CN218939817U - 储能电池热管理系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种储能电池热管理系统。储能电池热管理系统包括：电池箱体、传感器组件、电池架及电池管理装置；电池箱体内设置有相变材料的导热板，并且电池箱体上方盖合有液冷板，电芯组件位于导热板及液冷板之间，并且电芯组件与导热板及液冷板贴合设置；传感器组件设置于电池箱体的多个不同位置，用于实时监测电池箱体的温度数据；电池架用于承载多个电池箱体，并且在任意两相邻的电池箱体之间形成风道；电池管理装置与传感器组件连接，用于根据温度数据控制液冷板内的冷却液体流量，以及风道内的冷却气体流量。本申请实施例能应用于各种大倍率应用场景，从而避免系统内部持续的热扩展，进而保证系统安全。

Description

储能电池热管理系统

技术领域

本申请涉及储能电池热管理技术领域，具体而言，本申请涉及一种储能电池热管理系统。

背景技术

目前，随着碳达峰、碳中和的政策要求，锂离子电池等相关的电化学储能系统在电池储能及新能源汽车领域的应用快速扩张，对锂离子电池的使用工况、高效运行提出了相关要求，特别是储能系统的安全要求及循环寿命最为关注。

特别是当期，电力系统调频调峰使用工况，以及新能源汽车对快充的要求逐步提升，对储能系统的充电及放电倍率性能要求更高，在大倍率使用工况时，储能系统需要放出更大的热量，如果不能及时将热量散出，对储能系统的循环寿命，安全会有很大的影响，从而对储能系统的热管理性能提出了很高的要求，但是现有技术中的储能系统的热管理性能无法满足大倍率的使用工况。

实用新型内容

本申请针对现有方式的缺点，提出一种储能电池热管理系统，用以解决现有技术存在储能系统热管理性能不能满足需要求的技术问题。

第一个方面，本申请实施例提供了一种储能电池热管理系统，包括：电池箱体、传感器组件、电池架及电池管理装置；所述电池箱体内设置有相变材料的导热板，并且所述电池箱体上方盖合有液冷板，电芯组件位于所述导热板及所述液冷板之间，并且所述电芯组件与所述导热板及所述液冷板贴合设置；所述传感器组件设置于所述电池箱体的多个不同位置，用于实时监测所述电池箱体的温度数据；所述电池架用于承载多个所述电池箱体，并且在任意两相邻的所述电池箱体之间形成风道；所述电池管理装置与所述传感器组件连接，用于根据所述温度数据控制所述液冷板内的冷却液体流量，以及所述风道内的冷却气体流量。

于本申请的一实施例中，所述传感器组件分别设置于所述电芯组件的极耳及表面位置、所述电池箱体内的不同位置、所述导热板及所述液冷板位置以及不同的母线位置。

于本申请的一实施例中，所述电池架为金属材质的框架结构，用于采用竖直层叠的方式承载多个所述电池箱体，并且使多个所述电池箱体在竖直方向上间隔设置，以使任意两相邻的所述电池箱体之间形成有所述风道。

于本申请的一实施例中，所述储能电池热管理系统还包括有送风装置，所述送风装置与所述风道连通设置，用于在所述电池管理装置的控制下向所述风道内通入冷却气体。

于本申请的一实施例中，所述液冷板与所述电池箱体的上盖采用一体成型结构，或者所述液冷板与所述上盖采用分体式结构。

于本申请的一实施例中，所述电池箱体内周壁均设置有所述液冷板，并且与所述电芯组件的侧面贴合设置。

于本申请的一实施例中，所述储能电池热管理系统还包括有冷却装置，所述冷却装置与所述液冷板连通设置，用于在所述电池管理装置的控制下向所述液冷板供给冷却液体。

于本申请的一实施例中，所述电池箱体的底部设置有翅片结构，用于对电池箱体进行散热。

于本申请的一实施例中，所述导热板采用柔性材质制成，用于与所述电池箱体紧密贴合，以及能包覆所述电芯组件的部分。

于本申请的一实施例中，所述导热板的材质为石蜡、膨胀石墨及石墨稀的任意一种。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：

