CN203260692U - 一种储能电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种储能电池模组，包括电池组和冷却模块；冷却模块包括四个均沿电池厚度方向放置的冷却组件，且第一冷却组件、第三冷却组件位于电池组上设有电极引出端的两个端面，第二冷却组件、第四冷却组件位于电池组的顶面和底面；第一冷却组件和第三冷却组件均由多个冷却板单体依次排列而成，第二冷却组件和第四冷却组件均为整块冷却板；每个冷却板和冷却板单体内均设有冷却管，相邻的冷却管之间通过内部连接管和/或转接管道形成单一流道。本实用新型提供的储能电池模组，特别适用于各单体电池纵向尺寸和安装位置公差的一致性较差的电池组，其能有效提高电池组内的整体传热和散热效果，使电池组内部温度场分布更均匀。

Description

一种储能电池模组

技术领域

 本实用新型属于储能电池散热技术领域，尤其涉及一种具有高传热功率的储能电池模组。

背景技术

随着全球电力需求逐年增长，用电高峰和低谷的负荷差距越来越大，需要采用各种方法储能，把用电低谷期富余的电储存起来，在用电高峰的时候再拿出来用，以求减少电能浪费、实现削峰调谷，并可以降低总装机容量，节约投资。而储能电站则是在储能技术领域的一项突破。它能在用电低谷时向电池组充电储能，用电高峰期时电池组放电回馈电网，对电网进行局部错峰调谷，均衡用电负荷。同时储能电站还可存储太阳能和风能电站产生的电能，突破时间和气候限制，解决了全天候使用新能源的难题。

电池储能电站，相比于抽水蓄能、压缩空气储能等传统储能技术，具有明显的成本和运行寿命优势，经济效益突出，需求巨大，应用前景广阔。全球电力需求逐年增长，用电高峰和低谷的负荷差距越来越大，电池储能电站作为一项新兴技术，将给电网储能领域带来革命性的技术更新，具有巨大的社会效应和经济效应。

电池储能电站是由众多储能单体电池通过串并联所组成的，每个单体电池的工作状态都会对储能电池模组的工作效率产生影响。要使单体电池发挥最佳的工作效率，必须保证其处于适宜的工作温度。同时还要求各单体电池的工作性能保持高度的一致性，才能保证储能电池模组乃至整个储能电站有最大的工作效率。而要保证单体电池的一致性就必须使整个电池模组的温度场均匀，这对现有的电池模组热管理技术提出了新的要求。现有储能电池模组内，由于各单体电池在平行放置时难以保证其较好的纵向尺寸和安装位置公差的一致性，因此在设置冷却模块时也难以保证各单体电池内部的热量能得到有效释放。

发明内容

本实用新型所要解决了现有技术中储能电池模组内电池组内各单体电池的纵向尺寸和安装位置公差一致性较差、内部温度场分布不均匀、电池整体散热性能较差的技术问题。

因此，本实用新型提供了一种储能电池模组，所述储能电池模组包括电池组和冷却模块；所述电池组包括多个平行叠放的单体电池；所述冷却模块包括分别位于电池组四周、且两两相对设置的第一冷却组件、第二冷却组件、第三冷却组件和第四冷却组件； 

四个冷却组件均沿电池的厚度方向放置，且所述第一冷却组件、第三冷却组件分别位于电池组上设有电极引出端的两个端面，而第二冷却组件、第四冷却组件分别位于电池组的顶面和底面；

所述第一冷却组件和第三冷却组件各自独立地由多个冷却板单体依次排列而成，所述第二冷却组件和第四冷却组件各自独立地为整块冷却板；

每个冷却板和冷却板单体内均设有冷却管，相邻两个冷却板单体内的冷却管之间通过内部连接管连通，相邻的冷却板与冷却板单体内的冷却管之间通过转接管道连通，冷却管、内部连接管和转接管道内流通有冷却介质。

