CN117096497B - 基于浸没式非流动液冷热管理技术的储能冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于储能冷却技术领域，公开了一种基于浸没式非流动液冷热管理技术的储能冷却系统，包括液冷电池柜、冷水机组、冷却管路以及电池簇；液冷电池柜内部设置有绝缘冷却液，电池簇安置在所述液冷电池柜的内部，并浸没在绝缘冷却液中；电池簇的内部设置有换热管道，换热管道的两端延伸至所述电池簇的外部；冷却管路与换热管道相连通。本发明通过将电池簇浸泡在绝缘冷却液中，保证电芯温度一致性，同时通过冷水机组往冷却管路中供给制冷剂，使得制冷剂在液冷电池柜中与绝缘冷却液流动换热，而制冷剂流动的液量远小于电池柜中绝缘冷却液需要循环换热的液量，大幅减少制冷循环的液量，从而减小换热过程的耗电量。

Description

基于浸没式非流动液冷热管理技术的储能冷却系统

技术领域

本发明涉及到储能冷却技术领域，特别涉及到一种基于浸没式非流动液冷热管理技术的储能冷却系统。

背景技术

风冷储能系统是利用风压或空调系统对电池进行冷却；板换式液冷储能系统把装有循环流动冷却液的冷却板放置在电芯下方，给电芯接触部位降温，同时逐渐传导至其他部位，但冷却液不与电芯直接接触，属于间接式冷却方式。流动式浸没液冷系统是将绝缘冷却液进行循环冷却，绝缘冷却液是流动的。

无论是风冷还是板换式液冷，这两种冷却方式均属于空气热交换技术，存在降温速度较慢、降温时间较长等不足。流动式浸没液冷技术需要将大量的绝缘冷却液进行循环，存在效率低，能耗高的问题。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种基于浸没式非流动液冷热管理技术的储能冷却系统，旨在解决风冷和板换式液冷，存在降温速度较慢、降温时间较长等不足，以及流动式浸没液冷技术需要将大量的绝缘冷却液进行循环，存在效率低，能耗高的问题。

为了实现上述发明目的，本发明第一方面提出一种基于浸没式非流动液冷热管理技术的储能冷却系统，包括液冷电池柜、冷水机组、冷却管路以及内设有电芯的电池簇；

所述液冷电池柜内部设置有绝缘冷却液，至少一个以上的电池簇安置在所述液冷电池柜的内部，并浸没在所述绝缘冷却液中；

所述电池簇的内部设置有换热管道，所述换热管道的两端延伸至所述电池簇的外部；

所述冷却管路包括输液管道和回流管道，所述输液管道和所述回流管道分别与换热管道的两端相连通；

所述冷水机组设置有输出端口和回流端口，所述输出端口与所述输液管道相连通，所述回流端口与所述回流管道相连通。

进一步的，所述液冷电池柜的内壁上还布设有散热冷却组件，所述散热冷却组件与所述冷水机组相连通，所述冷水机组对所述散热冷却组件输送制冷剂。

进一步的，所述散热冷却组件包括若干换热片和若干导液管，若干所述导液管将所述换热片连通在一起。

进一步的，所述换热片的内部设置有S型通道，所述换热片的两侧分别开设有第一连接口和第二连接口，所述第一连接口和第二连接口沿着换热片的长度方向相离设置，所述S型通道、第一连接口和第二连接口相连通。

进一步的，所述导液管分别安装在所述换热片的第一连接口和第二连接口上。

进一步的，所述换热片的内部设置有冷却腔，所述换热片的顶部两侧开设有相通的进出液口，所述冷却腔与所述进出液口相连通。

进一步的，所述导液管安装在所述换热片顶部两侧的进出液口处。

进一步的，所述液冷电池柜的内壁上还开设有安装槽，所述安装槽两侧设置有导管，所述散热冷却组件安装在所述安装槽的内部，所述散热冷却组件的两侧与所述导管相连接。

进一步的，所述液冷电池柜中相邻内壁上的所述导管通过管道相连通，以使相邻的所述散热冷却组件相连通。

进一步的，所述液冷电池柜还设置有流动液管组，所述流动液管组包括出液管口、抽液管口、流动液管和抽液泵；所述出液管口和抽液管口安装在所述液冷电池柜的内壁上，所述流动液管安装在所述液冷电池柜的外壁上，所述流动液管与所述出液管口、所述抽液管口相连通，所述抽液泵安装在所述流动液管上；

