CN215680815U - 储能系统的储电模块和储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储能系统的储电模块和储能系统，所述储电模块包括：独立外壳，所述独立外壳设有液冷总连接部且具有密封的容纳腔；多个电池组，所述电池组设于所述容纳腔内且设有液冷连接部；液冷管，所述液冷管连通所述液冷总连接部和多个所述电池组的所述液冷连接部。根据本实用新型实施例的储电模块，通过设置液冷总连接部、液冷管和液冷连接部，使容纳腔能够密封且实现容纳腔内电池组的高效冷却，避免风沙进入容纳腔导致报假火警导致储能系统无法正常工作，也避免误判启动消防造成电池组损坏，同时还可以避免单个储电模块热失控诱发储能系统的其他储电模块热失控，避免发生火灾连锁反应造成较大火灾，降低了火灾损失和灭火难度。

Description

储能系统的储电模块和储能系统

技术领域

本实用新型涉及储能技术领域，更具体地，涉及一种储能系统的储电模块和储能系统。

背景技术

储能系统是微电网、孤岛电网、分布式发电系统及新能源汽车快速充电技术发展必不可少的基础措施。储能系统在电力系统中的运用，实现了需求侧管理、削峰填谷、平滑负荷、快速调整电网频率，提高了电网运行稳定性和可靠性，降低了光伏和风力等瞬时变化大的新能源发电系统对电网的冲击。

但在现有技术中，储能系统一般为集装箱式整体结构，并且集装箱与外界形成空气流通空间，不可避免有风沙进入集装箱内，会引发烟雾探测器，导致报假火灾警报，造成储能系统无法正常工作，甚至引发储能系统自动灭火造成电池簇损坏。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种储能系统的储电模块，所述储电模块的容纳腔密封且冷却效果好，避免发生报假火警的情况。

本实用新型的另一个目的在于提出一种具有上述储电模块的储能系统。

根据本实用新型实施例的储能系统的储电模块，包括：独立外壳，所述独立外壳设有液冷总连接部且具有密封的容纳腔；多个电池组，所述电池组设于所述容纳腔内且设有液冷连接部；液冷管，所述液冷管连通所述液冷总连接部和多个所述电池组的所述液冷连接部。

根据本实用新型实施例的储能系统的储电模块，通过设置液冷总连接部、液冷管和液冷连接部，使容纳腔能够密封且实现容纳腔内电池组的高效冷却，容纳腔与外界完全隔断，避免风沙进入容纳腔导致报假火警导致储能系统无法正常工作，也避免误判启动消防造成电池组损坏，同时还可以避免单个储电模块热失控诱发储能系统的其他储电模块热失控，避免发生火灾连锁反应造成较大火灾，降低了火灾损失和灭火难度。

另外，根据本实用新型上述实施例的储能系统的储电模块还可以具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型的一些实施例，多个所述电池组的所述液冷连接部并联。

根据本实用新型的一些实施例，所述液冷管包括主管体和多个支管体，其中一个所述支管体与所述液冷总连接部连接，其他所述支管体分别与多个所述电池组的所述液冷连接部连接。

根据本实用新型的一些实施例，多个所述电池组沿纵向排布，所述液冷连接部设于所述电池组的横向一侧，所述主管体沿纵向延伸，所述支管体弯折延伸。

根据本实用新型的一些实施例，所述独立外壳包括外壳本体和门体，所述门体可开闭地安装于所述外壳本体，所述液冷连接部设于所述电池组的朝向所述门体的一侧。

根据本实用新型的一些实施例，所述液冷管与所述液冷连接部通过快插接头相连；和/或，所述液冷管与所述液冷总连接部通过快插接头相连。

根据本实用新型的一些实施例，所述液冷连接部包括进液连接部和出液连接部，所述液冷管包括进液管和出液管，所述液冷总连接部包括进液总连接部和出液总连接部，所述进液管连通多个所述进液连接部和所述进液总连接部，所述出液管连通多个所述出液连接部和所述出液总连接部。

根据本实用新型的一些实施例，所述电池组包括冷却板，所述冷却板具有蛇形冷却流道，所述液冷连接部与所述蛇形冷却流道连通。

根据本实用新型实施例的储能系统包括多个根据本实用新型实施例的储电模块。

根据本实用新型的一些实施例，所述储能系统还包括：控制模块，所述控制模块内设有液冷机组，多个所述储电模块的所述液冷总连接部并联且与所述液冷机组相连。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的储电模块的结构示意图，其中，门体未示出；

