CN218939797U - 储能单元及储能系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种储能单元及储能系统，包括电池模块、功率器件、散热结构和液冷组件，散热结构包括液冷结构和导热结构，功率器件设置在导热结构、并经由导热结构与液冷结构导热连接。液冷组件用于流通冷却液，电池模块和液冷结构均布置于液冷组件流通的冷却液的流动路径上。本申请的技术方案，可以共用同一液冷源的冷却液对电池模块和功率器件进行降温，降低了储能单元的设备成本，简化了系统结构。而且，储能单元能够避免功率器件冷凝形成凝露的情况下兼顾电池模块和功率器件的冷却。

Description

储能单元及储能系统

技术领域

本申请涉及储能设备技术领域，特别是涉及一种储能单元及储能系统。

背景技术

以新能源为主体的新型电力系统正成为能源可持续发展的重要选择。新型高压直流直挂储能技术将VSC(voltage source converter，电压源型换流器)对比传统储能技术，其电压等级更高，容量更大，具有更强的电网调节能力和电网支撑作用，对以新能源为主体的新型电力系统具有重要的研究意义。

高压直挂储能系统由多个储能单元串联组成，储能单元由电压源型换流器等构成的功率器件及电池模块组成，在运行过程中，功率器件及电池模块会产生热量，需要配置冷却系统将产生的热量带走。现有技术中，采取的是对功率器件与电池模块分别进行冷却的冷却方案，存在成本高，且结构复杂的问题。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请提供一种储能单元及储能系统，能够缓解储能单元因对功率模块和电池模块分别冷却导致设备成本高且系统结构复杂的问题。

第一方面，本申请提供了一种储能单元，包括电池模块、功率器件、散热结构和液冷组件，散热结构包括液冷结构和导热结构，功率器件设置在导热结构、并经由导热结构与液冷结构导热连接。液冷组件用于流通冷却液，电池模块和液冷结构均布置于液冷组件流通的冷却液的流动路径上。

本申请实施例的技术方案中，在实际作业时，液冷组件连通液冷源并将液冷源提供的冷却液输送至电池模块处对电池模块降温，并输送至液冷结构处并通过导热结构对功率器件进行降温，此时可以共用同一冷却系统电池模块和功率器件进行降温，降低了储能单元的设备成本，简化了系统结构。同时，功率器件的热量通过导热结构传导至液冷结构而非直接与液冷结构接触，受导热结构的限制，液冷结构的低温无法直接作用在功率器件上，功率器件不会受液冷结构的低温作用而冷凝形成凝露，不会出现由此引发的绝缘失效问题，而电池模块能够在低温的冷却液的作用下达到所需的运行温度，也就是说，此时储能单元能够避免功率器件冷凝形成凝露的情况下兼顾电池模块和功率器件的冷却。

在一些实施例中，导热结构包括导热中间件和导热基板，功率器件设置在导热基板上，液冷结构和导热基板经由至少一个导热中间件导热连接。在实际应用时，导热基板安装功率器件，能够实现与功率器件的大面积接触，功率器件散热块。同时导热基板通过导热中间件连接在液冷结构上，可以依据功率器件的布置方位灵活设置液冷结构的位置，使得液冷结构的布置更加灵活。

在一些实施例中，导热基板配置有至少两个，沿导热基板的厚度方向，各功率器件夹设于两个导热基板之间，各导热基板分别通过导热中间件导热连接液冷结构。功率器件夹设在两个导热基板之间，功率器件能够与两个导热基板进行接触，其产生的热量可以经过两侧的导热基板、而后经过导热中间件传导至液冷结构，功率器件的散热效率更高。

在一些实施例中，沿导热基板的厚度方向，各导热基板间隔布置，且相邻导热基板之间均夹设有功率器件。导热基板可以对两侧的功率器件进行散热，功率器件的散热效率进一步得到提高。

在一些实施例中，液冷结构配置有至少两个，且各导热基板经由导热中间件导热连接一液冷结构，各液冷结构沿导热基板的厚度方向依次布置。此时，全部液冷结构和全部导热基板平行布置，散热结构和功率器件两者形成的结构更加简单，布局更加合理。

