CN215216784U - 一种电池冷却与机组一体制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池冷却与机组一体制冷系统。该系统包括一个外部交流供电电源、一个半控整流设备、一个直流回路电容、一个储能单元和一个制冷系统，外部交流供电电源与半控整流设备相连接，直流回路电容、储能单元和制冷系统均连接在半控整流设备上，并且直流回路电容和储能单元相并联；其中，储能单元上设置有电池换热器，电池换热器与一个背压控制器相连接，并且电池换热器和背压控制器均与制冷系统相连接。本实用新型中的电池冷却与机组一体制冷系统具有采用交直流同时供电的制冷系统，将制冷系统的一部分制冷剂引入储能电池换热器进行热交换，以达到冷却储能电池的目的。

Description

一种电池冷却与机组一体制冷系统

技术领域

本实用新型涉及制冷系统领域，特别涉及一种电池冷却与机组一体制冷系统。

背景技术

随着国家能源政策对碳排放碳中和的不断重视，制冷系统作为用能大户，也逐渐都转为使用直流无刷变频系统。该系统的原理为根据用电负荷的峰谷差别，能够将谷期电能通过储能系统进行存储后，再在用电高峰期间释放，因而一方面解决了谷期电用不足，另一方面又解决了峰期电不够用的难题。

而传统的储能系统的储能方式多为采用将交流电通过交流转直流的办法将电储存到储存单元，并在后期使用时需要将直流逆变成为交流电输入电网使用，其中，在电池的充放电过程总伴随着能量损失，而损失的能量大多变为热能，从而会使电池温度升高，会造成耗损和风险。而为了降低储能电池的温度，一般采用另外的冷水机提供冷水带走电池的热量以进行冷却，从而消耗的更多的资源。此外，用于冷却的冷水一般并未进行去离子化处理，则其本身是导电的，一旦发生泄漏，就会影响电池材料的绝缘性，导致短路的产生，从而影响电池乃至整个储能系统的安全性。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种电池冷却与机组一体制冷系统。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种电池冷却与机组一体制冷系统，包括一个外部交流供电电源、一个半控整流设备、一个直流回路电容、一个储能单元和一个制冷系统，所述外部交流供电电源与所述半控整流设备相连接，所述直流回路电容、所述储能单元和所述制冷系统均连接在所述半控整流设备上，并且所述直流回路电容和所述储能单元相并联；其中，所述储能单元上设置有电池换热器，所述电池换热器与一个背压控制器相连接，并且所述电池换热器和所述背压控制器均与所述制冷系统相连接。

本实用新型中的电池冷却与机组一体制冷系统具有采用交直流同时供电的制冷系统，将制冷系统的一部分制冷剂引入储能电池换热器进行热交换，以达到冷却储能电池的目的，而由于制冷剂本身不导电，则其控制精度较高，并且能够通过调整冷却的温度可以起到避免换热器表面凝露的效果。

在一些实施方式中，所述储能单元的电池的工作电压为其母排额定电压，误差不超过5％。由此，设置了电池的工作电压参数。

在一些实施方式中，所述储能单元的电池为酸磷铁锂电池或者铅酸电池。由此，设置了储能单元的电池种类，其应该适用于本系统的电池冷却功能。

在一些实施方式中，所述制冷系统包括一个三相IGBT逆变器、一个压缩机、一个冷凝器、一个节流装置和一个蒸发器；其中，所述三相IGBT逆变器与所述半控整流设备相连接，所述压缩机与所述三相IGBT逆变器相连接，压缩机、所述冷凝器、所述节流装置和所述蒸发器依次相互连接形成循环。由此，设置了制冷系统的各结构以及连接方式。

在一些实施方式中，所述压缩机为磁悬浮压缩机。由此，设置了压缩机的合适种类。

在一些实施方式中，所述冷凝器与一个电池冷却节流装置相连接，所述电池冷却节流装置与所述电池换热器相连接。由此，通过电池冷却节流装置能够将冷凝器提供的液体制冷剂进一步节流降压，变成气液两相的低温低压制冷剂。