所述流动液管组至少有一组安装在液冷电池柜上。

进一步的，所述液冷电池柜的内还设置有加热器。

进一步的，所述基于浸没式非流动液冷热管理技术的储能冷却系统还包括电池簇支架；

所述电池簇支架安装于所述液冷电池柜的底壁上，用于承载所述电池簇；

所述电池簇支架内设置有容纳腔，容纳腔内设置所述加热器；所述容纳腔的侧壁为隔热材料制成；所述容纳腔对应所述电池簇的顶壁上设置有穿孔；

其中，当所述液冷电池柜内温度低于预设阈值时，所述加热器启动加热，以使所述热量从所述穿孔处传导至所述电池簇。

有益效果：

本发明一种基于浸没式非流动液冷热管理技术的储能冷却系统，所述电池簇安置在液冷电池柜的内部，并浸没在绝缘冷却液中，所述冷水机组中的制冷剂通过冷却管路，在冷水机组和电池簇之间循环流动；通过将电池簇浸泡在绝缘冷却液中，保证电芯温度一致性，并具有极高的安全性；而且绝缘冷却液静置在液冷电池柜中不需要进行循环换热，避免发生绝缘冷却液漏液；同时通过冷水机组往冷却管路中供给制冷剂，使得制冷剂在液冷电池柜中与绝缘冷却液流动换热，而制冷剂流动的液量远小于电池柜中绝缘冷却液需要循环换热的液量，大幅减少制冷循环的液量，从而减小换热过程的耗电量。其次，冷水机组中的制冷剂为冷媒，仅靠制冷剂在冷却管路中进行液体流动循环，就可达到循环效率高，低能耗的冷却效果。

附图说明

图1 为发明一实施例的基于浸没式非流动液冷热管理技术的结构图；

图2 为图1中液冷电池柜的内壁和散热冷却组件第一个实施例的立体结构图；

图3 为图2中第一个实施例的换热片的立体结构图；

图4 为图2中液冷电池柜的内壁和散热冷却组件第二个实施例的立体结构图；

图5 为图4中第二个实施例的换热片的立体结构图；

图6 为图1中液冷电池柜的外壁结构图；

图7 为一实施例的电池簇与电池簇支架的结构示意图。

其中：

1-液冷电池柜；11-绝缘冷却液；12-安装槽；13-导管；2-冷水机组；21-冷水机组柜体；211-冷却风机；22-制冷剂循环组件；221-压缩机；222-冷凝器；223-节流阀；23-冷却液循环组件；231-电子水泵；232-加热器；24-板式热交换器；25-输出端口；26-回流端口；3-冷却管路；31-输液管道；32-回流管道；4-电池簇；41-换热管道；5-散热冷却组件；51-换热片；511-S型通道，512-第一连接口；513-第二连接口；514-冷却腔；515-进出液口；52-导液管；6-流动液管组，61-出液管口；62-抽液管口；63-流动液管；64-抽液泵；7、电池簇支架，71、容纳腔；8、加热器，81、穿孔，82、第二穿孔。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接 ；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参考图1所示，本发明以实施例中提供一种基于浸没式非流动液冷热管理技术的储能冷却系统，包括液冷电池柜1、冷水机组2、冷却管路3以及内设有电芯的电池簇4；

所述液冷电池柜1内部设置有绝缘冷却液11，至少一个电池簇4安置在所述液冷电池柜1的内部，并浸没在所述绝缘冷却液11中；将所述电池簇4浸没绝缘冷却液11中，在电池簇4工作发热时，所述绝缘冷却液11可以对电池簇4散发的热量进行吸收。

可选的，所述电池簇4的内部设置有用于绝缘冷却液11降温的换热管道41，所述换热管道41的两端延伸至所述电池簇4的外部；绝缘冷却液11吸收所述电池簇4内部电芯产生的热量，降低电芯的温度，所述换热管道41通过内部流动制冷剂对绝缘冷却液11进行换热降温，使绝缘冷却液11保持低温，提高对电芯的降温效率。