在一些实施例中，在导热基板的厚度方向上，相邻液冷结构的间隔距离大于功率器件的厚度。带电的液冷结构之间间隔距离小于功率器件的厚度时，相邻液冷结构之间容易在高压环境中发生放电而引发安全问题。

在一些实施例中，导热中间件沿设定方向纵长延伸，导热基板和液冷结构分别连接在导热中间件的延伸方向上的两端。导热中间件纵长延伸长条状，导热中间件在自身延伸方向上的两端的面积较小，进而与导热基板和液冷结构的热交换程度较低，如此可以有效减少液冷结构的冷量传递到功率器件，有效避免功率器件的冷凝形成凝露引发的高压绝缘问题。同时，条状的导热中间件能够更加灵活的适应导热基板和液冷结构的位置关系。

在一些实施例中，设定方向沿重力方向布置或者相对重力方向呈倾斜布置。此时，导热中间件可以适用于液冷结构和导热基板在重力方向上交错布置的情况。

在一些实施例中，散热结构包括至少两个散热板，全部散热板沿自身厚度方向重叠设置，各散热板具有相连的液冷结构和导热基板。在散热板的厚度方向上，相邻两个导热基板间隔形成有容置空间，功率器件设置于容置空间内。此时，导热基板与液冷结构一体成型，功率器件散热速度快，而且也能够给简化散热结构和功率器件的整体结构。

在一些实施例中，导热中间件嵌设在散热板内。导热中间件导热连接散热板中作为液冷结构的部分和作为导热基板的部分，提高两者的导热效率。而且，导热中间件嵌设在散热板内，降低散热结构和功率器件两者的空间占用面积，提高储能单元的空间利用率。

在一些实施例中，导热基板具有用于储存制冷剂的存储腔，液冷结构具有独立的第一空腔和第二空腔，第一空腔用于流通冷却液，导热中间件连通第二空腔和存储腔，在重力方向上，第二空腔高于存储腔。此时，利用制冷剂在吸收热量和接受冷量时发生的相变，实现制冷剂对功率器件的循环降温，有助于提高功率器件的散热效率。

在一些实施例中，全部导热中间件包括均连通的第二空腔和存储腔的第一导热管和第二导热管，第一导热管和第二导热管供制冷剂在第二空腔和存储腔内循环流通。此时，气态的制冷剂经第一导热管进入到第二空腔内，液态的制冷剂经第二导热管回落到存储腔内，在气态的制冷剂和液态的制冷剂的流动过程中，两者不会发生干涉，不仅可以提高制冷剂的流动速度进而加快散热效率，而且还可以缓解气态的制冷剂和液态的制冷剂两者的热量交换，提高制冷剂的换热效果。

在一些实施例中，导热基板为导电材料制件。当导热基板具有导电性，其在与功率器件接触时，能够作为功率器件向外输出电信号/电能的媒介，如此可扩展导电基板的功能，能够更加灵活的配置功率器件的电输出方式。

在一些实施例中，电池模块和液冷结构并联布置在冷却液的流动路径上。此时，电池模块和液冷结构并联布置，有助于提高冷却液对两者的散热冷却效果。

在一些实施例中，液冷组件包括进液母管和回液母管，进液母管用于连通液冷源的出液口，回液母管用于连通液冷源的回液口。电池模块和液冷结构均设置在连通进液母管和回液母管的管路上。此时，通过进液母管和回液母管统一连接液冷源，可以简化管路的布置。

一种储能系统，包括至少一个上述的储能单元。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请一些实施例中的储能单元的系统示意图；

图2为本申请一些实施例中的散热结构和功率器件的装配示意图；

图3为本申请另一些实施例中的散热结构和功率器件的装配示意图；

图4为本申请另一些实施例中的散热结构和功率器件的装配示意图；

图5为本申请另一些实施例中的散热结构和功率器件的装配示意图；

图6为本申请另一些实施例中的散热结构和功率器件的装配示意图。

具体实施方式中的附图标号如下：

1000、储能单元；100、电池模块；10、功率器件；20、散热结构；21、液冷结构；q1、第一空腔；q2、第二空腔；22、导热结构；22a、导热中间件；

a1、第一导热管；a2、第二导热管；22b、导热基板；q3、存储腔；20a、散热板；k、容置空间；300、液冷组件；301、进液母管；302、回液母管；303、管路；400、液冷源；401、出液口；402、回液口；X1、导热基板的厚度方向；