图2是根据本实用新型实施例的储电模块的主视图；

图3是图2沿A-A线所示方向的剖视图；

图4是图3中圈示B处的放大结构示意图；

图5是根据本实用新型实施例的液冷管的结构示意图；

图6是根据本实用新型实施例的液冷管的结构示意图；

图7是根据本实用新型实施例的液冷管的结构示意图；

图8是根据本实用新型实施例的液冷管的支管体的结构示意图；

图9是根据本实用新型实施例的储电模块的左视图；

图10是图9沿C-C线所示方向的剖视图；

图11是根据本实用新型实施例的液冷总连接部的结构示意图；

图12是根据本实用新型实施例的液冷总连接部的主视图；

图13是图12沿D-D线所示方向的剖视图；

图14是根据本实用新型实施例的液冷总连接部的俯视图；

图15是根据本实用新型实施例的电池组的结构示意图；

图16是根据本实用新型实施例的电池组的分解图；

图17是根据本实用新型实施例的电池组的左视图；

图18是根据本实用新型实施例的储能系统的结构示意图；

图19是图18中圈示E处的放大结构示意图。

附图标记：

储电模块100；储能系统200；控制模块210；

独立外壳10；外壳本体11；容纳腔111；液冷总连接部13；进液总连接部131；出液总连接部132；

电池组20；液冷连接部21；进液连接部211；出液连接部212；冷却板22；蛇形冷却流道221；

液冷管30；主管体31；支管体32；快插接头33；进液管34；出液管35；

总进液管41；总出液管42。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征，“多个”的含义是两个或两个以上，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在相关技术中，储能系统一般为集装箱式整体结构，在集装箱内设置装有电池簇的电池架构成储能系统，单电池或单电池模组热失控极容易诱发其他电池或电池模组的热失控，进而造成连锁反应，以至于造成较大火灾损失，整个集装箱内的电池簇报废，且火情严重不易灭火。并且集装箱与外界形成空气流通空间，不可避免有风沙进入集装箱内，会引发烟雾探测器，导致报假火灾警报，造成储能系统无法正常工作，甚至引发储能系统自动灭火造成电池簇损坏。

因此，本实用新型提出了一种储能系统200的储电模块100，该储电模块100形成独立、密封的单体结构，能够有效避免外界风沙进入独立外壳10内，避免火灾误判，避免误触发消防。并且，在储电模块100内的电池组20热失控时，可以有效避免影响其他储电模块100内的电池组20，避免诱发热失控连锁反应，避免造成较大火灾，也有利于降低损失。

与相关技术中在集装箱内设置电池架相比，本实用新型通过多个独立、密封的储电模块100组装成储能系统200，每个储电模块100内容纳腔111的空间比集装箱内室空间小很多，从而在个别电池组20初期发生热失控时，火势、烟雾、CO能够快速传递到储电模块100的探测器，并引发探测器释放火警信号，实现火灾的早发现早消防，降低损失。

下面参考附图描述根据本实用新型实施例的储能系统200的储电模块100和储能系统200。

如图18所示，根据本实用新型实施例的储能系统200可以包括多个根据本实用新型实施例的储能系统200的储电模块100。

在一些实施例中，储能系统200中多个储电模块100的数量可以根据所需容量等进行调节，多个储电模块100的排布方式可以根据储能系统200的安装场地需求进行调节。例如，多个储电模块100可以排布成“一”字型、“十”字型、“T”型、“L”型、多边环形等。

参照图1-图3所示，根据本实用新型实施例的储能系统200的储电模块100可以包括：独立外壳10、多个电池组20和液冷管30。

具体而言，独立外壳10具有密封的容纳腔111，例如在一些具体实施例中，独立外壳10包括外壳本体11和门体。外壳本体11限定出容纳腔111，门体用于打开和关闭容纳腔111的腔口，以便于电池组20的安装、更换和维修。在门体关闭容纳腔111的腔口时，门体可以密封容纳腔111的腔口，以实现独立外壳10的密封。此外，电池组20安装于容纳腔111内。

独立外壳10的密封结构可以避免外界的昆虫、风沙等进入容纳腔111内，从而避免风沙引发储电模块100报假的火灾警报、造成储能系统200无法正常工作、甚至引发储电模块100进行消防造成储电模块100的损坏，提高了火灾检测的准确性，以及提高了储电模块100的安全性和正常工作。

