CN117458039B - 一种储能设备的喷淋式液冷散热装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种储能设备的喷淋式液冷散热装置，包括柜体，其包括多个放置架，放置架上设置有回收槽；电池箱，其放置在放置架上，电池箱的底部设置有多个漏液孔，漏液孔设置在回收槽的上方；电池组，其被安置在电池箱内，电池组包括多个电芯，电芯之间设置有过流板；分流板，其安装在电池组顶部，分流板开设有引流槽，引流槽的两侧设置有多个溢流槽；BMS模块。本申请通过分流板将冷却液喷淋至电芯的电极和各个侧面，电芯的底部再与电池箱内积留的冷却液进行换热，从而冷却液能够覆盖电芯的各个表面，具有更好的散热效率；电芯之间设置有过流板，通过其上的阻流孔降低冷却液的流经速度，从而延长冷却液与电芯侧面的接触时间。

Description

一种储能设备的喷淋式液冷散热装置

技术领域

本申请涉及储能设备技术领域，特别涉及一种储能设备的喷淋式液冷散热装置。

背景技术

储能电站是通过电化学电池或电磁能量存储介质进行可循环电能存储、转换及释放的设备系统。为了在有限空间内尽可能多地放置更多的储能设备，储能电站的电池组高度聚集，这就有可能造成散热不足的问题。在电池过充过放、过热、机械碰撞、温度一致性差等内外部因素影响下，电池组的温度急剧上升，容易引起电池隔膜崩溃和内部短路，从而导致热失控。如果热失控在电池模组内发生传播，会导致系统的火灾事故的发生。因此，需要对储能设备设置相应的散热装置以辅助降温，同时也需要对储能设备的实时温度进行监测。

目前市面上用于储能设备的散热装置，按照冷却介质可以分为风冷散热和水冷散热两种方式，水冷散热又可以分为浸没式和喷淋式两种散热方法，其中浸没式指将电池组完全浸没于冷却液中以实现散热，喷淋式指将冷却液喷洒至电池组表面以带走热量的方式。相较于浸没式水冷装置，喷淋式水冷装置通过冷却液的蒸发和凝结来吸收和散发热量，其优点在于可以实现高效的热传递和精准的温度控制，适用于需要高精度冷却的高性能计算、服务器等领域。

喷淋式液冷装置中，冷却液与电池组的接触时间很大程度上影响着换热效率。在冷却液的喷淋过程中，冷却液由于重力会很快地从电池组表面流过，换热时间不足而导致散热效果达不到预期。另外，由于追求电池组内的电芯排列密集，电芯之间的间距一般都较小，导致冷却液难以覆盖电芯的各个表面，也会影响散热效果。

发明内容

本申请的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种储能设备的喷淋式液冷散热装置，能够延长冷却液在电池组上的停留时间以提升换热效率，而且冷却液能够与电芯的各个表面进行接触。

根据本申请实施例，提供一种储能设备的喷淋式液冷散热装置，包括：

柜体，其包括第一进液管、第一出液管、储液水箱和多个放置架，所述放置架上设置有回收槽，所述第一出液管的两端分别连接至所述回收槽和所述储液水箱；

电池箱，其数量有多个且一一对应地放置在所述放置架上，所述第一进液管通过支管连接至各个所述电池箱，所述电池箱的底部围设有一圈第一挡边以阻止冷却液外漏，所述电池箱的底部设置有多个漏液孔，所述漏液孔设置在所述回收槽的上方；

电池组，其被安置在所述电池箱内，所述电池组包括多个呈阵列设置的电芯，所述电芯的底部与所述电池箱接触，相邻的两个电芯之间设置有过流板，所述过流板的表面开设有多个阻流孔以及沿竖向方向延伸的导引槽；

分流板，其安装在所述电池组顶部，所述分流板上开设有引流槽，所述引流槽的两侧均为喷淋区，所述分流板在所述喷淋区内开设有电极限位槽和喷淋孔，所述电极限位槽用于与电芯的电极连接，所述喷淋孔设置在所述过流板的上方；所述引流槽的端部与所述第一进液管的支管连接，所述引流槽的两侧分别设置有多个溢流槽，所述引流槽中的冷却液能够通过所述溢流槽流动至所述喷淋区，并且通过所述电极限位槽流动至所述电芯的电极，以及通过所述喷淋孔流动至所述电芯的侧面；