X2、散热板的厚度方向；F、设定方向；G、重力方向；H2、功率器件的厚度；H1、间隔距离。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本申请实施例的描述中，技术术语“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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“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，或成一体；也可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。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申请实施例中的具体含义。

在储能系统中，功率器件(是指功率电力电子器件按一定的功能组合灌封形成的模块，其可以包括电阻、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等发热器件)和电池模块(由电芯串/并联形成的模块)在运行过程中均产生热量，因此需要配合冷却系统对两者进行冷却。

本申请发明人注意到，现有的储能系统采取的是分别对功率模块和电池模块进行冷却的方案，存在设备成本高，系统结构复杂的问题。

为了降低储能系统的设备成本并简化其结构，发明人考虑是否可以将功率器件和电池模块共用同一液冷系统，然而在设计过程中发现，由于功率器件及电池模块对于冷却的需求特性截然不同，具体是，功率器件在低温下容易冷凝导致高压绝缘失效，而电池模块中的电芯的运行温度(25℃±2℃)需求较低。当采用冷却水冷却时，功率器件的进水温度需要达到40℃，远高于电池模块中电池单体的运行所需温度(25℃±2℃)。若采取同一冷却水对功率器件和电池模块进行冷却，无法兼顾功率器件和电池模块的冷却需要。

基于以上考虑，为了降低储能系统的设备成本并简化其结构，发明人经过深入研究，设计了一种储能单元，利用同一液冷组件提供的冷却液对电池模块和功率器件进行冷却，且功率器件通过导热结构导热连接液冷结构上，冷却液经过液冷结构时不直接对功率器件进行冷却，而是经过导热结构对功率器件进行冷却，不容易造成功率器件产生凝露，可以兼顾电池模块和功率器件的冷却需求。

本申请实施例为了解决传统方案中，对功率器件与电池模块分别进行冷却的冷却方案，存在成本高，且结构复杂的问题，提出了一种储能单元及储能系统，不仅可以利用同一套液冷组件对电池模块和功率器件进行散热冷却，还不容易造成功率器件产生凝露，可以兼顾电池模块和功率器件的冷却需求。

本申请实施例公开的储能系统，包括至少一个储能单元。本申请实施例中公开的储能系统，不限于应用为高压直挂储能系统，也可以应用为中高压储能系统，甚至中低压储能系统。

本申请实施例公开的储能单元中所包含的电池模块由电池单体串并联后所形成。在一实施例中，电池单体包括端盖、壳体和电芯组件。端盖和壳体围合形成有容纳腔，电芯组件设置在容纳腔内。电芯组件是电池单体中发生电化学反应的部件。电芯组件主要由正极片和负极片卷绕或层叠放置形成，并且通常在正极片与负极片之间设有隔膜。在电池的充放电过程中，正极片上的活性物质和负极片上的活性物质与电解液发生反应形成电流。

本申请实施例提供了一种储能单元1000，请参照图1和图2，储能单元1000包括电池模块100、功率器件10、散热结构20和液冷组件300，散热结构20包括液冷结构21和导热结构22，功率器件10设置在导热结构22、并经由导热结构22与液冷结构21导热连接。液冷组件300用于流通冷却液，电池模块100和液冷结构21均布置于液冷组件300流通的冷却液的流动路径上。

电池模块100是由电池单体串联和/或并联形成的模块。在本申请实施例中，可理解地，电池模块100配置有流通冷却液的冷却结构，冷却结构可以设置在由若干电池单体串联和/或并联形成的电池模组上，也可以设置在单个电池单体上，也可以设置在容纳全部电池单体/电池模组的箱体/柜体上。当冷却液在冷却结构内流通时，通过冷却结构对电池模块100降温，带走电池模块100在运行时所产生的热量，冷却结构可以但不限于是管结构、板结构等。

