CN208352492U - 预制舱中用于储能系统的通风散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种预制舱（蓄电池室）内电池柜的通风散热及泄压的通道排风装置，特别是一种预制舱中用于储能系统的通风散热装置，其结构要点在于，柜体顶面设置有多个连通柜体内部的通风摆叶窗；还包括有一通风散热通道，该通风散热通道以具有多个通风摆叶窗的柜体顶面为底面，通风散热通道的一侧边连接预制舱或者蓄电池室的侧壁，该连接处的侧壁上安装有轴流风机，通风散热通道通过该轴流风机与外界连通，柜体内安装有温度感应装置，该温度感应装置的输出端与安装在柜体上的控制器连接，而柜体上的控制器则与轴流风机电连接。本实用新型结构简单，成本低，散热效率高，可有效减少电池柜内部的热量积累、降低电池柜内的温度。

Description

预制舱中用于储能系统的通风散热装置

技术领域

本实用新型涉及一种预制舱（蓄电池室）内电池柜的通风散热及泄压的通道排风装置，特别是一种预制舱中用于储能系统的通风散热装置。

背景技术

现有技术中，智能变电站预制舱的电池柜中锂电池通常是采用多串并组合使用，电池的总能量较大，在充电过程中存在单支电池过充或整个电池组过充的隐患。当锂电池过充时，电池电压随极化的增大而迅速上升，从而导致了正极活性物质结构的不可逆变化及电解液的分解，并伴随着产生大量气体，释放出大量的热，使电池的温度和内压急剧升高，最终将可能引起电池爆炸或燃烧等问题。事实上，电池温度过高超过60°C，会破坏电池内的化学平衡，导致副反应。高温下充电电池材料的性能会退化，电池循环寿命也将大大缩短。根据上述对锂电池工作过程中产生热量的原因分析可知，只有当锂电池在聚积了大量的热源并无法及时通过通风排出的情况下，会有爆炸或燃烧的危险。

目前，预制舱用电池柜通常采用直接放置在预制舱内，或者安装于蓄电池室内，而蓄电池室则安装在预制舱内或预制舱附近。电池柜在蓄电池运行过程中会产生热量，而其散热通风通常采用的方式是由风机先将电池柜内热量排至预制舱（蓄电池室）内，再通过空调来调节室内温度从而达到预制舱（蓄电池室）内温度控制的目的。

上述通风散热方案要求空调的功率、容量、配置台数等需满足预制舱（蓄电池室）内电柜全部运行时所产生的热量平衡及温度控制要求，不仅降低空调的使用效率，而且对空调的制冷效果要求较高。针对现有技术的上述缺点，发明专利CN201210491093.3一：采用带有底部通风的电池柜，在柜体底部设有风扇及通风管路，顶部设有轴流式风扇；散热时，由顶部的轴流式风扇将柜内热风通过通风管路排至柜底，再由柜底的风扇和百叶窗排出至柜外；但此方案散热管道曲折，耗能大，效率低。实用新型CN201720386094.X采用一种自带应急通风功能的机柜空调，设置有独立的空调舱、电池舱、设备舱和机柜空调，机柜空调对电池舱和设备舱进行降温，电池舱和设备舱之间通过保温板隔离成两个独立自动温控的空间；但此方案需要较多的建设工程，且双重控温较为复杂，成本高，可靠性不高。

发明内容

本实用新型的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种能够加强锂电池的热量和气体排放、减少电池柜内部的热量积累、降低电池柜内的温度的预制舱中用于储能系统的通风散热装置。

本实用新型的目的是通过以下途径来实现的：

预制舱中用于储能系统的通风散热装置，包括有电池柜的柜体，柜体一侧的下部安装有冷风进口管道，而柜体底部设置有冷风系统通道，连通到柜体内部，其结构要点在于，柜体顶面设置有多个连通柜体内部的通风摆叶窗；还包括有一通风散热通道，该通风散热通道以具有多个通风摆叶窗的柜体顶面为底面，通风散热通道的一侧边连接预制舱或者蓄电池室的侧壁，该连接处的侧壁上安装有轴流风机，通风散热通道通过该轴流风机与外界连通；柜体内安装有温度感应装置，该温度感应装置的输出端与安装在柜体上的控制器连接，而柜体上的控制器则与轴流风机电连接。