作为本实用新型的进一步改进，相邻两个单体电池的电极之间通过连接片焊接连接。

作为本实用新型的进一步改进，每个冷却组件与电池组之间均设有一层绝缘导热垫片。

作为本实用新型的进一步改进，第一冷却组件中的每个冷却板单体分别位于每个单体电池的具有电极引出端的一个端面；第三冷却组件中的每个冷却板单体分别位于每个单体电池的具有电极引出端的另一个端面。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一冷却组件、第三冷却组件的上端均通过螺钉与第二冷却组件固定连接；第一冷却组件、第三冷却组件的下端均通过螺钉与第四冷却组件固定连接。第一冷却组件第三冷却组件第一冷却组件第三冷却组件

作为本实用新型的进一步改进，所述第二冷却组件与第四冷却板组件之间通过拉杆和螺母固定连接。

作为本实用新型的进一步改进，每个冷却板和冷却板单体内的冷却管均具有进口和出口；其中第二冷却组件的冷却管的出口通过第一转接管道与第三冷却组件一端部的冷却板单体内的冷却管的进口连通，第三冷却组件另一端部的冷却板单体内的冷却管的出口通过第二转接管道与第四冷却组件的冷却管的进口连通，第四冷却组件的冷却管的出口通过第三转接管道与第一冷却组件的一端部的冷却板单体内的冷却管的进口连通。第三冷却组件第三冷却组件第一冷却组件

作为本实用新型的进一步改进，每个冷却板和冷却板单体内的冷却管均为弯曲单一管道，且贯穿该冷却板、冷却板单体的整个区域。

作为本实用新型的进一步改进，每个转接管道的两端与相邻的冷却板和/或冷却板单体内的冷却管的连接处均设有紧固件。

本实用新型提供的储能电池模组，通过在电池组的厚度方向的四周面均设置冷却组件，尤其在电池组的具有电极引出端的两个端面（即发热量较大的两个区域）设置第一冷却组件和第三冷却组件，此两个冷却组件由多个冷却板单体依次排列而成，特别适用于各单体电池纵向尺寸和安装位置公差的一致性较差的电池组，从而能有效提高电池组内的整体传热和散热效果，使电池组内部温度场分布更均匀。    

附图说明

图1是本实用新型提供的储能电池模组的结构示意图。

图2是本实用新型提供的储能电池模组的爆炸示意图。

图3是图2中第二冷却板的结构示意图。

图4是图3的A-A剖视图。

图5是图2中第四冷却板的结构示意图。

图6是图5的B-B剖视图。

图7是图2中第一冷却组件的结构示意图。

图8是图7的C-C剖视图。

图9是图2中第三冷却组件的结构示意图。

图10是图9的D-D剖视图。

图中，1——单体电池，2——连接片，3——第二冷却板，4——第四冷却板，5——第一冷却组件组件，6——第三冷却组件组件，7——第一转接管道，8——第三转接管道，9——第二转接管道，10——拉杆，11——螺母，12——第二导热垫片，13——第四导热垫片，14——第一导热垫片，15——第三导热垫片；

31——第二通孔，32——第二螺纹孔，33——第二出口，34——第二进口；41——第四通孔，42——第四螺纹孔，43——第四出口，44——第四进口；51——第一冷却板单体，511——第一上方固定端，512——第一下方固定端，52——第一内部连接管，53——第一出口，54——第一进口；61——第三冷却板单体，611——第三上方固定端，612——第三下方固定端，62——第三内部连接管，63——第三出口，64——第三进口。    

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1和图2所述，本实用新型提供了一种储能电池模组，所述储能电池模组包括电池组和冷却模块。其中，电池组包括多个平行叠放的单体电池1，各单体电池1之间可以串联，也可以并联，本实用新型没有特殊限定。作为本领域技术人员的公知常识，所述单体电池一般为方形，其包括两大面、两侧面和两端面。本实用新型中，如无特殊说明，电池的两端面即是指电池两电极引出端所在的面；而两大面是指单体电池面积最大的两个面；侧面是指与两端面、两大面垂直的面。多个单体电池1之间平行设置，相邻的两个单体电池的电极之间通过连接片2焊接连接在一起，从而得到一个整体的电池组。由于单体电池1本身的尺寸微弱差异，导致其在平行放置组成电池组时，难以保证其纵向尺寸和安装位置公差的良好一致性。因此，直接在电池组端部设置冷却板进行整体传热时，也难以保证各单体电池1均与冷却板有良好的接触。而本实用新型，正是基于以上考虑，对冷却模块（尤其是位于电池组两端部的第一冷却组件5、第三冷却组件6）的结构进行改进，保证电池组内各单体电池内的热量均能得到有效释放。

