CN217182261U - 一种储能系统联合热管理装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种储能系统联合热管理装置，包括变流器组、第一循环系统、第二循环系统和电池模组，所述变流器组设置在所述第一循环系统上，所述电池模组设置在所述第二循环系统上，所述第一循环系统和所述第二循环系统之间设置有热交换器，所述储能系统联合热管理装置处于第一工况时，所述第一循环系统用于将所述变流器组发出的热量通过所述热交换器传递至所述第二循环系统上，以通过所述第二循环系统加热所述电池模组，解决了液冷系统能耗高，浪费资源，进而导致系统内热能的利用率低的问题。

Description

一种储能系统联合热管理装置

技术领域

本申请属于储能系统技术领域，具体涉及一种储能系统联合热管理装置。

背景技术

锂电池储能系统目前采用的热管理系统方案有风冷系统和液冷系统，风冷系统通过空调系统来实现系统内散热及电池温度管理，液冷系统采用循环冷冻液系统来进行储能系统的温度管理。其中，液冷系统能很好的控制电池温度一致。但现有的液冷系统低温情况下制热能耗高，浪费资源，进而导致系统内热能的利用率低。

实用新型内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种储能系统联合热管理装置，能够液冷系统能耗高，浪费资源，进而导致系统内热能的利用率低的问题。

为了解决上述问题，本申请提供了一种储能系统联合热管理装置，包括变流器组、第一循环系统、第二循环系统和电池模组，所述变流器组设置在所述第一循环系统上，所述电池模组设置在所述第二循环系统上，所述第一循环系统和所述第二循环系统之间设置有热交换器，所述储能系统联合热管理装置处于第一工况时，所述第一循环系统用于将所述变流器组发出的热量通过所述热交换器传递至所述第二循环系统上，以通过所述第二循环系统加热所述电池模组。

可选的，所述第一循环系统包括第一导热回路和第二导热回路，所述变流器组设置在所述第一导热回路上，所述热交换器设置在所述第二导热回路上，所述第二导热回路设置在所述第一导热回路上，以使所述储能系统联合热管理装置处于所述第一工况时，所述变流器组发出的热量能够通过所述第一导热回路和所述第二导热回路传递至所述热交换器。

可选的，所述储能系统联合热管理装置还包括第二工况，所述第一导热回路上设置有风冷散热器，所述风冷散热器用于在所述储能系统联合热管理装置处于所述第二工况时，对所述第一导热回路进行散热，以冷却所述变流器组。

可选的，所述第二循环系统包括第三导热回路，所述第三导热回路上设置有冷却装置，所述电池模组和所述热交换器设置在所述第三导热回路上，所述储能系统联合热管理装置处于所述第二工况时，所述冷却装置用于通过所述第三导热回路、所述热交换器、所述第二导热回路和所述第一导热回路对所述变流器组进行散热。

可选的，所述第二导热回路上设置有第二控制阀，所述第二控制阀位于所述风冷散热器和所述热交换器之间，所述联合热管理装置还包括第三工况，在所述联合热管理装置处于所述第三工况时，所述第二控制阀关闭，以阻断所述第二导热回路，以通过所述风冷散热器对所述第一导热回路和所述变流器组进行散热，并通过所述冷却装置对所述第三导热回路和所述电池模组进行散热。

可选的，所述联合热管理装置还包括第一储液罐和第一循环泵，所述第一储液罐和所述第一循环泵设置在所述第一导热回路上，且所述第一储液罐和所述第一循环泵位于所述变流器组和所述热交换器之间。

可选的，所述第一导热回路上设置有第一控制阀，所述第一控制阀位于所述第二导热回路的进入口沿换热介质在所述第一导热回路内流动方向的下游侧，当所述储能系统联合热管理装置处于所述第一工况和所述第二工况时，所述第一控制阀处于关闭状态。

可选的，所述第三导热回路上设置有第二循环泵，所述第二循环泵位于所述冷却装置和所述热交换器之间。

可选的，所述第二循环泵位于所述冷却装置和所述电池模组之间。

可选的，所述变流器组安装于交流柜内，所述变流器组的数量为多个，所述冷却装置安装于冷水机组柜内，所述电池模组安装于储能柜内，所述电池模组的数量为多个，其中，所述储能柜的数量为多个。