所述通风散热通道通过通风摆叶窗连通到电池柜柜体内部。这样，外部的冷空气通过冷风系统通道进入电池柜柜体，吸收了电池的散热后向上通过通风摆叶窗进入通风散热通道，最后通过轴流风机送到外界。由此电池柜的散热自成系统，其热量直接经由通风散热通道送到外界，不影响预制舱内正常空调制冷效率，结构简单，成本低，散热效率高，可有效减少电池柜内部的热量积累、降低电池柜内的温度。另外，考虑到电池运行时的温度也不能过低，且为了降低轴流风机的运行损耗，本实用新型设置了温度感应装置，当电池柜内的温度超过设定温度后，便通过控制器启动轴流风机通风排气，当电池柜内的温度低于设定温度时，则通过控制器关闭轴流风机，由此，确保了电池柜内的运行温度，有效延长轴流风机的运行时间。

本实用新型可以进一步具体为：

柜体内还安装有多个条形通风通道；该多个条形通风通道的下端与冷风系统通道连通，上端则位于通风摆叶窗处。

所述条形通风通道向下连通冷风系统通道，向上通过通风摆叶窗连通到通风散热通道中，其在电池柜中吸收电池运行的热量，并与进入的冷空气进行热交换，形成热空气传送到通风散热通道中。这样可以避免冷空气直接作用在电池上，有效均匀柜内的温度，提高电池散热效果。

所述通风散热通道为一种半圆柱构造，底面为其轴向切面，一侧面封闭，另一侧面则是通风散热通道所连接并含围在其中的预制舱或者蓄电池室的半圆形侧壁，轴流风机安装在该半圆形侧壁上。

或者是：

所述通风散热通道为长方体构造，一侧面封闭，另一侧面则是通风散热通道所连接并含围在其中的预制舱或者蓄电池室的长方形侧壁，轴流风机安装在该长方形侧壁上。

通风散热通道的构造体可以根据设计要求进行调整，优选长方体构造，其长方形侧面可以形成较为稳固的隔板，从而便于安装轴流风机。

所述通风散热通道所连接预制舱或者蓄电池室的侧壁上安装有泄压隔板，所述泄压隔板通过锁扣安装在侧壁上，轴流风机安装在该泄压隔板上。

正常运行中，泄压隔板为常闭状态。如果轴流风机出现故障而长时间停止工作，电池柜达到100°C的高温情况下，电池SEI膜开始分解并发生化学与电化学反应，从而产生大量的热量和气体，此时通风散热通道内处于高压状态，泄压隔板受高压状态影响被打开，可整体脱离，瞬时泄压，柜内的热量和气体从被打开的泄压隔板排到外界，因此该通风散热通道还有效隔离了电池柜与预制舱其他设备，避免了电池柜的故障产生对预制舱内其他设备的影响。由此，本实用新型所述的通风散热通道还可以作为电池柜防爆泄压的通道，形成通风散热和防爆泄压二合一的作用。

所述电池柜中还安装有压力传感器，其输出端通过柜体外的控制器连接到锁扣上。

泄压隔板可以直接受通风散热通道中的压力而打开，也可以通过控制打开。控制打开流程如下：由于电池箱释放的大量气体，将导致电池柜内的气压增加，当气压增大到一定值时，控制柜发出指令使泄压锁扣动作，打开泄压隔板，排出气体，令通风散热通道内的气压减小到安全值内，控制器还可以同时发出告警提醒运维人员前往处理，此方式能够有效降低了电池因加热而产生的燃烧与爆炸的危险。

综上所述，本实用新型提供了一种预制舱中用于储能系统的通风散热装置，其独立于预制舱内的其他设备，独立安装有通风散热通道，冷空气进入柜内热交换后，可直接经由通风散热通道和轴流风机直接排出。本实用新型结构简单，成本低，散热效率高，可有效减少电池柜内部的热量积累、降低电池柜内的温度。

附图说明

图1为本实用新型所述预制舱中用于储能系统的通风散热装置的结构示意图。

图2为本实用新型所述预制舱中用于储能系统的通风散热装置的通风散热原理示意图。

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。

具体实施方式

最佳实施例：

参照附图1，预制舱中用于储能系统的通风散热装置，包括有电池柜的柜体1，柜体1一侧的下部安装有冷风进口管道2，而柜体1底部设置有冷风系统通道3，该冷风系统通道3连通到柜体内部，柜体1顶面设置有多个连通柜体内部的通风摆叶窗4。柜体1的上方设置有一通风散热通道5，该通风散热通道5为长方体构造，其以具有多个通风摆叶窗的柜体顶面为底面，一侧面封闭，另一侧边连接预制舱或者蓄电池室的侧壁，以所连接并含围在其中的预制舱或者蓄电池室的长方形侧壁为长方体的另一侧面，此侧面设置为泄压隔板6，并通过泄压锁扣7与预制舱或者蓄电池室的外围侧壁连接；在泄压隔板6安装有轴流风机8，通风散热通道5通过该轴流风机8与外界连通。