此外，如图1-图10所示，独立外壳10设有液冷总连接部13，以使储电模块100能够通过液冷总连接部13与储电模块100外的制冷机组连接。例如在一些实施例中，如图18和图19所示，储能系统200可以包括控制模块210，控制模块210内可以设有液冷机组，多个储电模块100的液冷总连接部13可以并联并且与液冷机组相连，以使液冷机组工作能够均匀地对多个储电模块100进行冷却，提高冷却效率的一致性，降低了系统电池温度差，提高循环寿命，且避免其中一个储电模块100发生堵塞等问题而影响多个储电模块100的正常冷却。

另外电池组20设有液冷连接部21，液冷管30连接液冷总连接部13和多个电池组20的液冷连接部21。由此，制冷机组工作，使低温的液体冷却介质(例如水)通过液冷总连接部13、液冷管30和液冷连接部21流动至电池组20处，以对多个电池组20进行针对性降温，冷却效率更高。

通过液冷方式进行冷却，与空调冷却方式相比，液冷结构无需与外界形成空气流通空间，从而避免独立外壳10设置通风口或者通风管等结构，液冷总连接部13可以与独立外壳10密封连接，有利于提高独立外壳10的密封效果。

并且，储电模块100还可以在火灾源头对火情加以控制，在容纳腔111内的电池组20发生热失控时，独立外壳10的密封结构可以将火势与外界隔绝，避免发生火灾的储电模块100火情蔓延至储能系统200的其他储电模块100，避免出现火灾连锁反应，避免造成较大火灾损失，且降低了消防压力。

在一些实施例中，独立外壳10可以形成IP67以上密封等级，防止风沙等进入容纳腔111的效果更好，有效避免诱发火灾探测器造成报假警及误判启动消防。

在相关技术中，集装箱为半封闭状态，当火灾发生时，火灾连锁反应还会导致燃烧后的烟雾在较短时间内将集装箱透气系统堵塞，造成集装箱无法及时散热通风，当消防员打开集装箱的门后，空气进入高温的集装箱后，会造成发生爆炸，极易造成人员伤亡。

而本实用新型中储能系统200的储电模块100通过密封结构避免火灾蔓延，同时在发生火灾后还可以直接将水注入容纳腔111实现消防，而无需打开门体，避免发生爆炸。例如，在一些实施例中，储电模块100的独立外壳10内还设有消防组件，以实现独立消防，不仅能够快速有效的进行火灾预警及火灾灭火，能够避免对储能系统200中其他储电模块100造成损坏，而且避免火灾发生时开门导致爆炸。再例如，在一些实施例中，储电模块100的独立外壳10可以设有消防接头，无火灾时消防接头封堵，在发生火灾时，可以将消防管与消防接头连接并导通，以直接从储电模块100的外部向容纳腔111内注水消防，从而避免外界空气进入容纳腔111。

根据本实用新型实施例的储能系统200的储电模块100，通过设置液冷总连接部13、液冷管30和液冷连接部21，使容纳腔111能够密封且实现容纳腔111内电池组20的高效冷却，容纳腔111与外界完全隔断，避免风沙进入容纳腔111导致报假火警导致储能系统200无法正常工作，也避免误判启动消防造成电池组20损坏，同时还可以避免单个储电模块100热失控诱发储能系统200的其他储电模块100热失控，避免发生火灾连锁反应造成较大火灾，降低了火灾损失和灭火难度。

由于根据本实用新型实施例的储能系统200的储电模块100具有上述有益的技术效果，因此根据本实用新型实施例的储能系统200，通过设置液冷总连接部13、液冷管30和液冷连接部21，使容纳腔111能够密封且实现容纳腔111内电池组20的高效冷却，容纳腔111与外界完全隔断，避免风沙进入容纳腔111导致报假火警导致储能系统200无法正常工作，也避免误判启动消防造成电池组20损坏，同时还可以避免单个储电模块100热失控诱发储能系统200的其他储电模块100热失控，避免发生火灾连锁反应造成较大火灾，降低了火灾损失和灭火难度。