具体地，如图1和图2所示，冷却模块包括分别位于电池组四周、且两两相对设置的第一冷却组件5、第二冷却组件、第三冷却组件6和第四冷却组件。四个冷却组件均沿电池的厚度方向放置，且第一冷却组件5、第三冷却组件6分别位于电池组上设有电极引出端的两个端面，而第二冷却组件、第四冷却组件则分别位于电池组的顶面和底面，即第二冷却组件和第四冷却组件均位于单体电池1的两侧面上，便于将各单体电池1侧面的热量进行有效热传导，起到散热作用。

如图1和图2所示，本实用新型中，第一冷却组件5由多个第一冷却板单体51依次排列而成，第三冷却组件6由多个第三冷却板单体61依次排列而成，而第二冷却组件和第四冷却组件则各自独立地为整块冷却板，即为第二冷却板3和第四冷却板4。

每个冷却板和冷却板单体内均设有冷却管。其中，对于第一冷却组件5、第三冷却组件6，其均由多个冷却板单体依次排列而成，相邻的两个冷却板单体内的冷却管之间通过内部连接管连通。而对于第二冷却板3和第四冷却板4，其内部的冷却管则分别与相邻的第一冷却组件5、第三冷却组件6内的冷却板单体内的冷却管之间通过转接管道连通。冷却管、内部连接管和转接管道内流通有冷却介质。

具体地，如图3和图4所示，第二冷却板3即位于电池组的顶面，其可以对电池组的顶面进行传热，散热效率高。该第二冷却板3的边缘开设有第二螺纹孔32和第二通孔31，其中第二通孔31内可穿设拉杆10、并套上螺母11，将第二冷却板3与第四冷却板4之间固定连接。第二螺纹孔32的位置与第一冷却组件5、第三冷却组件6上的上方固定端的位置对应，可通过在该第二螺纹孔32内装入螺钉将第二冷却板3与相邻的第一冷却组件5、第三冷却组件6分别固定连接。

第二冷却板3内设有弯曲单一流道的冷却管，且该冷却管贯穿第二冷却板3的整个区域；该冷却管的两端即为进口和出口，即第二进口34、第二出口33。其中，第二进口34即为整个冷却模块内冷却介质的初始入口，第二出口33通过第一转接管道7与第三冷却组件6的右端部的冷却板单体61内的冷却管的进口（即第三进口64）连通。

如图5和图6所示，所述第四冷却板4位于电池组的底面，其形状与第二冷却板3的形状类似，其边缘位置也开设有第四螺纹孔42和第四通孔41。其中第四通孔41的位置与第二冷却板3上第二通孔31的位置对应，通过在第二通孔31、第四通孔41内装入拉杆10，然后在拉杆10两端套上螺母11并拧紧，即可将第二冷却板3与第四冷却板4固定。第四螺纹孔42的位置与第一冷却组件5、第三冷却组件6上的下方固定端的位置对应，可通过在该第四螺纹孔42内装入螺钉将第四冷却板4与相邻的第一冷却组件5、第三冷却组件6分别固定连接。

第四冷却板4内设有弯曲单一流道的冷却管，且该冷却管贯穿第四冷却板4的整个区域；该冷却管的两端即为进口和出口，即第四进口44和第四出口43。其中，第四进口44通过第二转接管道9与第三冷却组件6的左端部的冷却板单体61内冷却管的出口（即第三出口63）连通，而第四出口43则通过第三转接管道8与第一冷却组件5左端部的冷却板单体51内的冷却管的进口（即第一进口54）连通。