功率器件10是由功率电力电子器件按一定的功能组合灌封形成的模块，其可以包括电阻、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等发热器件。

散热结构20包括液冷结构21和导热结构22，液冷结构21用于流通冷却液，其内部具有流通冷却液的通道，可以是板状、桶状、箱体状结构，具体形式不限定。液冷结构21具有导热性能，可以是陶瓷、金属等材质制备形成。导热结构22由导热材料如金属、陶瓷等制备形成，可以是导热板、导热条、导热管、导热块等结构，具体形式不限定。功率器件10设置在导热结构22上，功率器件10产生的热量经过导热结构22传导至液冷结构21而后经由流通于液冷结构21的冷却液带走，实现功率器件10的散热。液冷结构21和导热结构22可以是分体设置，也可以一体设置。

液冷组件300是用于流通冷却液的组件，其可以是管道、阀件(如流量阀、开关阀)等的组合，液冷组件300用于与液冷源400连通，液冷源400提供的冷却液可以是冷却水。液冷结构21布置在流通于液冷组件300的冷却液的流动路径上，即表示液冷结构21设置在液冷组件300上。电池模块100布置在流通于液冷组件300的冷却液的流动路径上，即表是电池模块100的冷却结构布置在流通于液冷组件300的冷却液的流动路径上。

上述储能单元1000，在实际作业时，液冷组件300连通液冷源400并将液冷源400提供的冷却液输送至电池模块100处对电池模块100降温，并输送至液冷结构21处并通过导热结构22对功率器件10进行降温，此时可以共用同一冷却系统对电池模块100和功率器件10进行降温，降低了储能单元1000的设备成本，简化了系统结构。同时，功率器件10的热量通过导热结构22传导至液冷结构21而非直接与液冷结构21接触，受导热结构22的限制，液冷结构21的低温无法直接作用在功率器件10上，功率器件10不会受液冷结构21的低温作用而冷凝形成凝露，不会出现由此引发的绝缘失效问题，而电池模块100能够在低温的冷却液的作用下达到所需的运行温度，也就是说，此时储能单元1000能够避免功率器件10冷凝形成凝露的情况下兼顾电池模块100和功率器件10的冷却。

可以由电池模块100和功率器件10构成一个储能子系统，储能单元1000包括多个储能子系统。同一储能子系统中的电池模块100和功率器件10电性连接，功率器件10用于控制电池模块100，譬如将电池模块100的直流电转换为交流电输出，或者控制电池模块100的输出电流大小等等。关于功率器件10对电池模块100的控制方式可以参考现有技术，在本申请实施例不作限定。

在一些实施例中，请参照图3和图4，导热结构22包括导热中间件22a和导热基板22b，功率器件10设置在导热基板22b上，液冷结构21和导热基板22b经由至少一个导热中间件22a导热连接。

导热中间件22a和导热基板22b均是由导热的材料如陶瓷、金属等制备形成，两者的用材可以相同也可以不同。导热中间件22a可以是导热杆、导热丝、导热片、导热管等，导热基板22b大致呈板状，其与功率器件10能够进行较大面积的接触，导热效果较好，功率器件10可以焊接、螺纹连接、粘接等方式设置在导热基板22b上。

在实际应用时，导热基板22b安装功率器件10，能够实现与功率器件10的大面积接触，功率器件10散热块。同时导热基板22b通过导热中间件22a连接在液冷结构21上，可以依据功率器件10的布置方位灵活设置液冷结构21的位置，使得液冷结构21的布置更加灵活。

在一些实施例中，请参照图3和图4，导热基板22b配置有至少两个，沿导热基板22b的厚度方向X1，各功率器件10夹设于两个导热基板22b之间，各导热基板22b分别通过导热中间件22a导热连接液冷结构21。