在一些实施例中，如图18所示，控制模块210也可以包括独立外壳10，独立外壳10为密封结构，制冷机组设置于独立外壳10内，并且独立外壳10设有液冷总连接部13，制冷机组与控制模块210的液冷总连接部13连接，控制模块210的液冷总连接部13与储电模块100的液冷总连接部13通过总液冷管连接，以实现多个储电模块100和控制模块210的液冷结构的连接，并且有利于实现连接部件的通用性，降低生产成本。此外，控制模块210的独立外壳10内还可以设有其他功能部件，如控制器、储能交流器等。

根据本实用新型的一些实施例，如图1-图3所示，多个电池组20的液冷连接部21并联，以使多个电池组20能够均匀冷却，提高冷却效率的一致性，降低了系统电池温度差，提高循环寿命，且彼此之间互不干扰，避免其中一个液冷连接部21或者电池组20内的冷却流道堵塞时影响其他电池组20的正常冷却。

在一些实施例中，如图1-图8所示，液冷管30包括主管体31和多个支管体32，其中一个支管体32与液冷总连接部13连接，其他支管体32分别与多个电池组20的液冷连接部21连接。液冷管30的结构简单，且对于具有不同数量电池组20的储电模块100，液冷管30仅需做较小改变，降低了设计成本。在一些实施例中，主管体31和支管体32可以为PA管。

进一步地，继续参照图1-图8所示，多个电池组20沿纵向排布，液冷连接部21设于电池组20的横向一侧，主管体31沿纵向延伸，支管体32弯折延伸以大体形成“L”型，以便于支管体32的一端与主管体31连接，另一端与液冷连接部21连接，连接操作更方便，并且液冷管30排布简单有序，不易与容纳腔111内其他结构(例如铜排等电连接结构)发生干涉。

此外，支管体32与主管体31相连的一段与主管体31的夹角可以为锐角，以降低液体冷却介质的流动阻力，提高冷却效率。支管体32与液冷连接部21相连的一段可以沿横向延伸，以使支管体32与液冷连接部21连接操作更容易。

在一些实施例中，如图4-图8所示，液冷管30与液冷连接部21通过快插接头33相连，例如支管体32的另一端可以设有标准快插接头33，以与液冷连接部21实现快插连接。有利于实现液冷管30的快速拆装，操作方便且连接可靠。

在一些实施例中，如图4-图8所示，液冷管30与液冷总连接部13通过快插接头33相连，有利于实现液冷管30的快速拆装，操作方便、快捷且连接可靠。

当然，液冷管30与液冷连接部21或液冷总连接部13的连接结构包括但不限于快插接头33，例如，还可以通过卡箍连接，只需要满足能够实现可靠连接的要求即可。

在独立外壳10包括外壳本体11和门体的实施例中，如图1-图4所示，液冷连接部21设于电池组20的朝向门体的一侧，以便于由独立外壳10外通过容纳腔111的腔口对液冷管30和液冷连接部21进行拆装，操作方便，且容纳腔111内无需设置容纳操作人员的空间，电池组20的占用空间更大，空间利用率更高，有利于提高储电模块100的电容量。

根据本实用新型的一些实施例，如图1-图16所示，液冷连接部21包括进液连接部211和出液连接部212，液冷管30包括进液管34和出液管35，液冷总连接部13包括进液总连接部131和出液总连接部132。其中，进液管34连通多个进液连接部211和进液总连接部131，出液管35连通多个出液连接部212和出液总连接部132。液体冷却介质可以依次流经进液总连接部131、进液管34和多个进液连接部211进入多个电池组20，以对多个电池组20进行冷却；经过换热的液体冷却介质可以依次流经多个出液连接部212、出液管35和出液总连接部132流出储电模块100，以再次经过制冷机组制冷，由此实现液体冷却介质的循环利用，提高冷却效率和循环寿命。

对应的，如图18和图19所示，总液冷管可以包括总进液管41和总出液管42，总进液管41连接多个进液总连接部131，总出液管42连接多个出液总连接部132，以实现整个储能系统200的循环冷却。

在一些实施例中，如图1和图2所示，多个进液连接部211和多个出液连接部212可以沿横向间隔开分布，以使进液管34和出液管35大体沿纵向延伸且沿横向间隔开分布，互不干涉且易于分别拆装。

在一些实施例中，总液冷管的结构可以与液冷管30的结构相同，即总液冷管包括主管体31和多个支管体32，多个支管体32分别与多个储电模块100和控制模块210的液冷总连接部13连接，进一步提高了部件的通用性，降低生产成本。