在一些实施方式中，所述压缩机还与一个热气旁通装置相连接，所述热气旁通装置与所述电池换热器相连接，并且与所述电池冷却节流装置相并联。由此，热气旁通装置能够在环境温度过低时对电池进行加温，使其在安全环境中运行。

在一些实施方式中，所述蒸发器与所述背压控制器相连接。由此，经过电池换热器后的制冷剂气体在经过背压控制器后，排入到蒸发器中。

在一些实施方式中，所述背压控制器连接在所述压缩机和所述蒸发器之间的管道上。由此，当背压控制器中均为气体时，直接导入压缩机吸气管路可以提高系统的效率。

附图说明

图1为本实用新型一实施方式的一种电池冷却与机组一体制冷系统的结构图；

图2为图1所示电池冷却与机组一体制冷系统的另一种结构示意图；

图3为图1所示一种电池冷却与机组一体制冷系统设置热气旁通装置时的结构示意图。

图中：外部交流供电电源1，半控整流设备2，直流回路电容3，储能单元4，三相IGBT逆变器5，压缩机6，冷凝器7，节流装置8，蒸发器9，电池冷却节流装置10，电池换热器11，背压控制器12，热气旁通装置13，制冷系统100。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

图1示意性地显示了根据本实用新型的一种实施方式的一种电池冷却与机组一体制冷系统的结构。如图1所示，该系统主要包括一个外部交流供电电源1、一个半控整流设备2、一个直流回路电容3、一个储能单元4和一个制冷系统100，外部交流供电电源1与半控整流设备2相连接，直流回路电容3、储能单元4和制冷系统100均连接在半控整流设备2的母排上，并且直流回路电容3和储能单元4的正负极相并联。

外部交流供电电源1输入交流电，半控整流设备2能够将外部交流供电电源1输入的交流电整流成为直流电，再输入到直流回路电容3、储能单元4和制冷系统100中，以用于进行滤波、存储电力和制冷等。

直流回路电容3用于对整流后的直流电进行滤波，以稳定直流电的电压质量。

储能单元4具有电池，能够将整流后的直流电进行存储，以在需要的时候，比如交流输入缺失时，及时输出电能。其中，储能单元4的电池为酸磷铁锂电池或者铅酸电池，其工作电压为其母排额定电压，误差不超过5％。

在储能单元4上设置有电池换热器11，而电池换热器11与一个背压控制器12相连接。其中，电池换热器11则能够在储能单元4的电池产生热量时及时将该热量交换走，避免电池过热；而背压控制器12能够通过控制压力来影响电池换热器11内的热交换温度范围，避免出现凝露的情况。此外，电池换热器11和背压控制器12均与制冷系统100相连接，而制冷系统100能够为电池换热器11和背压控制器12提供制冷剂。

制冷系统100主要包括一个三相IGBT逆变器5、一个压缩机6、一个冷凝器7、一个节流装置8和一个蒸发器9，三相IGBT逆变器5与半控整流设备2相连接，而压缩机6与三相IGBT逆变器5相连接。其中，三相IGBT逆变器5能够将输入的直流电逆变呈三相交流电，驱动压缩机6的电机运行，而压缩机6用于压缩制冷剂。

冷凝器7能够将压缩后的制冷剂蒸汽进行冷却，使其变成高压常温的液体制冷剂，节流装置8能够对液体制冷剂进行节流降压，使其变成气液两相的低温低压制冷剂，蒸发器9能够吸收环境热量，将液体制冷剂加温成为气体。其中，压缩机6、冷凝器7、节流装置8和蒸发器9依次相互连接形成循环，制冷剂能够在该循环中改变温度和形态，并且根据需要供应到所需的机构中。

冷凝器7与电池换热器11相连接，能够为其提供液体制冷剂以用于换热工作。而蒸发器9与背压控制器12相连接，具体来说，在背压控制器12中存在液体的情况下，需要将蒸发器9与背压控制器12相连接，经过电池换器11后的制冷剂气体在经过背压控制器12后，能够排入到蒸发器9中，进而进入压缩机6。