可选的，所述冷却管路3包括输液管道31和回流管道32，所述输液管道31和所述回流管道32分别与换热管道41的两端相连通；换热管道41的输出端与所述回流管道32相连通，换热管道41的输入端与所述输液管道31相连通。

可选的，所述冷水机组2设置有输出端口25和回流端口26，所述输出端口25与所述输液管道31相连通，所述回流端口26与所述回流管道32相连通。

参考图2、图4所示，在一个实施例中，所述液冷电池柜1的内壁上还布设有散热冷却组件5，所述散热冷却组件5与所述冷水机组2相连通，所述冷水机组2对所述散热冷却组件5输送制冷剂。所述散热冷却组件5对吸热升温的绝缘冷却液11进行降温调节。所述散热冷却组件5可以与电池簇4共用冷水机组2，由冷水机组2对所述散热冷却组件5输送制冷剂。

参考图2所示，可选的，所述散热冷却组件5包括若干换热片51和若干导液管52，若干所述导液管52将所述换热片51连通在一起。

参考图3所示，可选的，所述换热片51的内部设置有S型通道511，所述换热片51的两侧分别开设有第一连接口512和第二连接口513，所述第一连接口512和第二连接口513沿着换热片51的长度方向相离设置；所述S型通道511、第一连接口512和第二连接口513相连通。制冷剂从第一连接口512流入，可经由S型通道511从第二连接口513流出，由于S型通道511布满在所述换热片51的内部，进而能使所述换热片51具有较好的换热、冷却性能。

可选的，所述导液管52分别安装在所述换热片51的第一连接口512和第二连接口513上。导液管52依次交错安装在所述换热片51之间，相邻的导液管52沿着换热片51的纵向长度远离设置，因此，若干换热片51和若干导液管52形成S型设置。

制冷剂的第一种流动方向：制冷剂经由导液管52，从换热片51第一连接口512进入换热片51中，经过换热片51内部的S型通道511流动到换热片51底部的第二连接口513，再由第二连接口513处安装的导液管52流入另一块换热片51的底部，再从换热片51内部的S型通道511流动到第一连接口512，以此类推，制冷剂在散热冷却组件5中实现S型流动。

参考图5所示，可选的，所述换热片51的内部设置有冷却腔514，所述换热片51的顶部两侧开设有相通的进出液口515，所述冷却腔514与所述进出液口515相连通。

所述冷却腔514为近似矩形的空腔，内部可以容纳大量的制冷剂，极大的提高换热片51的换热降温效率。

可选的，所述导液管52安装在所述换热片51顶部两侧的进出液口515处。若干导液管52均设置在所述换热片51顶部，使得相连通的换热片51，形成M型设置。

制冷剂的第二种流动方向：制冷剂经由导液管52，从换热片51一侧的进出液口515流入冷却腔514中，当冷却腔514中制冷剂充满时，制冷剂从换热片51另一侧的进出液口515流出，此时，制冷剂又进入另一个导液管52中，再由另一个导液管52流入另一个换热片51中，依次类推，制冷剂在散热冷却组件5中实现M型流动。

可选的，所述换热片51为扁长矩形设置。扁长矩形设置具有较大接触面积，可以帮助绝缘冷却液11迅速换热降温。

参考图2、图4所示，在一个实施例中，所述液冷电池柜1的内壁上还开设有安装槽12，所述安装槽12两侧设置有导管13，所述散热冷却组件5安装在所述安装槽12的内部，所述散热冷却组件5的两侧与所述导管13相连接。

可选的，相邻的所述散热冷却组件5通过所述导管13相连通。

液冷电池柜1的内壁上的导管13，导管13一端的管口设置在安装槽12内，用于与散热冷却组件5连接，导管13另一端的管口设置在安装槽12外，当液冷电池柜1相邻内壁的导管13通过管道连通后，液冷电池柜1相邻内壁上的散热冷却组件12相连通，方便制冷剂流动。如图2、图4所示，安装槽12设置有多个，每一个安装槽12内设置一个散热冷却组件5。