本申请实施例通过在风道内通入冷却气体进行冷却，以及在液冷板内通入冷却液体进行冷却，并且在电池箱体内设置有相变材料制成的导热板，再采用电池管理装置根据温度数据控制风道内的冷却气体流量，以及控制液冷板内的冷却液体流量，使得本申请实施不仅冷却效果更好，以应用于各种大倍率应用场景，从而避免系统内部持续的热扩展，进而保证系统安全。另外本申请实施例将风冷、液冷及相变冷却有效结合应用，不仅能大幅提高集成化程度，而且还能大幅降低应用及维护成本。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的一种储能电池热管理系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种电池箱体的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种电池架与电池箱体配合的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电池箱体的剖视结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种电池箱体的主视结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请的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部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。

本申请实施例提供了一种储能电池热管理系统，该储能电池热管理系统的结构示意图如图1至图3所示，包括：电池箱体1、传感器组件2、电池架3及电池管理装置4；电池箱体1内设置有相变材料的导热板11，并且电池箱体1上方盖合有液冷板12，电芯组件13位于导热板11及液冷板12之间，并且电芯组件13与导热板11及液冷板12贴合设置；传感器组件2设置于电池箱体1的多个不同位置，用于实时监测电池箱体1的温度数据；电池架3用于承载多个电池箱体1，并且在任意两相邻的电池箱体1之间形成风道31；电池管理装置4与传感器组件2连接，用于根据温度数据控制液冷板12内的冷却液体流量，以及风道31内的冷却气体流量。

如图1至图3所示，储能电池热管理系统例如应用于电力系统中或者应用于新能源汽车领域，但是本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。电池箱体1为长方体结构，其底部设置有相变材料制成的导热板11，电池箱体1的顶部盖合有液冷板12。电芯组件13例如由多个电芯组成，电芯组件13容置于电池箱体1内，并且电芯组件13的顶面及底面分别与液冷板12及导热板11贴合设置，以提高散热效率。传感器组件2可以包括有多个温度传感器，传感器组件2可以设置于电池箱体1内的多个位置，以用于对电池箱体1内的多个位置进行实时测温，以获取电池箱体1内多个位置的温度数据。电池架3可以承载有多个电池箱体1，并且使任意两相邻的电池箱体1之间形成有风道31。电池管理装置4与传感器组件2连接，以用于获取电池箱体1的各个位置的温度数据，电池管理装置4能根据温度数据控制液冷板12内冷却液体流量，以及控制风道31内的冷却气体流量。在实际应用时，在低负载状态下，由于电芯组件13的温度较低，电池管理装置4可以向风道31内通入冷却气体以进行散热，当电芯组件13温度逐渐升高时，可以加大冷却气体的风量，并逐渐向液冷板12内通入冷却液体，从而达到有效的节能效果。如果电芯组件13需要在短时间更大负载的高倍率应用时，例如调频调峰应用，快速充电及补电应用，此时电芯组件13会放出大量热，风道31和液冷板12全部运行都不能将电芯组件13的温度降下去，此时可以利用导热板11的高潜热特性，其能在高温状态相变吸热，从而避免电芯组件13持续升温，保证电芯组件13能够在适宜良好的工况下工作。

本申请实施例通过在风道内通入冷却气体进行冷却，以及在液冷板内通入冷却液体进行冷却，并且在电池箱体内设置有相变材料制成的导热板，再采用电池管理装置根据温度数据控制风道内的冷却气体流量，以及控制液冷板内的冷却液体流量，使得本申请实施不仅冷却效果更好，以应用于各种大倍率应用场景，从而避免系统内部持续的热扩展，进而保证系统安全。另外本申请实施例将风冷、液冷及相变冷却有效结合应用，不仅能大幅提高集成化程度，而且还能大幅降低应用及维护成本。