导热基板22b大致呈板状，其厚度方向X1为其最小尺寸所在的方向。功率器件10夹设在两个导热基板22b之间，功率器件10能够与两个导热基板22b进行接触，其产生的热量可以经过两侧的导热基板22b、而后经过导热中间件22a传导至液冷结构21，功率器件10的散热效率更高。

在一些实施例中，请参照图5，沿导热基板22b的厚度方向X1，各导热基板22b间隔布置，且相邻导热基板22b之间均夹设有功率器件10。

此时，导热基板22b在自身厚度方向X1的两侧均设置有功率器件10，导热基板22b可以对两侧的功率器件10进行散热，功率器件10的散热效率进一步得到提高。

在一些实施例中，液冷结构21配置有至少两个，且各导热基板22b经由导热中间件22a导热连接一液冷结构21，各液冷结构21沿导热基板22b的厚度方向X1依次布置。

各液冷结构21可以串联布置于冷却液的流动路径上，也可以并联布置于冷却液的流动路径上，或者部分串联布置部分并联布置的方式设置在冷却液的流动路径上。

此时，全部液冷结构21和全部导热基板22b平行布置，两者所组成的结构更加简单，布局更加合理。

在一些实施例中，请参照图5，在导热基板22b的厚度方向X1上，相邻液冷结构21的间隔距离H1大于功率器件的厚度H2。

功率器件的厚度H2是指其在导热基板22b的厚度方向X1上的尺寸。

由于金属具有较好的导热性，通常情况下，导热基板22b、导热中间件22a和液冷结构21为金属制件。当三者为金属制件时，由于导热基板22b与功率器件接触，功率器件带电而使得导热基板22b、导热中间件22a和液冷结构21带电。

带电的液冷结构21之间间隔距离H1小于功率器件的厚度H2时，相邻液冷结构21之间容易在高压环境中发生放电而引发安全问题。

此时，相邻液冷结构21的间隔距离H1大于功率器件的厚度H2，可以满足电气绝缘。

在一些实施例中，请参照图3和图4，导热中间件22a沿设定方向F纵长延伸，导热基板22b和液冷结构21分别连接在导热中间件22a的延伸方向上的两端。

设定方向F即为导热中间件22a的延伸方向，导热中间件22a纵长延伸长条状，导热中间件22a在自身延伸方向上的两端的面积较小，进而与导热基板22b和液冷结构21的热交换程度较低，如此可以有效减少液冷结构21的冷量传递到功率器件10，有效避免功率器件10的冷凝形成凝露引发的高压绝缘问题。同时，条状的导热中间件22a能够更加灵活的适应导热基板22b和液冷结构21的位置关系。

可以理解地，导热中间件22a的具体形状不限于条状，还可以是螺旋状、曲线状等等。

在一些实施例中，请参照图3和图4，设定方向F沿重力方向G布置或者相对重力方向G呈倾斜布置。当设定方向F为重力方向G，此时液冷结构21布置在导热基板22b的上方或者下方，当设定方向F于重力方向G倾斜布置(不包括垂直设置)，此时液冷结构21布置到导热基板22b的斜上方或者斜下方。

此时，导热中间件22a可以适用于液冷结构21和导热基板22b在重力方向G上交错布置的情况。

在一些实施例中，请参照图6，散热结构20包括至少两个散热板20a，全部散热板20a沿自身厚度方向X2重叠设置，各散热板20a具有一体成型的液冷结构21和导热基板22b。在散热板20a的厚度方向X2上，相邻两个导热基板22b间隔形成有容置空间k，功率器件10设置于容置空间k内。

此时，液冷结构21和导热基板22b一体成型形成散热板20a。散热板20a的一部分作为液冷结构21，其能够用于供冷却液流通。散热板20a的另一部分作为导热基板22b，其用于安装功率器件10。

在散热板20a的厚度方向X2上，散热板20a作为液冷结构21的部分重叠布置，散热板20a作为导热基板22b的部分之间间隔形成有容置空间k，功率器件10设置在容置空间k内，并与导热基板22b导热连接。