参考图6所示，在一个实施例中，所述液冷电池柜1还设置有流动液管组6，所述流动液管组6包括出液管口61、抽液管口62、流动液管63和抽液泵64。所述出液管口61和抽液管口62安装在所述液冷电池柜1内壁上，所述流动液管63安装在所述液冷电池柜1外壁上，所述流动液管63与所述出液管口61、抽液管口62相连通，所述抽液泵64安装在所述流动液管63上。所述流动液管组6至少有一组安装在液冷电池柜1上。

抽液管口62安装在所述液冷电池柜1内壁的底部，在抽液泵64启动后，所述抽液泵64通过抽液管口62将液冷电池柜1底部的绝缘冷却液11抽出，经由流动液管组6从出液管口61流出，使得液冷电池柜1内部的绝缘冷却液11可以循环流动。提高绝缘冷却液11与散热冷却组件12的接触效率，保证绝缘冷却液11具有较低的冷却温度，用于帮助电池簇散热。

参考图1所示，在一个实施例中，所述冷水机组2包括冷水机组柜体21、制冷剂循环组件22和冷却液循环组件23，所述制冷剂循环组件22和所述冷却液循环组件23安置在所述冷水机组柜体21的内部。

可选的，所述制冷剂循环组件22包括压缩机221、冷凝器222和节流阀223，所述压缩机221、所述冷凝器222和所述节流阀223依次通过管道相连通。

所述压缩机221是一种将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械，从吸气管吸入低温低压的制冷剂，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂，为制冷循环提供动力。

所述冷凝器222为制冷系统的机件，属于换热器的一种，能把气体或蒸气转变成液体，将管子中的热量以很快的方式，传到管子附近的空气中。冷凝器工作过程是个放热的过程，所以冷凝器温度都是较高的。

所述节流阀223是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门。

可选的，所述冷水机组柜体21设置有冷却风机211，所述冷却风机211对所述冷凝器222送风冷却。制冷剂经由压缩机221将低温低压的制冷剂转变为高温高压的制冷剂，再将高温高压的制冷剂传送到所述冷凝器222中，所述冷却风机211对所述冷凝器222中的制冷剂进行冷却降温，制冷剂降温后，所述节流阀223将制冷剂气状转变为液状，进行液化。

可选的，所述冷却液循环组件23包括电子水泵231和加热器232，所述电子水泵231和加热器232通过管道相连通。电子水泵231与回流管道32相连接，电子水泵231将从电池簇排除的制冷剂吸出，再传送至板式热交换器进行换热。所述加热器232与输液管道31相连接，此时的加热器232不工作，制冷剂经过加热器232传输到电池簇中，给电池簇内部进行降温。

可选的，所述制冷剂循环组件22和所述冷却液循环组件23之间安装有板式热交换器24。板式换热器24是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。

参照图7，上述基于浸没式非流动液冷热管理技术的储能冷却系统，所述液冷电池柜的内还设置有加热器8。

上述基于浸没式非流动液冷热管理技术的储能冷却系统，当所述环境温度过低时，电池簇4的容量，充电、放电速度均会受到较大的影响。所以本申请在液冷电池柜的内设置有加热器8，可在温度低于预设阈值时对绝缘冷却液11进行加热，以使提高电池簇4的工作温度。本申请还设置有温度传感器和控制器等，控制器分别与温度传感器和加热器8连接，以根据温度控制加热器8的工作。

进一步地，上述基于浸没式非流动液冷热管理技术的储能冷却系统，还包括电池簇支架7；所述电池簇支架7安装于所述液冷电池柜1的底壁上，用于承载所述电池簇4；所述电池簇支架内设置有容纳腔71，容纳腔71内设置所述加热器8；所述容纳腔71的侧壁为隔热材料制成；所述容纳腔71对应所述电池簇4的顶壁上设置有穿孔81；其中，当所述液冷电池柜1内温度低于预设阈值时，所述加热器8启动加热，以使所述热量从所述穿孔81处传导至所述电池簇。

