CN214625171U - 一种基于氟化液的新型高密度储能电池热管理液冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于储能电池冷却技术领域，尤其为一种基于氟化液的新型高密度储能电池热管理液冷系统，包括电池模块，所述电池模块包括电池壳体以及处在电池壳体内并排分布的电池芯体，所述电池模块内注入有用于浸没所述电池芯体的氟化液；热管理液冷系统包括蒸汽压缩制冷回路、氟化液循环回路以及板式换热器；本实用新型的氟化液的新型高密度储能电池热管理液冷系统，将乙二醇溶液通过冷板和电池进行换热的方式更改为将电池直接浸没入氟化液中进行热交换，提高了换热效率，增加了电池之间的温度均匀性；系统包括R410Aa蒸汽压缩制冷回路和氟化液循环回路，既提高了资源利用效率，还大大提高了对储能电池的冷却效率，延长储能电池的使用寿命。

Description

一种基于氟化液的新型高密度储能电池热管理液冷系统

技术领域

本实用新型属于储能电池技术领域，具体涉及一种基于氟化液的新型高密度储能电池热管理液冷系统。

背景技术

储能蓄电池主要是指使用于太阳能发电设备和风力发电设备以及可再生能源储蓄能源用的蓄电池，常见的储能蓄电池为铅酸蓄电池(正在逐步开发以磷酸铁锂为正极材料的锂离子储能电池)，储能蓄电池分为以下三类：1.排气式储能用铅酸蓄电池-电池盖上有能够补液和析出气体装置的蓄电池；2.阀控式储能用铅酸蓄电池-各个电池是密封的，但都带有在内压超出一定值时允许气体溢出的阀的蓄电池；3.胶体储能用铅酸蓄电池-使用用胶体电解质的蓄电池。

目前大型储能系统的容量基本在数百千瓦时甚至上千千瓦时，整个系统以大型箱体/机柜/或是集装箱的型态呈现，为了保证高密度储能电池系统始终处于安全温度以内，电池冷却系统显得尤为重要。

目前较为常用的冷却系统为空调与水冷方案相结合的方式，其中，空调为压缩机机械制冷，提供冷源，用冷末端采用乙二醇水冷，蒸汽压缩制冷回路与用冷末端通过板式换热器进行耦合换热。

但是，原有的冷却系统乙二醇溶液通过冷板和电池进行换热，换热效率低下，并且难以保证电池之间的温度均匀性。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种基于氟化液的新型高密度储能电池热管理液冷系统，具有换热效率高以及电池之间温度均匀性高的特点。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于氟化液的新型高密度储能电池热管理液冷系统，包括电池模块，所述电池模块包括电池壳体以及处在电池壳体内并排分布的电池芯体，所述电池模块内注入有用于浸没所述电池芯体的氟化液；所述热管理液冷系统包括蒸汽压缩制冷回路、氟化液循环回路以及用于蒸汽压缩制冷回路和氟化液循环回路耦合换热的板式换热器。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述蒸汽压缩制冷回路的循环介质为R410A制冷剂。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述蒸汽压缩制冷回路包括翅片换热器以及安装在所述翅片换热器上用于排出热风的冷凝风机，所述板式换热器的出液口通过管道与所述翅片换热器的进液口连通，所述翅片换热器的出液口通过管道与所述板式换热器的进液口连通，所述板式换热器出液口与所述翅片换热器进液口之间的管道上安装有压缩机。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述翅片换热器出液口与所述板式换热器进液口之间的管道上安装有电子膨胀阀。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述氟化液循环回路包括利用管道相连的循环泵和管道加热器，所述循环泵的进液口利用管道与所述电池模块的电池壳体相通，所述管道加热器的出液口通过管道与所述板式换热器的进液口连通。

作为本实用新型的一种优选技术方案，连接所述循环泵与所述管道加热器的管道上连接有膨胀罐；在所述电池壳体上安装有泄压阀。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的氟化液的新型高密度储能电池热管理液冷系统，将乙二醇溶液通过冷板和电池进行换热的方式更改为将电池直接浸没入氟化液中进行热交换，提高了换热效率，增加了电池之间的温度均匀性；系统包括R410Aa蒸汽压缩制冷回路和氟化液循环回路，既提高了资源利用效率，还大大提高了对储能电池的冷却效率，延长储能电池的使用寿命。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图中：1、电池模块；2、循环泵；3、膨胀罐；4、管道加热器；5、板式换热器；6、压缩机；7、翅片换热器；8、冷凝风机；9、电子膨胀阀；10、泄压阀；11、电池芯体；12、氟化液。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供以下技术方案：一种基于氟化液的新型高密度储能电池热管理液冷系统，包括电池模块1，电池模块1包括电池壳体以及处在电池壳体内并排分布的电池芯体11，电池模块1内注入有用于浸没电池芯体11的氟化液12；热管理液冷系统包括蒸汽压缩制冷回路、氟化液循环回路以及用于蒸汽压缩制冷回路和氟化液循环回路耦合换热的板式换热器5，蒸汽压缩制冷回路和氟化液循环回路通过板式换热器5实现耦合换热，蒸汽压缩制冷回路和氟化液循环回路配合，蒸汽压缩制冷回路用于提供冷源并排出热量，氟化液循环回路为对电池壳体内的氟化液12提供循环，循环过程中的氟化液12会与氟化液循环回路产生热交换并返回电池模块1，对电池芯体11进行高效降温。