如图7和图8所示，所述第一冷却组件5位于电池组的右端面，其可以对电池的电极引出端的端面进行散热。如图7所示，第一冷却组件5由多个第一冷却板单体51依次排列而成，每个第一冷却板单体51则分别位于一个单体电池1的具有电极引出端的右端面，并与该单体电池接触良好。相邻的两个第一冷却板单体51内的冷却管之间通过第一内部连接管52连通。

每个第一冷却板单体51的上方均设有用于与第二冷却板3固定连接的上方固定端（即第一上方固定端511），且每个第一冷却板单体51的下方均设有用于与第四冷却板4固定连接的下方固定端（即第一下方固定端512）。即，每个第一冷却组件5上的第一上方固定端511的个数、以及第一下方固定端512的个数均与第一冷却板单体51的个数相同，同时其与第二冷却板3上右侧的第二螺纹孔32的个数匹配。即通过在每个第一冷却板单体51上的第一上方固定端511内插入螺钉，并将螺钉固定拧紧于第二冷却板3右侧的第二螺纹孔32内，即可将第一冷却组件5的上方与第二冷却板3固定。对应地，第一下方固定端512的个数与第四冷却板4上右侧的第四螺纹孔42的个数匹配即可。即通过在每个第一冷却单体51上的第一下方固定端512内插入螺钉，并将螺钉固定拧紧于第四冷却板4右侧的第四螺纹孔42内，即可将第一冷却组件5的下方与第四冷却板4固定。

如图7和图8所示，每个第一冷却板单体51内均设有弯曲单一流道的冷却管，且该冷却管贯穿其整个区域。相邻的两个第一冷却板单体51内的冷却管之间通过第一内部连接管52连通，位于左端部的第一冷却板单体51上的进口即为整个第一冷却板组件5的总进口（即第一进口54），位于右端部的第一冷却板单体51上的出口即为整个第一冷却板组件5的总出口（即第一出口53）。如前所述，第一进口54通过第三转接管道8与第四冷却板4的第四出口43连通，同时第一出口53也是整个冷却模块内冷却介质的最终出口。

同理，如图9和图10所示，如图第三冷却组件6的结构与第一冷却组件5的结构类似，其位于电池组的左端面，也是用于对电池的电极引出端的端面进行散热。对应地，该第三冷却组件6由多个第三冷却板单体61依次排列而成，每个第三冷却板单体61则分别位于一个单体电池1的具有电极引出端的左端面，并与该单体电池接触良好。相邻的两个第三冷却板单体61内的冷却管之间通过第三内部连接管62连通。

每个第三冷却板单体61的上方均设有用于与第二冷却板3固定连接的上方固定端（即第三上方固定端611），且每个第三冷却板单体61的下方均设有用于与第四冷却板4固定连接的下方固定端（即第三下方固定端612）。即，每个第三冷却组件6上的第三上方固定端611的个数、以及第三下方固定端612的个数均与第三冷却板单体61的个数相同，同时其与第二冷却板3上左侧的第二螺纹孔32的个数匹配。即通过在每个第三冷却板单体61上的第三上方固定端611内插入螺钉，并将螺钉固定拧紧于第二冷却板3左侧的第二螺纹孔32内，即可将第三冷却组件6的上方与第二冷却板3固定。

对应地，第三下方固定端612的个数与第四冷却板4上左侧的第四螺纹孔42的个数匹配即可。即通过在每个第三冷却板单体61的第三下方固定端612内插入螺钉，并将螺钉固定拧紧于第四冷却板4左侧的第四螺纹孔42内，即可将第三冷却组件6的下方与第四冷却板4固定。

如图9和图10所示，每个第三冷却板单体61内均设有弯曲单一流道的冷却管，且该冷却管贯穿其整个区域。相邻的两个第三冷却板单体61内的冷却管之间通过第三内部连接管62连通，位于右端部的第三冷却板单体61上的进口即为整个第三冷却组件6的总进口（即第三进口64），而位于左端部的第三冷却板单体61上的进口记为整个第三冷却组件6的总出口（即第三出口63）。如前所述，第三进口64通过第一转接管道7与第二冷却板3的第二出口33连通，而第三出口63则通过第二转接管道9与第四冷却板4的第四进口44连通。