BMS模块，其固定在所述电池箱内并与所述电池组电连接。

根据本申请实施例，进一步地，所述第一进液管纵向设置并作为所述柜体的支撑脚进行结构支撑。

根据本申请实施例，进一步地，所述第一进液管连接有水泵以驱动冷却液流动。

根据本申请实施例，进一步地，所述电池箱与所述放置架滑动连接。

根据本申请实施例，进一步地，所述电池箱设置有把手。

根据本申请实施例，进一步地，所述储能设备的喷淋式液冷散热装置还包括盖板，所述盖板覆盖在所述分流板上方。

根据本申请实施例，进一步地，所述盖板开设有流道，所述流道倒扣在所述分流板的引流槽上，用于防止所述引流槽内的冷却液飞溅。

根据本申请实施例，进一步地，所述盖板围设有一圈第二挡边，所述第二挡边开设有多个溢流孔。

根据本申请实施例，进一步地，所述柜体的各个表面均安装有挡板，使得所述柜体形成一个封闭式结构。

根据本申请实施例，进一步地，所述柜体安装有呼吸阀，所述呼吸阀用于平衡所述柜体的内外压强。

本申请实施例的有益效果至少包括：本申请通过分流板将冷却液喷淋至电芯的电极和各个侧面，电芯的底部再与电池箱内积留的冷却液进行换热，从而冷却液能够覆盖电芯的各个表面，具有更好的散热效率；电芯之间设置有过流板，通过其上的阻流孔降低冷却液的流经速度，从而延长冷却液与电芯侧面的接触时间。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。

图1是本申请实施例储能设备的喷淋式液冷散热装置的外观示意图；

图2是本申请实施例储能设备的喷淋式液冷散热装置的内部示意图；

图3是本申请实施例储能设备的喷淋式液冷散热装置中柜体100的三维图；

图4是本申请实施例储能设备的喷淋式液冷散热装置中电池箱200、电池组300、分流板400、BMS模块500和盖板600的安装示意图；

图5是本申请实施例储能设备的喷淋式液冷散热装置中过流板320的三维图；

图6是本申请实施例储能设备的喷淋式液冷散热装置中分流板400的三维图；

图7是本申请实施例储能设备的喷淋式液冷散热装置中盖板600的三维图。

附图标记：

100-柜体、110-第一进液管、111-支管、120-第一出液管、130-储液水箱、140-放置架、141-回收槽、150-挡板、160-呼吸阀、170-排气阀、200-电池箱、210-第一挡边、220-漏液孔、230-把手、300-电池组、310-电芯、320-过流板、321-阻流孔、322-导引槽、400-分流板、410-引流槽、411-溢流槽、420-喷淋区、421-电极限位槽、422-喷淋孔、500-BMS模块、600-盖板、610-流道、620-第二挡边、621-溢流孔。

具体实施方式

本部分将详细描述本申请的具体实施例，本申请之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本申请的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本申请保护范围的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

目前市面上用于储能设备的散热装置，按照冷却介质可以分为风冷散热和水冷散热两种方式，水冷散热又可以分为浸没式和喷淋式两种散热方法，其中浸没式指将电池组完全浸没于冷却液中以实现散热，喷淋式指将冷却液喷洒至电池组表面以带走热量的方式。喷淋式液冷装置中，冷却液与电池组的接触时间很大程度上影响着换热效率。在冷却液的喷淋过程中，冷却液由于重力会很快地从电池组表面流过，换热时间不足而导致散热效果达不到预期。另外，由于追求电池组内的电芯排列密集，电芯之间的间距一般都较小，导致冷却液难以覆盖电芯的各个表面，也会影响散热效果。

对此，本申请提出一种储能设备的喷淋式液冷散热装置，通过分流板400将冷却液喷淋至电芯310的电极和各个侧面，电芯310的底部再与电池箱200内积留的冷却液进行换热，从而冷却液能够覆盖电芯310的各个表面，具有更好的散热效率；电芯310之间设置有过流板320，通过其上的阻流孔321降低冷却液的流经速度，从而延长冷却液与电芯310侧面的接触时间。