此时，导热基板22b与液冷结构21一体成型，功率器件10散热速度快，而且也能够给简化散热结构20和功率器件10两者的整体结构。

在实际应用时，可以通过设计导热基板22b和液冷结构21的长度来满足功率器件10的温度要求并预防凝露。

导热基板22b与液冷结构21可以沿某一方向(如水平方向)依次布置，也可以是导热基板22b环绕在液冷结构21的外围，也可以是液冷结构21环绕在导热基板22b的外围，两者的具体布置方式在本申请实施例中不作限定。

在一些实施例中，请参照图6，导热中间件22a嵌设在散热板20a内。

导热中间件22a嵌设在散热板20a内，即将导热中间件22a设置在散热板20a的内部，避免导热中间件22a突出在散热板20a的外部。具体地，可以在散热板20a内设置嵌设槽，导热中间件22a设置在嵌设槽内。

导热中间件22a导热连接散热板20a中作为液冷结构21的部分和作为导热基板22b的部分，提高两者的导热效率。而且，导热中间件22a嵌设在散热板20a内，降低散热结构20和功率器件10两者的空间占用面积，提高储能单元1000的空间利用率。

在一些实施例中，请参照图5，导热基板22b具有用于储存制冷剂的存储腔q3，液冷结构21具有独立的第一空腔q1和第二空腔q2，第一空腔q1用于流通冷却液，导热中间件22a连通第二空腔q2和存储腔q3，在重力方向G上，第二空腔q2高于存储腔q3。

可理解地，在本实施例中，导热中间件22a具有连通第二空腔q2和存储腔q3的通道。导热中间件22a可以为管状构件。其中，第一空腔q1与第二空腔q2的设置方式不限定，例如第一空腔q1也可与第二空腔q2在液冷结构21厚度方向并列设置，还可以是第一空腔q1在液冷结构21内设置有两个，第二空腔q2位于两个第一空腔q1之间。

制冷剂是在吸热时可以蒸发并在受冷时冷凝呈液态的物质，能够进行气-液两相的可逆相变，制冷剂可以是氨气、氟利昂、R-134a、R-404A、R410A等类型。

处于液态的制冷剂保存在导热基板22b的存储腔q3内，功率器件10产生的热量被液态制冷剂吸收而使得制冷剂相变成气态，气态的制冷剂由于质量轻上浮并经导热中间件22a流入到第二空腔q2内、并在液冷结构21的冷却下冷凝呈液态的制冷剂，液态的制冷剂在重力作用下从第二空腔q2经导热中间件22a回落到存储腔q3内，重新与功率器件10进行换热。

此时，利用制冷剂在吸收热量和接受冷量时发生的相变，实现制冷剂对功率器件10的循环降温，有助于提高功率器件10的散热效率。

在一些实施例中，全部导热中间件22a包括均连通的第二空腔q2和存储腔q3的第一导热管a1和第二导热管a2，第一导热管a1和第二导热管a2供制冷剂在第二空腔q2和存储腔q3内循环流通。

可理解地，当导热基板22b配置有多个时，每一导热基板22b均配置有与其存储腔q3连通的第一导热管a1和第二导热管a2。液冷结构21可以配置一个，也可以配置多个，具体不限定。

处于液态的制冷剂保存在导热基板22b的存储腔q3内，功率器件10产生的热量被液态制冷剂吸收而使得制冷剂相变成气态，气态的制冷剂由于质量轻上浮并经第一导热管a1流入到第二空腔q2内、并在液冷结构21的冷却下冷凝呈液态的制冷剂，液态的制冷剂在重力作用下从第二空腔q2经第二导热管a2回落到存储腔q3内，重新与功率器件10进行换热。

此时，气态的制冷剂经第一导热管a1进入到第二空腔q2内，液态的制冷剂经第二导热管a2回落到存储腔q3内，在气态的制冷剂和液态的制冷剂的流动过程中，两者不会发生干涉，不仅可以提高制冷剂的流动速度进而加快散热效率，而且还可以缓解气态的制冷剂和液态的制冷剂两者的热量交换，提高制冷剂的换热效果。