有益效果

本实用新型的实施例中所提供的一种储能系统联合热管理装置，通过第一循环系统和第二循环系统在热交换的作用下，将变流器组产生的余热进行再利用，进而解决了液冷系统能耗高，浪费资源，进而导致系统内热能的利用率低的问题。

附图说明

图1为本申请实施例的储能系统联合热管理装置的系统示意图；

图2为本申请实施例的储能系统联合热管理装置实施例的系统示意图。

附图标记表示为：

1、变流器组；2、第一循环系统；20、第一导热回路；21、第二导热回路；3、第二循环系统；30、第三导热回路；4、电池模组；5、热交换器；6、风冷散热器；7、冷却装置；8、第二控制阀；9、第一储液罐；10、第一循环泵；11、第一控制阀；12、第二循环泵；13、交流柜；14、冷水机组柜；15、储能柜。

具体实施方式

在本申请的描述中，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”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

结合参见图1至图2所示，根据本申请的实施例一种储能系统联合热管理装置，包括变流器组1、第一循环系统2、第二循环系统3和电池模组4，变流器组1设置在第一循环系统2上，电池模组4设置在第二循环系统3上，第一循环系统2和第二循环系统3之间设置有热交换器5，储能系统联合热管理装置处于第一工况时，第一循环系统2用于将变流器组1发出的热量通过热交换器5传递至第二循环系统3上，以通过第二循环系统3加热电池模组4。变流器组1发出的热量在第一循环系统2中循环，电池模组4发出的热量在第二循环系统3中循环，在第一工况时，通过热交换器5将第一循环系统2中的热量传递给第二循环系统3中，同时第二循环系统3将热量传输到电池模组4上，用于加热电池模组4，通过第一循环系统2和第二循环系统3将变流器组1的余热进行利用，提高储能系统的内热能的利用率，进而降低储能系统的热管能耗能，提高资源利用。

进一步的，变流器组1为液冷双向储能变流器组，通过第一循环系统2将变流器组1发出的热量进行循环，第二循环系统3中循环电池模组4发出的热量以及热交换器5传递的热量。

进一步的，第一工况为电池加热模式，即环境温度低于电池所需要的工作温度且电池自身发热不足以维持运行温度。

进一步的，热交换器5的一侧连接第一循环系统2，热交换器5的另一侧连接第二循环系统3，热交换器5通过第一循环系统2和第二循环系统3将热量进行传递。

进一步的，热交换器5为板式换热器、管式换热器等间壁式换热器。

第一循环系统2包括第一导热回路20和第二导热回路21，变流器组1设置在第一导热回路20上，热交换器5设置在第二导热回路21上，第二导热回路21设置在第一导热回路20上，以使储能系统联合热管理装置处于第一工况时，变流器组1发出的热量能够通过第一导热回路20和第二导热回路21传递至热交换器5。

进一步的，第一导热回路20和第二导热回路21之间相互连通，即第一导热回路20和第二导热回路21形成循环回路。

进一步的，变流器组1发出的热量通过第一导热回路20进行循环，传递到第二导热回路21上，热量经过热交换器5，即热交换器5将热量吸收，同时第一导热回路20和第二导热回路21进行循环，将热量进行传输，热量被热交换器5吸收后，通过第二循环系统3将热量传递用于电池模组4加热。

所述储能系统联合热管理装置还包括第二工况，第一导热回路20上设置有风冷散热器6，风冷散热器6用于在储能系统联合热管理装置处于第二工况时，对第一导热回路20进行散热，以冷却变流器组1。

进一步的，风冷散热器6用于将第一导热回路20中的热量进行散热，避免储能系统中的热量较高。

进一步的，第二工况为散热模式，环境温度过高，进行相互散热模式。

第二循环系统3包括第三导热回路30，第三导热回路30上设置有冷却装置7，电池模组4和热交换器5设置在第三导热回路30上，储能系统联合热管理装置处于第二工况时，冷却装置7用于通过第三导热回路30、热交换器5、第二导热回路21和第一导热回路20对变流器组1进行散热。