具体的，根据附图1所示，本实施例中，蒸汽压缩制冷回路的循环介质为R410A制冷剂，属于环保制冷剂，制冷效率高。

具体的，根据附图1所示，本实施例中，蒸汽压缩制冷回路包括翅片换热器7以及安装在翅片换热器7上用于排出热风的冷凝风机8，板式换热器5的出液口通过管道与翅片换热器7的进液口连通，翅片换热器7的出液口通过管道与板式换热器5的进液口连通，板式换热器5出液口与翅片换热器7进液口之间的管道上安装有压缩机6，板式换热器5内的R410A制冷剂会与循环中的氟化液12进行热交换，对氟化液12进行降温，压缩机6、翅片换热器7和冷凝风机8对R410A制冷剂进行压缩降温，并排出热交换后R410A制冷剂中的热量，用于下次热交换使用。

具体的，根据附图1所示，本实施例中，翅片换热器7出液口与板式换热器5进液口之间的管道上安装有电子膨胀阀9，保证蒸汽压缩制冷回路工作的安全。

具体的，根据附图1所示，本实施例中，氟化液循环回路包括利用管道相连的循环泵2和管道加热器4，循环泵2的进液口利用管道与电池模块1的电池壳体相通，管道加热器4的出液口通过管道与板式换热器5的进液口连通，循环泵2提供氟化液12循环的动力，管道加热器4对氟化液12进行加热，从而使氟化液12在制热模式的循环过程中对电池芯体11进行加热，氟化液12进入板式换热器5内后与R410A制冷剂进行热交换。

具体的，根据附图1所示，本实施例中，连接循环泵2与管道加热器4的管道上连接有膨胀罐3；在电池壳体上安装有泄压阀10，保证氟化液循环回路工作的安全。

本实用新型的工作原理及使用流程：

该系统具有两种功能、四种模式，两种功能为加热电池、冷却电池；四种模式分别为待机模式、自循环模式、制冷模式及加热模式；机组四种模式的切换受储能箱的BMS控制，以下是四种模式时各主要零部件的工作状态：

(1)自循环模式：循环泵2开启，冷凝风机8不开，压缩机6不开，管道加热器4不开；

(2)制冷模式：循环泵2开启，冷凝风机8开启，压缩机6开启，管道加热器4不开；

(3)制热模式：循环泵2开启，冷凝风机8不开，压缩机6不开，管道加热器4开启；

(4)待机模式：系统处于待机状态；

各模式运行原理如下：

自循环模式：在此模式下，冷凝风机8、压缩机6、管道加热器4均不启动，仅开启循环泵2，为氟化液循环回路提供动力，使电池模块1内的氟化液12流动，保证其温度均匀性；

制冷模式：在开启制冷模式时，蒸汽压缩制冷回路中的压缩机6开启，冷凝风机8开启；氟化液循环回路的循环泵2开启，管道加热器4关闭，氟化液12经过板式换热器5降温，进入电池模块1中对电池芯体11进行降温，氟化液12在吸收电池芯体11的发热量后温度升高，然后进入板式换热器5进行再次降温后进入电池模块1进行冷却换热，完成电池降温循环；

制热模式：在开启制热模式时，蒸汽压缩制冷回路中的压缩机6关闭，冷凝风机8关闭；氟化液循环回路的循环泵2开启，管道加热器4开启；氟化液12经过管道加热器4加热升温，进入电池模块1中对电池芯体11进行加热，氟化液12在将热量传递给电池芯体11后温度降低，然后进入管道加热器4进行再次升温后进入电池芯体11进行换热，完成电池升温循环；

待机模式：此模式下，冷凝风机8不开，压缩机6不开，管道加热器4不开，循环泵2按照一定时间间隔按照最低频率运行，保证液冷机组电气系统能检测氟化液循环回路中液体的温度。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于氟化液的新型高密度储能电池热管理液冷系统，包括电池模块(1)，所述电池模块(1)包括电池壳体以及处在电池壳体内并排分布的电池芯体(11)，其特征在于：所述电池模块(1)内注入有用于浸没所述电池芯体(11)的氟化液(12)；所述热管理液冷系统包括蒸汽压缩制冷回路、氟化液循环回路以及用于蒸汽压缩制冷回路和氟化液循环回路耦合换热的板式换热器(5)。

2.根据权利要求1所述的一种基于氟化液的新型高密度储能电池热管理液冷系统，其特征在于：所述蒸汽压缩制冷回路的循环介质为R410A制冷剂。

3.根据权利要求1所述的一种基于氟化液的新型高密度储能电池热管理液冷系统，其特征在于：所述蒸汽压缩制冷回路包括翅片换热器(7)以及安装在所述翅片换热器(7)上用于排出热风的冷凝风机(8)，所述板式换热器(5)的出液口通过管道与所述翅片换热器(7)的进液口连通，所述翅片换热器(7)的出液口通过管道与所述板式换热器(5)的进液口连通，所述板式换热器(5)出液口与所述翅片换热器(7)进液口之间的管道上安装有压缩机(6)。

4.根据权利要求3所述的一种基于氟化液的新型高密度储能电池热管理液冷系统，其特征在于：所述翅片换热器(7)出液口与所述板式换热器(5)进液口之间的管道上安装有电子膨胀阀(9)。

5.根据权利要求1所述的一种基于氟化液的新型高密度储能电池热管理液冷系统，其特征在于：所述氟化液循环回路包括利用管道相连的循环泵(2)和管道加热器(4)，所述循环泵(2)的进液口利用管道与所述电池模块(1)的电池壳体相通，所述管道加热器(4)的出液口通过管道与所述板式换热器(5)的进液口连通。

6.根据权利要求5所述的一种基于氟化液的新型高密度储能电池热管理液冷系统，其特征在于：连接所述循环泵(2)与所述管道加热器(4)的管道上连接有膨胀罐(3)；在所述电池壳体上安装有泄压阀(10)。

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