在一些实施例中，导热基板22b为导电材料制件。例如，导电基板22b为金属制件(如铝、铜)，碳纤维制件等。当导热基板22b具有导电性，其在与功率器件10接触时，能够作为功率器件10向外输出电信号/电能的媒介，如此可扩展导电基板22b的功能，能够更加灵活的配置功率器件10的电输出方式。

进一步地，在导热基板22b与功率器件10之间设置有导电导热层结构。导电导热层结构23是将导电导热材料通过涂覆粘接的方式形成在导热基板22b和功率器件10之间的层状结构。导电导热材料可以但不限于是导电导热硅胶(其形式方式可以在硅胶内填充导电纤维如石墨纤维、金属纤维)、石墨烯粘合剂。

在功率器件10与导热基板22b之间设置导电导热层结构23，不仅可以提高两者的导热导电效率，降低接触热阻和电阻。

在一些实施例中，请参照图1，电池模块100和液冷结构21并联布置在冷却液的流动路径上。也就是说，电池模块100的冷却结构与液冷结构21并联布置，流向电池模块100的冷却结构的冷却液与流向液冷结构21的冷却液的流动路径不同。当电池模块100和液冷结构21并联布置，可降低冷却液流向电池模块100和液冷结构21的流动阻力，有助于提高冷却液对电池模块100和液冷结构21的换热效率和散热冷却效果。

当然，在其他实施例中，电池模块100和液冷结构21也可以串联设置，例如在冷却液的流动路径上，将电池模块100布置在液冷结构21的上游。

在一些实施例中，请参照图1，液冷组件300包括进液母管301和回液母管302，进液母管301用于连通液冷源400的出液口401，回液母管302用于连通液冷源400的回液口402。电池模块100和液冷结构21均设置在连通进液母管301和回液母管302的管路303上。

液冷源400是提供冷却液的装置，可以呈供液罐、供液桶等。液冷源400的出液口401用于流出冷却液，液冷源400的回液口402用于冷却液回流到其内部。

进液母管301和回液母管302均呈管状，两者上可以分别设置有至少一个连接接口，连接电池模块100的冷却结构的管路303和液冷结构21的管路303通过连接结构连接在两者上。

冷却液从液冷源400进入到进液母管301，而后从进液母管301流向电池模块100和散热结构20，而后流回回液母管302，最后回到液冷源400，如此循环。

此时，通过进液母管301和回液母管302统一连接液冷源400，可以简化管路303的布置。

在本申请的一实施例中，请参照图5，储能单元1000包括电池模块100、功率器件10和液冷组件300，功率器件10包括功率器件10和散热结构20，散热结构20包括液冷结构21和导热结构22，功率器件10设置在导热结构22、并经由导热结构22与液冷结构21导热连接。液冷组件300用于流通冷却液，电池模块100和液冷结构21均布置于液冷组件300流通的冷却液的流动路径上。导热结构22包括导热中间件22a和导热基板22b，导热基板22b具有用于储存制冷剂的存储腔q3，液冷结构21具有独立的第一空腔q1和第二空腔q2，第一空腔q1用于流通冷却液，导热中间件22a连通第二空腔q2和存储腔q3，在重力方向G上，第二空腔q2高于存储腔q3。此时，通过导热基板22b、导热中间件22a可以将功率器件10的热量传导出去，同时通过制冷剂可以对功率器件10的热量进行转移，功率器件10的散热效率高。

第二方面，本申请实施例还提供了一种储能系统，包括至少一个上述储能单元1000。当储能系统为高压直挂储能系统，其各个储能单元1000之间可以串联，至于各储能单元1000之间的具体串联方式可以参考现有方式，在本申请实施例中不作限定和详细介绍。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种储能单元(1000)，其特征在于，包括：

电池模块(100)；

功率器件(10)；

散热结构(20)，包括液冷结构(21)和导热结构(22)，所述功率器件(10)设置于所述导热结构(22)、并经由所述导热结构(22)与所述液冷结构(21)导热连接；