进一步的，第三导热回路30也与热交换器5相连通，同时电池模组4位于第三导热回路30上，通过第三导热回路30经过热交换器5吸收热量，进而将吸收的热量传递给冷却装置7，将吸收的热量通过冷却装置7进行散热，实现互散热模式。

进一步的，冷却装置7包括第二储液罐、蒸发换热器、压缩机、膨胀阀以及风冷冷凝器，蒸发换热器位于第二储液罐内腔，压缩机、膨胀阀以及风冷冷凝器位于第二储液罐的外侧，蒸发换热器同时与压缩机和膨胀阀相互连接，同时风冷冷凝器同时与压缩机和膨胀阀相互连接，实现对第三导热回路30上的热量进行冷却，进而保持进入到电池模组4内的温度是保持一致。

第二导热回路21上设置有第二控制阀8，第二控制阀8位于风冷散热器6和热交换器5之间，联合热管理装置还包括第三工况，在联合热管理装置处于第三工况时，第二控制阀8关闭，以阻断第二导热回路21，以通过风冷散热器6对第一导热回路20和变流器组1进行散热，并通过冷却装置7对第三导热回路30和电池模组4进行散热。

进一步的，第三工况为独立运行模式，即环境温度适宜，各自独立工作。

进一步的，第二控制阀8的作用是将第一导热回路20和第二导热回路21之间相互断开，避免第一导热回路20吸收的热量经过第二导热回路21，变流器组1发出的热量只能在第一导热回路20中循环。

进一步的，风冷散热器6对第一导热回路20中的热量进行散热，保证变流器组1中的温度在工作温度中。

进一步的，电池模组4的热量只能在第三导热回路30中循环，同时在冷却装置7的作用下，对第三导热回路30中的温度进行散热，确保进入到电池模组4中的温度在工作温度中。

联合热管理装置还包括第一储液罐9和第一循环泵10，第一储液罐9和第一循环泵10设置在第一导热回路20上，且第一储液罐9和第一循环泵10位于变流器组1和热交换器5之间。

进一步的，第一储液罐9是储存冷却液，第一循环泵10带动第一储液罐9中的冷却液流动。

进一步的，通过第一循环泵10带动第一储液罐9内的冷却液流动，冷却液在第一导热回路中，先是经过变流器组1，再经过风冷散热器6，流道第二导热回路21上，再经过第二控制阀8，到达热交换器5，通过第二导热回路21流道第一导热回路20上，冷却液最终回到第一储液罐9内，进而冷却液在第一循环泵10作用下，又进行下一次的循环，同时实现了带动变流器组1的热量。

第一导热回路20上设置有第一控制阀11，第一控制阀11位于第二导热回路21的进入口沿换热介质在第一导热回路20内流动方向的下游侧，当储能系统联合热管理装置处于第一工况和第二工况时，第一控制阀11处于关闭状态。

进一步的，第一控制阀11位于第二导热回路21和第一导热回路20连接点的中间处，即第一控制阀11关闭，换热介质，即冷却液只能通过第一导热回路20进入到第二导热回路21中，如果第一控制阀11打开，即冷却液可以在第一导热回路20中流动，也可以通过第一导热回路20流到第二导热回路21中，所以第一控制阀11的作用是在第一工况和第二工况时，避免冷却液一部分流入到第二导热回路21中，即将第一控制阀11关闭，只让冷却液通过第一导热回路20后，必须经过第二导热回路21，实现将第一导热回路20断开。只能通过第二导热回路21，可以将第一储液罐9内的冷却液循环到第一导热回路20中。

作为一种实施方式，第三导热回路30上设置有第二循环泵12，第二循环泵12位于冷却装置7和热交换器5之间。

进一步的，第二循环泵12的作用是带动冷却装置中的第二储液罐中的冷却液流动，进而实现吸收热交换器5中的热量，或者是对电池模组4的热量进行散热。

进一步的，第二循环泵12位于冷却装置7和热交换器5之间，即第二储液罐中的冷却液通过第二循环泵12带动，先流经热交换器5，再流过电池模组4，最后回到第二储液罐中。

作为另一种实施方式，第二循环泵12位于冷却装置7和电池模组4之间。

进一步的，第二储液罐中的冷却液通过第二循环泵12带动，先流经电池模组4，再流过热交换器5，最后回到第二储液罐中。

变流器组1安装于交流柜13内，变流器组1的数量为多个，冷却装置7安装于冷水机组柜14内，电池模组4安装于储能柜15内，电池模组4的数量为多个，其中，储能柜15的数量为多个。