优选的，压缩机6为磁悬浮压缩机。

优选的，可以根据需要在冷凝器7和电池换热器11之间设置一个电池冷却节流装置10，即冷凝器7与电池冷却节流装置10相连接，电池冷却节流装置10与电池换热器11相连接。电池冷却节流装置10的效果与制冷系统100中的节流装置8类似，能够对液体制冷剂进行节流降压，使其变成气液两相的低温低压制冷剂，以供电池换热器11使用。其中，当电池温度上升到事先设定的某个温度时，电池冷却节流装置10打开，能够让制冷剂流入电池换热器11以对电池冷却，而经过换热器5换热的制冷剂返回制冷系统的低压区。

图2显示了图1中的电池冷却与机组一体制冷系统的另一种结构。如图2所示，在背压控制器12并不存在液体，而是仅存在气体的情况下，可以将蒸发器9连接到压缩机6和蒸发器9之间的管道上，从而直接导入压缩机6的吸气管路，可以提高整个系统的工作效率。

图3显示了图1中的电池冷却与机组一体制冷系统设置热气旁通装置时的结构。如图3所示，压缩机6还与一个热气旁通装置13相连接，热气旁通装置13与电池换热器10相连接，并且热气旁通装置13与所述电池冷却节流装置10相并联。其中，热气旁通装置13能够从制冷系统的高压侧通过制冷剂(包括气体、液体或者气液两相制冷剂)，可以在环境温度较低时，通过热气旁通为电池加温，以保证电池处于适合的温度环境中。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种电池冷却与机组一体制冷系统，其特征在于：包括一个外部交流供电电源(1)、一个半控整流设备(2)、一个直流回路电容(3)、一个储能单元(4)和一个制冷系统(100)，所述外部交流供电电源(1)与所述半控整流设备(2)相连接，所述直流回路电容(3)、所述储能单元(4)和所述制冷系统(100)均连接在所述半控整流设备(2)上，并且所述直流回路电容(3)和所述储能单元(4)相并联；其中，所述储能单元(4)上设置有电池换热器(11)，所述电池换热器(11)与一个背压控制器(12)相连接，并且所述电池换热器(11)和所述背压控制器(12)均与所述制冷系统(100)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种电池冷却与机组一体制冷系统，其特征在于：所述储能单元(4)的电池的工作电压为其母排额定电压，误差不超过5％。

3.根据权利要求1所述的一种电池冷却与机组一体制冷系统，其特征在于：所述储能单元(4)的电池为酸磷铁锂电池或者铅酸电池。

4.根据权利要求1所述的一种电池冷却与机组一体制冷系统，其特征在于：所述制冷系统(100)包括一个三相IGBT逆变器(5)、一个压缩机(6)、一个冷凝器(7)、一个节流装置(8)和一个蒸发器(9)；其中，所述三相IGBT逆变器(5)与所述半控整流设备(2)相连接，所述压缩机(6)与所述三相IGBT逆变器(5)相连接，压缩机(6)、所述冷凝器(7)、所述节流装置(8)和所述蒸发器(9)依次相互连接形成循环。

5.根据权利要求4所述的一种电池冷却与机组一体制冷系统，其特征在于：所述压缩机(6)为磁悬浮压缩机。

6.根据权利要求4所述的一种电池冷却与机组一体制冷系统，其特征在于：所述冷凝器(7)与一个电池冷却节流装置(10)相连接，所述电池冷却节流装置(10)与所述电池换热器(11)相连接。

7.根据权利要求6所述的一种电池冷却与机组一体制冷系统，其特征在于：所述压缩机(6)还与一个热气旁通装置(13)相连接，所述热气旁通装置(13)与所述电池换热器(11)相连接，并且与所述电池冷却节流装置(10)相并联。

8.根据权利要求4所述的一种电池冷却与机组一体制冷系统，其特征在于：所述蒸发器(9)与所述背压控制器(12)相连接。

9.根据权利要求4所述的一种电池冷却与机组一体制冷系统，其特征在于：所述背压控制器(12)连接在所述压缩机(6)和所述蒸发器(9)之间的管道上。

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