液冷组件(300)，用于流通冷却液，所述电池模块(100)和所述液冷结构(21)均布置于所述液冷组件(300)流通的冷却液的流动路径上。

2.根据权利要求1所述的储能单元(1000)，其特征在于，所述导热结构(22)包括导热中间件(22a)和导热基板(22b)，所述功率器件(10)设置于所述导热基板(22b)上，所述液冷结构(21)和所述导热基板(22b)经由至少一个所述导热中间件(22a)导热连接。

3.根据权利要求2所述的储能单元(1000)，其特征在于，所述导热基板(22b)配置有至少两个，沿所述导热基板(22b)的厚度方向(X1)，各所述功率器件(10)夹设于两个所述导热基板(22b)之间，各所述导热基板(22b)分别通过所述导热中间件(22a)导热连接所述液冷结构(21)。

4.根据权利要求3所述的储能单元(1000)，其特征在于，沿所述导热基板(22b)的厚度方向(X1)，各所述导热基板(22b)间隔布置，且相邻所述导热基板(22b)之间均夹设有所述功率器件(10)。

5.根据权利要求3所述的储能单元(1000)，其特征在于，所述液冷结构(21)配置有至少两个，且各所述导热基板(22b)经由所述导热中间件(22a)导热连接一所述液冷结构(21)；

各所述液冷结构(21)沿所述导热基板(22b)的厚度方向(X1)依次布置。

6.根据权利要求5所述的储能单元(1000)，其特征在于，在所述导热基板(22b)的厚度方向(X1)上，相邻所述液冷结构(21)的间隔距离(H1)大于所述功率器件(10)的厚度(H2)。

7.根据权利要求3所述的储能单元(1000)，其特征在于，所述导热中间件(22a)沿设定方向(F)纵长延伸，所述导热基板(22b)和所述液冷结构(21)分别连接在所述导热中间件(22a)的延伸方向上的两端。

8.根据权利要求7所述的储能单元(1000)，其特征在于，所述设定方向(F)沿重力方向(G)布置或者相对重力方向(G)呈倾斜设置。

9.根据权利要求2所述的储能单元(1000)，其特征在于，所述散热结构(20)包括至少两个散热板(20a)，全部所述散热板(20a)沿自身厚度方向(X2)重叠设置，各所述散热板(20a)具有相连的所述液冷结构(21)和所述导热基板(22b)；

在所述散热板(20a)的厚度方向(X2)上，相邻两个所述导热基板(22b)间隔形成有容置空间(k)，所述功率器件(10)设置于所述容置空间(k)内。

10.根据权利要求9所述的储能单元(1000)，其特征在于，所述导热中间件(22a)嵌设于所述散热板(20a)内。

11.根据权利要求2所述的储能单元(1000)，其特征在于，所述导热基板(22b)具有用于储存制冷剂的存储腔(q3)，所述液冷结构(21)具有独立的第一空腔(q1)和第二空腔(q2)，所述第一空腔(q1)用于流通冷却液；

所述导热中间件(22a)连通所述第二空腔(q2)和所述存储腔(q3)，在重力方向(G)上，所述第二空腔(q2)高于所述存储腔(q3)。

12.根据权利要求11所述的储能单元(1000)，其特征在于，全部所述导热中间件(22a)包括均连通所述第二空腔(q2)和所述存储腔(q3)的第一导热管(a1)和第二导热管(a2)，所述第一导热管(a1)和所述第二导热管(a2)供制冷剂在所述第二空腔(q2)和所述存储腔(q3)内循环流通。

13.根据权利要求2所述的储能单元(1000)，其特征在于，所述导热基板(22b)为导电材料制件。

14.根据权利要求1所述的储能单元(1000)，其特征在于，所述电池模块(100)和所述液冷结构(21)并联布置在所述冷却液的流动路径上。

15.根据权利要求1所述的储能单元(1000)，其特征在于，所述液冷组件(300)包括进液母管(301)和回液母管(302)，所述进液母管(301)用于连通液冷源的出液口(401)，所述回液母管(302)用于连通液冷源的回液口(402)，所述电池模块(100)和所述液冷结构(21)均设置在连通所述进液母管(301)和所述回液母管(302)的管路(303)上。

16.一种储能系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求1至15任一项所述的储能单元(1000)。

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