进一步的，变流器组1与电池模组4之间通过热交换器5相接，里热交换器5对变流器组1的余热进行利用，进而降低系统的热管理能耗。

实施例一

第一工况为电池加热模式，即环境温度低于电池所需要的工作温度且电池自身发热不足以维持运行温度。

处于第一工况时，其中，风冷散热器6和冷却装置7处于关闭状态，第一控制阀11处于关闭状态，第二控制阀8处于打开状态，变流器组1发出的热量，第一循环泵10带动第一储液罐9中的冷却液在第一导热回路20中流经变流器组1，吸收变流器组1发出的热量，流经风冷散热器6，由于第一控制阀11处于关闭状态，即冷却液只能通过第二导热回路21流经热交换器5，其中，热交换器5将热量吸收，冷却液经过热交换器5通过第二导热回路21流到第一导热回路20中，并流回第一储液罐9中，进而在第一循环泵10作用下，进行下一次的循环。同时第二循环泵12带动冷却装置7中的冷却液流动，流经到热交换器5时，将热量吸收，进而继续流动到电池模组4中，实现对电池模组4加热，提高对变流器组1余热的利用，降低系统的热管理能耗。

第二工况为散热模式，环境温度过高，进行相互散热模式。

处于第二工况时，其中，第一控制阀11仍处于关闭状态，第二控制阀8处于打开状态，风冷散热器6和冷却装置7均处于工作状态，变流器组1发出的热量，第一循环泵10带动第一储液罐9中的冷却液在第一导热回路20中流经变流器组1，吸收变流器组1发出的热量，流经风冷散热器6，风冷散热器6将第一导热回路20中的热量进行散热，由于第一控制阀11处于关闭状态，即冷却液只能通过第二导热回路21流经热交换器5，其中，热交换器5将热量吸收，冷却液经过热交换器5通过第二导热回路21流到第一导热回路20中，并流回第一储液罐9中，进而在第一循环泵10作用下，进行下一次的循环。同时第二循环泵12带动冷却装置7中的冷却液流动，流经到热交换器5时，将热量吸收，进而继续流动到冷却装置7中，冷却装置7将第三导热回路30中的热量进行冷却，冷却液继续流到电池模组4中，确保流到电池模组4中的温度在工作温度中，进而降低系统的热管理能耗。

第二工况为第三工况为独立运行模式，即环境温度适宜，各自独立工作。

处于第三工况时，其中，第一控制阀11处于打开状态，第二控制阀8处于关闭状态，风冷散热器6和冷却装置7均处于工作状态，变流器组1发出的热量，第一循环泵10带动第一储液罐9中的冷却液在第一导热回路20中流经变流器组1，吸收变流器组1发出的热量，流经风冷散热器6，风冷散热器6将第一导热回路20中的热量进行散热，由于第一控制阀11处于打开状态，第二控制阀处于关闭状态，即冷却液只能通过第一控制阀11流到第一导热回路20中，并流回第一储液罐9中，进而在第一循环泵10作用下，进行下一次只能在第一导热回路20中的循环。同时第二循环泵12带动冷却装置7中的冷却液流动，流经到热交换器5时，由于在第二控制阀8处于关闭状态，即热交换器5没有发生热交换现象，即使冷却装置7中的冷却液流经热交换器5，冷却液也不会吸收热量，冷却液继续流动到冷却装置7中，冷却装置7将第三导热回路30中的热量进行冷却，冷却液继续流到电池模组4中，确保流到电池模组4中的温度在工作温度中，进而降低系统的热管理能耗。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种储能系统联合热管理装置，其特征在于，包括变流器组(1)、第一循环系统(2)、第二循环系统(3)和电池模组(4)，所述变流器组(1)设置在所述第一循环系统(2)上，所述电池模组(4)设置在所述第二循环系统(3)上，所述第一循环系统(2)和所述第二循环系统(3)之间设置有热交换器(5)，所述储能系统联合热管理装置处于第一工况时，所述第一循环系统(2)用于将所述变流器组(1)发出的热量通过所述热交换器(5)传递至所述第二循环系统(3)上，以通过所述第二循环系统(3)加热所述电池模组(4)。