在一些实施例中，如图10-图14所示，进液总连接部131和出液总连接部132为一体件，该一体件具有两条通道，分别用于进液和出液。并且该一体件穿设于独立外壳10且与独立外壳10密封配合，可以减少独立外壳10上开孔的数量，从而有利于保证独立外壳10的密封性。

在一些具体实施例中，进液总连接部131和出液总连接部132的一体件可以与独立外壳10通过紧固件连接，并且该一体件与独立外壳10之间夹设有密封圈，以密封二者之间的间隙，保证容纳腔111的密封性。

根据本实用新型的一些实施例，如图1-图3、图10和图18-图19所示，液冷总连接部13设于独立外壳10的顶部，使多个储电模块100可以在横向上更紧凑排布，同时由储电模块100的上方对多个液冷总连接部13进行连接，连接方便，且避免连接结构被触碰易损坏。

在一些实施例中，多个储电模块100的液冷总连接部13通过总液冷管连接，储能系统200还包括顶盖，顶盖盖设于多个储电模块100的上侧，总液冷管连接和液冷总连接部13位于顶盖的盖腔内，以使液冷结构被遮挡、保护，外观也更美观。

根据本实用新型的一些实施例，如图15-图17所示，电池组20可以包括冷却板22，冷却板22具有蛇形冷却流道221，液冷连接部21与蛇形冷却流道221连通。冷却板22的换热面积大，蛇形冷却流道221有利于提高冷却板22各个区域的温度均匀性，从而有利于提高电池组20各个区域的冷却均匀性。

在一些具体实施例中，电池组20包括电池壳体和多个电芯，多个电芯设置于电池壳体内，冷却板22可以位于电池壳体内且位于多个电芯的一侧，以对全部电芯进行均匀冷却；或者冷却板22可以一体形成于电池壳体，换言之，电池壳体的至少一个侧壁限定出蛇形冷却流道221，减少了零部件数量，降低了生产成本，且使电池组20结构紧凑、体积更小。

根据本实用新型实施例的储电模块100和储能系统200的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种储能系统的储电模块，其特征在于，包括：

独立外壳，所述独立外壳设有液冷总连接部且具有密封的容纳腔；

多个电池组，所述电池组设于所述容纳腔内且设有液冷连接部；

液冷管，所述液冷管连通所述液冷总连接部和多个所述电池组的所述液冷连接部。

2.根据权利要求1所述的储能系统的储电模块，其特征在于，多个所述电池组的所述液冷连接部并联。

3.根据权利要求2所述的储能系统的储电模块，其特征在于，所述液冷管包括主管体和多个支管体，其中一个所述支管体与所述液冷总连接部连接，其他所述支管体分别与多个所述电池组的所述液冷连接部连接。

4.根据权利要求3所述的储能系统的储电模块，其特征在于，多个所述电池组沿纵向排布，所述液冷连接部设于所述电池组的横向一侧，所述主管体沿纵向延伸，所述支管体弯折延伸。

5.根据权利要求1所述的储能系统的储电模块，其特征在于，所述独立外壳包括外壳本体和门体，所述门体可开闭地安装于所述外壳本体，所述液冷连接部设于所述电池组的朝向所述门体的一侧。

6.根据权利要求1所述的储能系统的储电模块，其特征在于，

所述液冷管与所述液冷连接部通过快插接头相连；和/或，

所述液冷管与所述液冷总连接部通过快插接头相连。

7.根据权利要求1所述的储能系统的储电模块，其特征在于，所述液冷连接部包括进液连接部和出液连接部，所述液冷管包括进液管和出液管，所述液冷总连接部包括进液总连接部和出液总连接部，

所述进液管连通多个所述进液连接部和所述进液总连接部，所述出液管连通多个所述出液连接部和所述出液总连接部。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的储能系统的储电模块，其特征在于，所述电池组包括冷却板，所述冷却板具有蛇形冷却流道，所述液冷连接部与所述蛇形冷却流道连通。

9.一种储能系统，其特征在于，包括多个根据权利要求1-8中任一项所述的储能系统的储电模块。

10.根据权利要求9所述的储能系统，其特征在于，还包括：

控制模块，所述控制模块内设有液冷机组，多个所述储电模块的所述液冷总连接部并联且与所述液冷机组相连。

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