在弹簧槽20内部并进行弹簧固定，且导热板7内、外部分别为导热材料和隔热材料构成，导热材料与隔热材料分别为铝合金和硬质塑料包括的隔热棉，减少了导热板7在弹簧槽20内部的热量损耗，导热板7上平行布置有配合块21，散热板8通过导热胶层101设置在储能电池包4两侧壁的散热部位上，且散热板8侧壁上设有配合槽22，弹簧槽20上弹簧对导热板7产生外侧推力并使配合块21和配合槽22相配合固定，便于对不同规格的储能电池包4进行定位安装，适用范围得到延展；
进气换热槽口9包括设置在其进、排气端口侧的滤网部23，滤网部23之间设置有散热件24，散热件24为散热翅片、散热填料中的任意一种，散热填料可以由铝、铜中的任意一种构成的圆球颗粒构成，布设的散热填料用于对导热板7吸收热量进行传递，同时圆球颗粒之间具有间隙，间隙用于流经空气的流通，散热板8将吸收热量通过导热板7上导热材料传递给散热件24，进气换热槽口9散热口端通过导气软管25和导气道10相连接，导气软管25用于导热板7推移过程中的气体连通，且导热板7外表面设置有推拉杆26并用于间接对配合块21和配合槽22的配合状态进行控制。
实施例五：
在实施例四的基础上进一步说明，气泵体11吸气端与集气盒27连接，集气盒27两侧壁上连通布置有进气导管28并与对应侧的支撑罩6上相邻分区竖板19构成单独空间进行连通，进气导管28吸气口端同样预置有滤网并用于放置散热件24为颗粒状时的吸入，且集气盒27上还连通设置有通过导管连接的主电磁气阀29，主电磁气阀29进气侧与外置冷风机30排气侧连接，储能外壳1上连通设置有副电磁气阀31，当电池管理系统201检测储能外壳1内部以及储能电池包4温度超过设定范围A的35℃时，范围A为温度在10-35℃范围内，主电磁气阀29、副电磁气阀31同时打开，同时外置冷风机30将定量冷风排入至储能外壳1内部进行降温，排入储能外壳1的多余空气通过副电磁气阀31排出，而当低于范围A的10℃时，在气泵体11进气端或者导气道10内预置有电热丝，电热丝连接外置温控开关，通过电热丝对气泵体11排出空气进行辅助加热，以使储能外壳1内部环境温度控制在10-35℃，且当电热丝设置在导气道10时，还能够对上方处于低温状态下的储能电池包4进行间接保温加热。
工作原理如下：在储能外壳1运用到寒冷地区时，通过气泵体11排入储能外壳1内部的空气只能依次通过进气换热槽口9、导气软管25、导气道10、蓄温填料层16、进气导管28和集气盒27进行循环，使储能电池包4两侧导热板7和散热板8之间的进气换热槽口9作为进气侧，流动的空气保障了对每个储能电池包4的冷却效果更加均匀；
且在上述气体循环方式中，储能电池包4散发热量依次经过导热胶层101和散热板8并传递于导热板7上的散热件24上，穿过滤网部23的空气携带散热件24上的热量并依次经过导气软管25、导气道10和蓄温填料层16，蓄温填料层16吸收流经热空气中的热量并用于对储能外壳1进行保温，且保温气体层15对外界低温进行阻隔、隔热层17和保温料18对储能外壳1进行辅助保温；
支撑罩6外壁上的橡胶膨胀部12在保温气体层15的作用下对储能外壳1受到的碰撞起到缓冲作用，且在仅打开主电磁气阀29的情况下，通过气泵体11排入的空气会进一步使橡胶膨胀层12发生膨胀，提高储能外壳1的抗碰撞效果。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电池储能系统，包括储能外壳以及对称设置在其内部两侧的电池架，电池架上布置有隔板并用于对储能电池包进行放置，且储能外壳内设置有电池管理系统并用于对储能电池包的电性能参数进行管理，其特征在于：所述储能外壳具有保温腔，保温腔内部对称罩设有支撑罩，支撑罩内部设置有保温组件，且所述电池架与储能电池包散热部上分别设置有相配合的导热板和散热板，所述导热板上布设有进气换热槽口并用于将热量传递给流经空气，所述隔板内部设有两端分别与支撑罩和进气换热槽口相连通的导气道；
所述储能外壳上设置有气泵体，气泵体进、排气端分别与支撑罩和储能外壳内部相连通，气泵体工作时使储能外壳内部空气依次经进气换热槽口、导气道和支撑罩进行气体循环，同时保温组件用于吸收流经支撑罩内部空气中的热量并对储能外壳进行保温。
2.根据权利要求1所述的一种电池储能系统，其特征在于：所述保温组件包括布置在所述支撑罩外壁上的橡胶膨胀部，且所述支撑罩内部分隔设置有弹性隔膜层，所述支撑罩内侧壁设置有透气弹片并对弹性隔膜层产生挤压形变，且橡胶膨胀部位于透气弹片外侧设置。
3.根据权利要求2所述的一种电池储能系统，其特征在于：所述支撑罩内部位于弹性隔膜层两侧分别设置有保温气体层和蓄温填料层，保温气体层使橡胶膨胀部向外侧膨胀并和保温腔内侧外壁相接触，蓄温填料层填充于透气弹片外周并用于对导气道排出热空气进行热量截留，且所述储能外壳内壁上设置有隔热层。
4.根据权利要求1所述的一种电池储能系统，其特征在于：所述保温腔内部位于支撑罩外侧空间填充有保温料，且所述支撑罩内部相互平行布置有分区竖板，相邻分区竖板将支撑罩内部隔断成单独空间并用于对相应侧的电池架上纵向储能电池包散发的热量进行收集。
5.根据权利要求1所述的一种电池储能系统，其特征在于：所述电池架内部两侧壁上均设有弹簧槽，导热板限位滑动插设在弹簧槽内部并进行弹簧固定，且所述导热板内、外部分别为导热材料和隔热材料构成，导热板上平行布置有配合块，所述散热板通过导热胶层设置在储能电池包两侧壁的散热部位上，且散热板侧壁上设有配合槽，所述弹簧槽上弹簧对导热板产生外侧推力并使配合块和配合槽相配合固定。
6.根据权利要求5所述的一种电池储能系统，其特征在于：所述进气换热槽口包括设置在其进、排气端口侧的滤网部，滤网部之间设置有散热件，散热件为散热翅片、散热填料中的任意一种，所述散热板将吸收热量通过导热板上导热材料传递给散热件，所述进气换热槽口散热口端通过导气软管和导气道相连接，且所述导热板外表面设置有推拉杆并用于间接对配合块和配合槽的配合状态进行控制。
7.根据权利要求4所述的一种电池储能系统，其特征在于：所述气泵体吸气端与集气盒连接，集气盒两侧壁上连通布置有进气导管并与对应侧的支撑罩上相邻分区竖板构成单独空间进行连通，且集气盒上还连通设置有通过导管连接的主电磁气阀，主电磁气阀进气侧与外置冷风机排气侧连接，所述储能外壳上连通设置有副电磁气阀，当电池管理系统检测储能外壳内部以及储能电池包温度超过设定范围A时，主电磁气阀、副电磁气阀同时打开，同时外置冷风机将定量冷风排入至储能外壳内部进行降温，排入储能外壳的多余空气通过副电磁气阀排出。
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