于本申请的一实施例中，如图1至图2所示，传感器组件2分别设置于电芯组件13的极耳及表面位置、电池箱体1内的不同位置、导热板11及液冷板12位置以及不同的母线位置。具体来说，传感器组件2包括有多个温度传感器，多个温度传感器可以分别设置于电芯组件13的极耳位置，以及电芯组件13表面及侧面位置，以及不同位置的母线位置处，接插件位置处，并且还设置于液冷板12及导热板11位置处。采用上述设计，使得本申请实施例能够实时监测各位置的温度，避免电池箱体1内温度过高，从而提高对电池箱体1的冷却效果，以进一步提高本申请实施例的安全性。但是本申请实施例并不限定传感器组件2的具体位置，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1至图3所示，电池架3为金属材质的框架结构，用于采用竖直层叠的方式承载多个电池箱体1，并且使多个电池箱体1在竖直方向上间隔设置，以使任意两相邻的电池箱体1之间形成有风道31。具体来说，电池架3例如采用角钢构成的框架结构，但是本申请实施例并不以此为限，电池架3还可以采用绝缘材质制成，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。电池架3可以采用层叠设置的方式承载电池箱体1，即电池箱体1沿竖直方向层叠设置于电池架3上，并且在竖直方向上，任意两相邻的电池箱体1之间形成有风道31，以用于通入冷却气体对电池箱体1进行冷却。采用上述设计，不仅能提高本申请实施例的结构强度，而且还使得风道31形成较为简单，易于实现对电池箱体1进行冷却降温。

于本申请的一实施例中，如图1至图3所示，储能电池热管理系统还包括有送风装置5，送风装置5与风道31连通设置，用于在电池管理装置4的控制下向风道31内通入冷却气体。具体来说，送风装置5例如采用风扇，送风装置5可以设置于电池架3上，并且与风道31对齐连通设置，冷却气体则采用直接采用空气，通过送风装置5将冷却气体通入风道31内以带走电池箱体1的热量。进一步的，电池管理装置4可以通过电气控制器7与冷却装置6连接，电池管理装置4能根据温度数据控制冷却装置6的运作状态，以提高对液冷板12供给冷却液体的流量，从而实现对散热速率的调整。采用上述设计，使得本申请实施例结构简单，不仅能提高冷却效率，而且还能大幅降低应用及维护成本。但是本申请实施例并不以此为限，例如送风装置5也可以采用冷却气源的方式，并且采用管道与风道31连接。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1至图2所示，液冷板12与电池箱体1的上盖采用一体成型结构，或者液冷板12与上盖采用分体式结构。具体来说，液冷板12可以与电池箱体1的上盖采用一体成形结构，并且液冷板12与电芯组件13顶面之间设置有导热胶(导热垫)151，使得液冷板12与电芯组件13之间导热性能较佳，并且还能提高柔性缓冲，以对电芯组件13起到保护作用。采用上述设计，使得本申请实施例结构较为简单，并且能提高液冷板12与电芯组件13之间导热效率，从而进一步提高冷却效率。

于本申请的一实施例中，如图1至图2所示，电池箱体1内周壁均设置有液冷板12，并且与电芯组件13的侧面贴合设置。具体来说，液冷板12可以采用吹胀、冲压及挤压等任意一种方式制成的板状结构，以使得液冷板12可以随着电芯组件13结构的不同摆放在不同位置，例如可以设置于电芯组件13顶面及侧面，即电池箱体1的内周壁上均设置有液冷板12，并且配合导热板11与电芯组件13充分接触，从而进一步提高散热效率。但是本申请实施例并不限定液冷板12的结构及制作工艺，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1至图2所示，储能电池热管理系统还包括有冷却装置6，冷却装置6与液冷板12连通设置，用于在电池管理装置4的控制下向液冷板12供给冷却液体。具体来说，冷却装置6例如采用空调系统或者冷却水机组，冷却装置6与液冷板12连通设置，用于向液冷板12内通入冷却液体，该冷却液体例如采用水，但是本申请实施例并不以此为限。冷却装置6还能使液冷板12内的冷却液体循环流动，以提高液冷板12的冷却速率。进一步的，电池管理装置4可以通过电气控制器7与冷却装置6连接，电池管理装置4能根据温度数据控制冷却装置6的运作状态，以提高对液冷板12供给冷却液体的流量，从而实现对散热速率的调整。采用上述设计，不仅能降低本申请实施例的应用及维护成本，而且能大幅提高冷却速率，从而提高电芯组件13的安全性能。