综上，整个冷却系统的冷却介质的流程路线为：冷却介质从第二冷却板3的第二进口34流入，从其第二出口33流出，经过第一转接管道7从第三冷却组件6的第三进口64流入，并流经第三冷却板组件6内的每个第三冷却板单体61内的冷却管以及第三内部连接管62，最后从其第三出口63流出，再通过第二转接管道9从第四冷却板4的第四进口44流入，从其第四出口43流出，然后通过第三转接管道8从第一冷却组件5的第一进口54流入，然后流经第一冷却组件5内的每个第一冷却板单体51内的冷却板以及第一内部连接管52，最后从其第一出口53流出。

需要说明的是，本实用新型中，该冷却系统的流程也可反向进行，即冷却介质从第一冷却组件5的第一出口53流入，最后从第二冷却板2的第二进口34流出，这样整个管路内部冷却介质的流动方向就发生反转。

本实用新型中，所有的冷却板和冷却板单体的材质可为金属或其他导热性能较好的非金属如陶瓷等，其内部管道可通过内埋铜管或其他金属管实现（要注意内部管道与液体之间是否会发生反应），也可通过内部开孔形成流道，或者通过两块金属板（其中一块金属板开有槽型突起）焊接合成。对于冷却板、冷却板单体内的冷却管的形状和线路、以及冷却板的厚度，可根据散热要求和安装位置空间进行适当改变。例如，所述冷却板、冷却板单体可为内嵌铜管或内部开孔的金属铝板，也可为其他材质的金属或非金属板，本实用新型没有特殊限定。

如前所述，相邻两个冷却板单体内的冷却管之间通过内部连接管（具体包括多根第一内部连接管52和第三内部连接管62）连通，相邻的冷却板与冷却板单体内的冷却管之间通过转接管道（具体包括第一转接管道7、第二转接管道9和第三转接管道8，）连通。本实用新型中，对于内部连接管以及转接管道，其一般采用弹性较好的非金属管，优选采用耐腐蚀的橡胶软管。作为本实用新型的一种优选实施方式，每个转接管道的两端与相邻的冷却板和/或冷却板单体内的冷却管的连接处均设有紧固件（附图中未示出），例如可以采用金属卡扣或其他紧固件，以确保管道内流通的冷却介质不发生泄露。

如前所述，各冷却组件之间通过拉杆10、螺母11、螺钉或其他固定件与电池组之间进行装配固定，还可增设螺母垫片，以保证冷却组件与电池组之间接触良好。其中，所述拉杆10优选采用强度较好的金属材质，直径一般从4mm到8mm，可以是铝合金、钛合金和不锈钢等。拉杆10两端有一定长度的螺纹，长度一般为5-15mm，用于装配螺母11。所述螺母11可采用现有技术中常见的各种不锈钢或镀镍带法兰面螺母，其厚度为5-15mm，根据具体的受力需求以及电池模组的整体空间尺寸限制而定。螺母垫片的材质一般采用不锈钢板或镀镍钢板，根据受力分布情况而定，主要是增加受力面积。螺母垫片的厚度一般为0.5-1.5mm。

本实用新型中，为保证电池组与每个冷却组件之间接触良好，作为本实用新型的一种优选实施方式，在每个冷却组件与电池组之间均设有一层绝缘导热垫片，具体包括第二导热垫片12、第四导热垫片13、第一导热垫片14和第三导热垫片15。其中第二导热垫片12即位于第二冷却板3与电池组的顶面之间，而第四导热垫片13即位于第四冷却板4与电池组的底面之间，第三导热垫片15位于第三冷却组件6与电池组的左端面（即电池组左侧连接片2）之间，而第一导热垫片14则位于第一冷却组件5与电池组的右端面（即电池组右侧连接片2）之间。需要说明地是，由于其外侧的第一冷却组件5、第二冷却组件6均是由多个冷却板单体依次排列而成，因此对于第一导热垫片14以及第三导热垫片15，其也可由多个导热垫片单元拼接而成，每个导热垫片单元则分别位于一个单体电池与其对应的冷却板单体之间，如图2所示。