2.根据权利要求1所述的储能系统联合热管理装置，其特征在于，所述第一循环系统(2)包括第一导热回路(20)和第二导热回路(21)，所述变流器组(1)设置在所述第一导热回路(20)上，所述热交换器(5)设置在所述第二导热回路(21)上，所述第二导热回路(21)设置在所述第一导热回路(20)上，以使所述储能系统联合热管理装置处于所述第一工况时，所述变流器组(1)发出的热量能够通过所述第一导热回路(20)和所述第二导热回路(21)传递至所述热交换器(5)。

3.根据权利要求2所述的储能系统联合热管理装置，其特征在于，所述储能系统联合热管理装置还包括第二工况，所述第一导热回路(20)上设置有风冷散热器(6)，所述风冷散热器(6)用于在所述储能系统联合热管理装置处于所述第二工况时，对所述第一导热回路(20)进行散热，以冷却所述变流器组(1)。

4.根据权利要求3所述的储能系统联合热管理装置，其特征在于，所述第二循环系统(3)包括第三导热回路(30)，所述第三导热回路(30)上设置有冷却装置(7)，所述电池模组(4)和所述热交换器(5)设置在所述第三导热回路(30)上，所述储能系统联合热管理装置处于所述第二工况时，所述冷却装置(7)用于通过所述第三导热回路(30)、所述热交换器(5)、所述第二导热回路(21)和所述第一导热回路(20)对所述变流器组(1)进行散热。

5.根据权利要求4所述的储能系统联合热管理装置，其特征在于，所述第二导热回路(21)上设置有第二控制阀(8)，所述第二控制阀(8)位于所述风冷散热器(6)和所述热交换器(5)之间，所述联合热管理装置还包括第三工况，在所述联合热管理装置处于所述第三工况时，所述第二控制阀(8)关闭，以阻断所述第二导热回路(21)，以通过所述风冷散热器(6)对所述第一导热回路(20)和所述变流器组(1)进行散热，并通过所述冷却装置(7)对所述第三导热回路(30)和所述电池模组(4)进行散热。

6.根据权利要求5所述的储能系统联合热管理装置，其特征在于，所述联合热管理装置还包括第一储液罐(9)和第一循环泵(10)，所述第一储液罐(9)和所述第一循环泵(10)设置在所述第一导热回路(20)上，且所述第一储液罐(9)和所述第一循环泵(10)位于所述变流器组(1)和所述热交换器(5)之间。

7.根据权利要求6所述的储能系统联合热管理装置，其特征在于，所述第一导热回路(20)上设置有第一控制阀(11)，所述第一控制阀(11)位于所述第二导热回路(21)的进入口沿换热介质在所述第一导热回路(20)内流动方向的下游侧，当所述储能系统联合热管理装置处于所述第一工况和所述第二工况时，所述第一控制阀(11)处于关闭状态。

8.根据权利要求4所述的储能系统联合热管理装置，其特征在于，所述第三导热回路(30)上设置有第二循环泵(12)，所述第二循环泵(12)位于所述冷却装置(7)和所述热交换器(5)之间。

9.根据权利要求8所述的储能系统联合热管理装置，其特征在于，所述第二循环泵(12)位于所述冷却装置(7)和所述电池模组(4)之间。

10.根据权利要求4所述的储能系统联合热管理装置，其特征在于，所述变流器组(1)安装于交流柜(13)内，所述变流器组(1)的数量为多个，所述冷却装置(7)安装于冷水机组柜(14)内，所述电池模组(4)安装于储能柜(15)内，所述电池模组(4)的数量为多个，其中，所述储能柜(15)的数量为多个。

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