柜体内安装有温度感应装置9，该温度感应装置9的输出端与安装在柜体上的控制器11连接，而柜体上的控制器11则与轴流风机电连接。电池柜中还安装有压力传感器10，其输出端通过柜体上的控制器11电连接到锁扣7上。

参照附图2，本实用新型的具体原理方案如下：

1） 设备预制舱（蓄电池室）内空调冷风从电池柜底端的冷风管道的进风口送入；

2） 电箱本体由电箱内的风扇抽风系统散热于电柜中；

3） 热空气通过电池柜上方通风摆叶窗的出风口进入通风散热通道内；

4） 热风系统通道内设有轴流风机，柜内温度感应装置把温度信号送入控制柜中，当柜内温度升高超过电池柜允许温度55°C（电池柜一般允许温度为20°C ~ 55°C）时，控制柜发出指令使轴流风机动作，将内部热量抽至电池舱体外，从而使电池柜内温度下降。

5） 假设轴流风机长期停止工作，电池柜达到100°C的高温情况下，电池SEI膜开始分解，电池内部的活性物质及电解液组分之间发生化学与电化学反应，从而产生了大量的热量和气体，电池柜中的电池箱12（见图1所示）内气压增大，电池箱外壳受至强大压力而急速膨胀发生爆炸，此时，电池箱上的压力传感器将压力信号上传至控制柜中，控制柜发出指令，断开此电池柜与汇流柜的连接，同时使其它电池柜上方的通风百叶窗关闭，以免影响其他设备。

6） 由于电池箱释放的大量气体，将导致电池柜内的气压增加，当气压增大到一定值时，控制柜发出指令使泄压锁扣动作，通风通道内的气压减小到安全值内，同时发出告警提醒运维人员前往处理，此方式降低了电池因加热而产生的燃烧与爆炸的危险。

本实用新型的技术要点还在于：1、设置了散热与防爆泄压共用的专用管道；2、设置了电池柜内电箱外部压力感应器；3、泄压隔板集成了回弹装置、轴流风机，可整体脱离，瞬时泄压。4、通道与柜体连接处通风口可开闭，避免爆炸对其它柜体产生影响。

本实用新型的优点还在于：1、通过特定的排风管道，加强电池组的散热效果；2、在1的基础上，蓄电池专用泄压散热通道，可与PCS、隔离变柜布置于同一个空间内，设备简单，运行维护便利；3、将电池柜泄压通道与散热通道整合，降低建筑与暖通设计复杂度，减少设备占地。

本实用新型未述部分与现有技术相同。

Claims (6)

1.预制舱中用于储能系统的通风散热装置，包括有电池柜的柜体，柜体一侧的下部安装有冷风进口管道，而柜体底部设置有冷风系统通道，连通到柜体内部，其特征在于，柜体顶面设置有多个连通柜体内部的通风摆叶窗；还包括有一通风散热通道，该通风散热通道以具有多个通风摆叶窗的柜体顶面为底面，通风散热通道的一侧边连接预制舱或者蓄电池室的侧壁，该连接处的侧壁上安装有轴流风机，通风散热通道通过该轴流风机与外界连通；柜体内安装有温度感应装置，该温度感应装置的输出端与安装在柜体上的控制器连接，而柜体上的控制器则与轴流风机电连接。

2.根据权利要求1所述的预制舱中用于储能系统的通风散热装置，其特征在于，柜体内还安装有多个条形通风通道；该多个条形通风通道的下端与冷风系统通道连通，上端则位于通风摆叶窗处。

3.根据权利要求1所述的预制舱中用于储能系统的通风散热装置，其特征在于，所述通风散热通道为一种半圆柱构造，底面为其轴向切面，一侧面封闭，另一侧面则是通风散热通道所连接并含围在其中的预制舱或者蓄电池室的半圆形侧壁，轴流风机安装在该半圆形侧壁上。

4.根据权利要求1所述的预制舱中用于储能系统的通风散热装置，其特征在于，所述通风散热通道为长方体构造，一侧面封闭，另一侧面则是通风散热通道所连接并含围在其中的预制舱或者蓄电池室的长方形侧壁，轴流风机安装在该长方形侧壁上。

5.根据权利要求1所述的预制舱中用于储能系统的通风散热装置，其特征在于，所述通风散热通道所连接预制舱或者蓄电池室的侧壁上安装有泄压隔板，所述泄压隔板通过锁扣安装在侧壁上，轴流风机安装在该泄压隔板上。

6.根据权利要求5所述的预制舱中用于储能系统的通风散热装置，其特征在于，所述电池柜中还安装有压力传感器，其输出端通过柜体外的控制器连接到锁扣上。