本申请实施例中的储能设备的喷淋式液冷散热装置，包括柜体100、电池箱200、电池组300、分流板400、BMS模块500和盖板600。其中，柜体100为本储能设备的喷淋式液冷散热装置的主体结构，参照图1至图2，其包括第一进液管110、第一出液管120、储液水箱130和多个放置架140。第一进液管110纵向设置并作为柜体100的支撑脚进行结构支撑，用于输送冷却液的同时也作为柜体100的支撑结构，一物两用以减少本储能设备的喷淋式液冷散热装置的占用空间。电池箱200数量有多个且一一对应地放置在放置架140上，第一进液管110通过支管111连接至各个电池箱200。为了驱动冷却液进入各个电池箱200，第一进液管110还连接有水泵以对冷却液进行推动。

参照图3，放置架140上设置有回收槽141，第一出液管120的两端分别连接至回收槽141和储液水箱130。从电池箱200中排出的冷却液能够流动至回收槽141中，并经过第一出液管120汇流至储液水箱130，后续再利用外部的冷却设备将储液水箱130中的冷却液抽走并再次冷却，形成一个冷却液循环系统。

进一步地，柜体100的各个表面均安装有挡板150，使得柜体100形成一个封闭式结构，起到隔温蓄冷以及保护各个电池箱200的作用。为了平衡柜体100的内外压强，柜体100安装有呼吸阀160。同时，为了防止意外事故而导致柜体100内压强突然升高，柜体100还安装有排气阀170。

进一步地，电池箱200与放置架140滑动连接，在拔除电池箱200上与第一进液管110以及第一出液管120的连接管后，能够将电池箱200从中抽出，电池箱200上设置有把手230以方便抽拉，便于后续对电池箱200的维护和更换。

对于电池箱200的内部结构，参照图4，电池箱200的底部围设有一圈第一挡边210以阻止冷却液外漏，电池箱200的底部设置有多个漏液孔220，漏液孔220位于第一挡边210所围出的区域内，从而在电池箱200内积留的冷却液能够被第一挡边210阻挡而不外溢，同时能够从漏液孔220漏出。值得注意的是，漏液孔220设置在回收槽141的上方，从而从漏液孔220漏出的冷却液能够汇集于回收槽141。

电池组300被安置在电池箱200内，其包括多个呈阵列设置的电芯310，电芯310的底部与电池箱200接触，从而电芯310的底部能够与积留在电池箱200底部的冷却液进行换热。相邻的两个电芯310之间设置有过流板320，参照图5，过流板320的表面开设有多个阻流孔321以及沿竖向方向延伸的导引槽322。导引槽322用于引导液流从上往下流过电芯310的侧面，当液流流过阻流孔321时，冷却液与阻流孔321内壁的接触使得冷却液流速降低，延长冷却液与电芯310的接触时间。同时，冷却液也能够通过阻流孔321流动至过流板320的另一侧，促进过流板320两侧冷却液的流通。

分流板400安装在电池组300顶部，用于将冷却液均匀地输送至各个电芯310。参照图6，分流板400上开设有引流槽410，引流槽410的两侧均为喷淋区420，分流板400在喷淋区420内开设有电极限位槽421和喷淋孔422。其中，电极限位槽421用于与电芯310的电极连接，喷淋孔422设置在过流板320的上方。引流槽410的端部与第一进液管110的支管111连接，引流槽410的两侧分别设置有多个溢流槽411，引流槽410中的冷却液能够通过溢流槽411流动至喷淋区420，并且通过电极限位槽421流动至电芯310的电极，以及通过喷淋孔422流动至电芯310的侧面，过流板320位于喷淋孔422的下方。