于本申请的一实施例中，如图1至图5所示，电池箱体1的底部设置有翅片结构14，用于对电池箱体1进行散热。具体来说，电池箱体1可通过冲压或者挤出成型工艺制成，以使得电池箱体1底部形成翅片结构14，该翅片结构14可以为沿电池箱体1长度方向延伸沟槽或凸块，以保证电池箱体1底部有较大的散热面积，增加冷却气体的接触流动量，从而提供较好的风冷散热效果。但是本申请实施例并不以此为限，翅片结构14也可以为沿电池箱体1宽度方向延伸设置的沟槽或凸块。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1至图5所示，导热板11采用柔性材质制成，用于与电池箱体1紧密贴合，以及能包覆电芯组件13的部分。可选地，导热板11的材质为石蜡、膨胀石墨及石墨稀的任意一种。具体来说，导热板11可以采用石蜡、膨胀石墨及石墨稀的任意一种制成的板状结构，但是本申请实施例并不限定导热板11的具体材质，只要导热板11采用相变材料制成即可，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。导热板11可以贴附于电池箱体1的底部，并且与电池箱体1的底部充分接触，同时导热板11的顶面可以包覆电芯组件13的底部，例如导热板11具有一定的柔性，以使导热板11能与电芯组件13具有良好的接触，从而大幅提高电芯组件13与导热板11及电池箱体1之间的导热效果。采用上述设计，不仅能够大幅提高对电芯组件13的冷却效率，而且还能降低应用及维护成本。

应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：

本申请实施例通过在风道内通入冷却气体进行冷却，以及在液冷板内通入冷却液体进行冷却，并且在电池箱体内设置有相变材料制成的导热板，再采用电池管理装置根据温度数据控制风道内的冷却气体流量，以及控制液冷板内的冷却液体流量，使得本申请实施不仅冷却效果更好，以应用于各种大倍率应用场景，从而避免系统内部持续的热扩展，进而保证系统安全。另外本申请实施例将风冷、液冷及相变冷却有效结合应用，不仅能大幅提高集成化程度，而且还能大幅降低应用及维护成本。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。

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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，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，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。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种储能电池热管理系统，其特征在于，包括：电池箱体、传感器组件、电池架及电池管理装置；

所述电池箱体内设置有相变材料的导热板，并且所述电池箱体上方盖合有液冷板，电芯组件位于所述导热板及所述液冷板之间，并且所述电芯组件与所述导热板及所述液冷板贴合设置；

所述传感器组件设置于所述电池箱体的多个不同位置，用于实时监测所述电池箱体的温度数据；

所述电池架用于承载多个所述电池箱体，并且在任意两相邻的所述电池箱体之间形成风道；

所述电池管理装置与所述传感器组件连接，用于根据所述温度数据控制所述液冷板内的冷却液体流量，以及所述风道内的冷却气体流量。

2.如权利要求1所述的储能电池热管理系统，其特征在于，所述传感器组件分别设置于所述电芯组件的极耳及表面位置、所述电池箱体内的不同位置、所述导热板及所述液冷板位置以及不同的母线位置。

3.如权利要求2所述的储能电池热管理系统，其特征在于，所述电池架为金属材质的框架结构，用于采用竖直层叠的方式承载多个所述电池箱体，并且使多个所述电池箱体在竖直方向上间隔设置，以使任意两相邻的所述电池箱体之间形成有所述风道。

4.如权利要求3所述的储能电池热管理系统，其特征在于，所述储能电池热管理系统还包括有送风装置，所述送风装置与所述风道连通设置，用于在所述电池管理装置的控制下向所述风道内通入冷却气体。

5.如权利要求1所述的储能电池热管理系统，其特征在于，所述液冷板与所述电池箱体的上盖采用一体成型结构，或者所述液冷板与所述上盖采用分体式结构。

6.如权利要求5所述的储能电池热管理系统，其特征在于，所述电池箱体内周壁均设置有所述液冷板，并且与所述电芯组件的侧面贴合设置。

7.如权利要求6所述的储能电池热管理系统，其特征在于，所述储能电池热管理系统还包括有冷却装置，所述冷却装置与所述液冷板连通设置，用于在所述电池管理装置的控制下向所述液冷板供给冷却液体。

8.如权利要求1至7的任一所述的储能电池热管理系统，其特征在于，所述电池箱体的底部设置有翅片结构，用于对电池箱体进行散热。

9.如权利要求1至7的任一所述的储能电池热管理系统，其特征在于，所述导热板采用柔性材质制成，用于与所述电池箱体紧密贴合，以及能包覆所述电芯组件的部分。

10.如权利要求9所述的储能电池热管理系统，其特征在于，所述导热板的材质为石蜡、膨胀石墨及石墨稀的任意一种。

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