如上所述，电池簇支架7的主体可以是一个盒子，可以是正方体、长方体、圆柱体、棱柱体等。上述电池簇支架7内设置有一个容纳腔71，加热器8设置在容纳腔71内，且容纳腔71的侧壁为隔热材料制成，容纳腔71对应所述电池簇4的顶壁上设置有穿孔81，如此，当加热器7加热时，仅会对容纳腔71内的绝缘冷却液11进行加热，然后热量从穿孔81处蔓延至电池簇4，可以快速地给电池簇4加热，降低热量向非电池簇4所处位置的扩散速度。

进一步地，容纳腔71的底部设置第二穿孔82，当加热器8加热时，被加热的绝缘冷却液11会因为膨胀从上述穿孔81向电池簇流动，容纳腔71外侧的绝缘冷却液11会从第二穿孔82流入容纳腔71内，补充纳腔71内的绝缘冷却液11。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于浸没式非流动液冷热管理技术的储能冷却系统，其特征在于：包括液冷电池柜、冷水机组、冷却管路以及内设有电芯的电池簇；

所述液冷电池柜内部设置有绝缘冷却液，至少一个电池簇安置在所述液冷电池柜的内部，并浸没在所述绝缘冷却液中；

所述电池簇的内部设置有换热管道，所述换热管道的两端延伸至所述电池簇的外部；

所述冷却管路包括输液管道和回流管道，所述输液管道和所述回流管道分别与换热管道的两端相连通；

所述冷水机组设置有输出端口和回流端口，所述输出端口与所述输液管道相连通，所述回流端口与所述回流管道相连通；

所述液冷电池柜的内壁上还布设有散热冷却组件，所述散热冷却组件与所述冷水机组相连通，所述冷水机组对所述散热冷却组件输送制冷剂；

所述散热冷却组件包括若干换热片和若干导液管，若干所述导液管将所述换热片连通在一起；

所述液冷电池柜还设置有流动液管组，所述流动液管组包括出液管口、抽液管口、流动液管和抽液泵；所述出液管口和抽液管口安装在所述液冷电池柜的内壁上，所述流动液管安装在所述液冷电池柜的外壁上，所述流动液管与所述出液管口、所述抽液管口相连通，所述抽液泵安装在所述流动液管上；

所述流动液管组至少有一组安装在液冷电池柜上；

所述液冷电池柜的内还设置有加热器；

还包括电池簇支架；

所述电池簇支架安装于所述液冷电池柜的底壁上，用于承载所述电池簇；

所述电池簇支架内设置有容纳腔，容纳腔内设置所述加热器；所述容纳腔的侧壁为隔热材料制成；所述容纳腔对应所述电池簇的顶壁上设置有穿孔；容纳腔的底部设置第二穿孔；

其中，当所述液冷电池柜内温度低于预设阈值时，所述加热器启动加热，以使热量从所述穿孔处传导至所述电池簇。

2.根据权利要求1所述的基于浸没式非流动液冷热管理技术的储能冷却系统，其特征在于：所述换热片的内部设置有S型通道，所述换热片的两侧分别开设有第一连接口和第二连接口，所述第一连接口和第二连接口沿着换热片的长度方向相离设置，所述S型通道、第一连接口和第二连接口相连通。

3.根据权利要求2所述的基于浸没式非流动液冷热管理技术的储能冷却系统，其特征在于：所述导液管分别安装在所述换热片的第一连接口和第二连接口上。

4.根据权利要求1所述的基于浸没式非流动液冷热管理技术的储能冷却系统，其特征在于：所述换热片的内部设置有冷却腔，所述换热片的顶部两侧开设有相通的进出液口，所述冷却腔与所述进出液口相连通。

5.根据权利要求4所述的基于浸没式非流动液冷热管理技术的储能冷却系统，其特征在于：所述导液管安装在所述换热片顶部两侧的进出液口处。

6.根据权利要求1所述的基于浸没式非流动液冷热管理技术的储能冷却系统，其特征在于：所述液冷电池柜的内壁上还开设有安装槽，所述安装槽两侧设置有导管，所述散热冷却组件安装在所述安装槽的内部，所述散热冷却组件的两侧与所述导管相连接。

7.根据权利要求6所述的基于浸没式非流动液冷热管理技术的储能冷却系统，其特征在于：所述液冷电池柜中相邻内壁上的所述导管通过管道相连通，以使相邻的所述散热冷却组件相连通。