BMS模块500，其固定在电池箱200内并与电池组300电连接，用于监控电池组300的温度、电流和电量等性能参数。

进一步地，本储能设备的喷淋式液冷散热装置还包括盖板600，盖板600覆盖在分流板400上方，用于对分流板400进行保护。参照图7，盖板600开设有流道610，流道610倒扣在分流板400的引流槽410上，用于防止引流槽410内的冷却液飞溅。盖板600还围设有一圈第二挡边620，第二挡边620开设有多个溢流孔621。当分流板400中的冷却液过多时，能够通过溢流孔621向外溢流，溢流的冷却液流至电池箱200底部并通过漏液孔220流走。

以上是对本申请的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种储能设备的喷淋式液冷散热装置，其特征在于，包括：

柜体（100），其包括第一进液管（110）、第一出液管（120）、储液水箱（130）和多个放置架（140），所述放置架（140）上设置有回收槽（141），所述第一出液管（120）的两端分别连接至所述回收槽（141）和所述储液水箱（130）；

电池箱（200），其数量有多个且一一对应地放置在所述放置架（140）上，所述第一进液管（110）通过支管（111）连接至各个所述电池箱（200），所述电池箱（200）的底部围设有一圈第一挡边（210）以阻止冷却液外漏，所述电池箱（200）的底部设置有多个漏液孔（220），所述漏液孔（220）设置在所述回收槽（141）的上方；

电池组（300），其被安置在所述电池箱（200）内，所述电池组（300）包括多个呈阵列设置的电芯（310），所述电芯（310）的底部与所述电池箱（200）接触，相邻的两个电芯（310）之间设置有过流板（320），所述过流板（320）的表面开设有多个阻流孔（321）以及沿竖向方向延伸的导引槽（322）；

分流板（400），其安装在所述电池组（300）顶部，所述分流板（400）上开设有引流槽（410），所述引流槽（410）的两侧均为喷淋区（420），所述分流板（400）在所述喷淋区（420）内开设有电极限位槽（421）和喷淋孔（422），所述电极限位槽（421）用于与电芯（310）的电极连接，所述喷淋孔（422）设置在所述过流板（320）的上方；所述引流槽（410）的端部与所述第一进液管（110）的支管（111）连接，所述引流槽（410）的两侧分别设置有多个溢流槽（411），所述引流槽（410）中的冷却液能够通过所述溢流槽（411）流动至所述喷淋区（420），并且通过所述电极限位槽（421）流动至所述电芯（310）的电极，以及通过所述喷淋孔（422）流动至所述电芯（310）的侧面；

BMS模块（500），其固定在所述电池箱（200）内并与所述电池组（300）电连接。

2.根据权利要求1所述的储能设备的喷淋式液冷散热装置，其特征在于：所述第一进液管（110）纵向设置并作为所述柜体（100）的支撑脚进行结构支撑。

3.根据权利要求1所述的储能设备的喷淋式液冷散热装置，其特征在于：所述第一进液管（110）连接有水泵以驱动冷却液流动。

4.根据权利要求1所述的储能设备的喷淋式液冷散热装置，其特征在于：所述电池箱（200）与所述放置架（140）滑动连接。

5.根据权利要求4所述的储能设备的喷淋式液冷散热装置，其特征在于：所述电池箱（200）设置有把手（230）。

6.根据权利要求1所述的储能设备的喷淋式液冷散热装置，其特征在于：所述储能设备的喷淋式液冷散热装置还包括盖板（600），所述盖板（600）覆盖在所述分流板（400）上方。

7.根据权利要求6所述的储能设备的喷淋式液冷散热装置，其特征在于：所述盖板（600）开设有流道（610），所述流道（610）倒扣在所述分流板（400）的引流槽（410）上，用于防止所述引流槽（410）内的冷却液飞溅。

8.根据权利要求6所述的储能设备的喷淋式液冷散热装置，其特征在于：所述盖板（600）围设有一圈第二挡边（620），所述第二挡边（620）开设有多个溢流孔（621）。

9.根据权利要求1所述的储能设备的喷淋式液冷散热装置，其特征在于：所述柜体（100）的各个表面均安装有挡板（150），使得所述柜体（100）形成一个封闭式结构。

10.根据权利要求9所述的储能设备的喷淋式液冷散热装置，其特征在于：所述柜体（100）安装有呼吸阀（160），所述呼吸阀（160）用于平衡所述柜体（100）的内外压强。