其中，各导热垫片以及导热垫片单元的材质可以采用现有技术中常用的厚度较薄的绝缘导热材料，流入可以为导热硅胶片，也可为导热硅脂、导热膏等其他绝缘导热介质。同时，导热垫片的厚度要适中，既能达到绝缘要求，又要尽量减小热阻，优选为0.3~2mm，更优选为1mm。各导热垫片的面积和与其接触的冷却板的面积大小一致即可。

本实用新型提供的储能电池模组，其内部的冷却模块尤其适用于电池组内各单体电池内纵向尺寸和安装位置公差的一致性较差的情况，该冷却模块能有效提高电池组内的整体传热和散热效果，使电池组内部温度场分布更均匀。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种储能电池模组，其特征在于，所述储能电池模组包括电池组和冷却模块；所述电池组包括多个平行叠放的单体电池（1）；所述冷却模块包括分别位于电池组四周、且两两相对设置的第一冷却组件组件（5）、第二冷却组件、第三冷却组件（6）和第四冷却组件； 

四个冷却组件均沿电池的厚度方向放置，且所述第一冷却组件组件（5）、第三冷却组件组件（6）分别位于电池组上设有电极引出端的两个端面，而第二冷却组件、第四冷却组件分别位于电池组的顶面和底面；

所述第一冷却组件（5）和第三冷却组件（6）各自独立地由多个冷却板单体依次排列而成，所述第二冷却组件和第四冷却组件各自独立地为整块冷却板；

每个冷却板和冷却板单体内均设有冷却管，相邻两个冷却板单体内的冷却管之间通过内部连接管连通，相邻的冷却板与冷却板单体内的冷却管之间通过转接管道连通，冷却管、内部连接管和转接管道内流通有冷却介质。

2.根据权利要求1所述的储能电池模组，其特征在于，相邻两个单体电池（1）的电极之间通过连接片（2）焊接连接。

3.根据权利要求1所述的储能电池模组，其特征在于，每个冷却组件与电池组之间均设有一层绝缘导热垫片。

4.根据权利要求1所述的储能电池模组，其特征在于，第一冷却组件（5）中的每个冷却板单体分别位于每个单体电池的具有电极引出端的一个端面；第三冷却组件（6）中的每个冷却板单体分别位于每个单体电池的具有电极引出端的另一个端面。

5.根据权利要求1所述的储能电池模组，其特征在于，所述第一冷却组件组件（5）、第三冷却组件组件（6）的上端均通过螺钉与第二冷却组件固定连接；第一冷却组件（5）、第三冷却组件（6）的下端均通过螺钉与第四冷却组件固定连接。

6.根据权利要求1或5所述的储能电池模组，其特征在于，所述第二冷却组件与第四冷却板组件之间通过拉杆和螺母固定连接。

7.根据权利要求1所述的储能电池模组，其特征在于，每个冷却板和冷却板单体内的冷却管均具有进口和出口；其中第二冷却组件的冷却管的出口通过第一转接管道（7）与第三冷却组件（6）一端部的冷却板单体内的冷却管的进口连通，第三冷却组件（6）另一端部的冷却板单体内的冷却管的出口通过第二转接管道（9）与第四冷却组件的冷却管的进口连通，第四冷却组件的冷却管的出口通过第三转接管道（8）与第一冷却组件（5）的一端部的冷却板单体内的冷却管的进口连通。

8.根据权利要求1或7所述的储能电池模组，其特征在于，每个冷却板和冷却板单体内的冷却管均为弯曲单一管道，且贯穿该冷却板、冷却板单体的整个区域。

9.根据权利要求1或7所述的储能电池模组，其特征在于，每个转接管道的两端与相邻的冷却板和/或冷却板单体内的冷却管的连接处均设有紧固件。

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