CN219163513U - 分布式水温独立控制的储能热管理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种分布式水温独立控制的储能热管理装置，包括：多个并列布置的电池柜，其中每个电池柜包括：壳体；电池组热源，被配置为放置在壳体内，沿壳体最大表面的侧面排布；以及水利模块，被配置为放置在壳体内，与电池组热源并排布置，使得电池组热源与各个水利模块进行热交换；制冷回路，被配置为流通制冷剂；其中各个电池柜的水利模块并联连接并分别连接至制冷回路，以与制冷回路进行热交换。
Description
技术领域
本实用新型涉及热管理技术领域，特别涉及一种分布式水温独立控制的储能热管理装置。
背景技术
热管理是电化学储能的刚需，对储能系统的性能、寿命、安全性都有显著影响。液冷热管理系统的换热能力强，使用液冷热管理系统可以保证电芯温差在3℃以内，相对于风冷热管理系统可以显著提升储能系统的寿命。
目前分布式储能热管理系统一般如图1所示，所有储能柜电池的冷却介质都需要流经同一个蒸发器换热。每个电池箱的冷却介质温度相同，不能分别控制每个储能柜换热介质温度，不利于节能以及电池的健康运行。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种分布式水温独立控制的储能热管理装置，以解决现有的目前分布式储能热管理系统控温方式不合理的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种分布式水温独立控制的储能热管理装置，包括：
多个并列布置的电池柜，其中每个电池柜包括：
壳体；
电池组热源，被配置为放置在壳体内，沿壳体最大表面的侧面排布；
以及
水利模块，被配置为放置在壳体内，与电池组热源并排布置，使得电池组热源与各个水利模块进行热交换；
制冷回路，被配置为流通制冷剂；
其中各个电池柜的水利模块并联连接并分别连接至制冷回路，以与制冷回路进行热交换。
可选的，在所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，每个水利模块包括：
换热介质侧部件，被配置为与电池组热源形成换热介质回路，换热介质回路中独立流通换热介质，以对其所在的电池柜进行冷却或加热；
制冷侧部件，被配置为连通至制冷回路，并与制冷回路进行热交换。
可选的，在所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，每个所述水利模块还包括：
换热装置，其分别与所述制冷回路和其所在的换热介质回路连通及热交换，以使得所述制冷回路中的制冷剂能够冷却所述换热介质回路中的换热介质；
所述换热装置为蒸发器。
可选的，在所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，换热介质侧部件包括：
水泵，用于调节换热介质的流量。
可选的，在所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，制冷侧部件包括：
节流元件，用于降低制冷剂气体压力以达到蒸发目的；
其中节流元件包括膨胀阀、毛细管和/或节流管。
可选的，在所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，还包括：
制冷系统组件，被配置为设置在制冷回路中，包括依次连接的压缩机、冷凝器，压缩机的输出端连接至冷凝器的输入端；
其中冷凝器上设置有风扇，制冷回路中设置有温度传感器和压力传感器。
可选的，在所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，在每个水利模块中，蒸发器包括第一输入端、第一输出端、第二输入端和第二输出端；
冷凝器的输出端连接至节流元件的输入端，节流元件的输出端连接至第一输入端，第一输出端连接至压缩机的输入端；
电池柜的输出端连接至水泵的输入端，水泵的输出端连接至第二输入端，第二输出端连接至电池柜。
可选的，在所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，
冷凝器出来的液态冷媒分n路，分别进入每个水利模块中的蒸发器蒸发，并联返回到压缩机；
通过每个水利模块中的节流元件的开启程度调节水温。
可选的，在所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，
根据公式a＝Tn-TP控制每个水利模块中节流元件的开度，其中a为每个水利模块冷媒出口过热度，Tn为每个水利模块冷媒出口温度，TP为压缩机总回气压力对应的饱和温度，确保每个水利模块冷媒出口过热度在2～10℃之间。
可选的，在所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，
通过公式Qn＝(LWTn-Tsetn)控制阀相对开度，Qn为n号水利模块的负荷，负荷越大，其阀开度较其他水利模块的阀开度越大，LWTn为n号水利模块的出水温度，Tsetn为n号水利模块的设定温度。
可选的，在所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，
当任意一个Qn大于阈值时，压缩机升频，直到达到最高频，手动设置阈值为1～10℃。
在本实用新型提供的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，通过多个电池柜分别与各个水利模块连接形成多个换热介质回路，每个换热介质回路中独立流通换热介质，以对各个电池柜进行冷却或加热，可以对各个电池柜进行精准的温度控制，另外，各个水利模块进行了模块化设计，可以直接安装在各个电池柜中，对整个系统的模块化设计十分有利。针对各个不同的电池柜的控温要求，有针对性的进行制冷剂的分流，防止过冷却以及带来的系统故障，热管理系统更加节能。
本实用新型至少具有以下有益效果：
(1)可以分别控制每个储能柜的冷却温度；
(2)按需供冷，更节能；
(3)电池柜内只需安装水利模块，空间利用率更高；
(4)大水泵换成多个小水泵，更可靠，容错率高，且安装方便；
(5)冷却介质循环流路短，温差更小，有利于提高电池寿命。
附图说明
图1是现有的分布式储能热管理系统示意图；
图2是本实用新型一实施例分布式水温独立控制的储能热管理装置示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本实用新型。
应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。
在本实用新型中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。
在本实用新型中，各实施例仅仅旨在说明本实用新型的方案，而不应被理解为限制性的。
在本实用新型中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。
在此还应当指出，在本实用新型的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本实用新型的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。另外，除非另行说明，本实用新型的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本申请的公开范围或记载范围。
在此还应当指出，在本实用新型的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本实用新型中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。
另外，本实用新型的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的分布式水温独立控制的储能热管理装置作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
本实用新型的目的在于提供一种分布式水温独立控制的储能热管理装置，以解决现有的目前分布式储能热管理系统控温方式不合理的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种分布式水温独立控制的储能热管理装置，包括：制冷回路，其被配置为流通制冷剂；多个水利模块，被配置为设置在制冷回路中；以及多个电池柜，被配置为分别与各个水利模块连接，以分别形成多个换热介质回路，每个换热介质回路中独立流通换热介质，以对各个电池柜进行冷却或加热。
图2提供了本实用新型的实施例，其示出了一种分布式水温独立控制的储能热管理装置，包括：制冷回路，其被配置为流通制冷剂；多个水利模块7，被配置为设置在制冷回路中；以及多个电池柜，被配置为分别与各个水利模块连接，以分别形成多个换热介质回路，每个换热介质回路中独立流通换热介质，以对各个电池柜3进行冷却或加热。
具体的，在所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，每个水利模块分别布置在其所对应的电池柜3中，电池柜内只需安装水利模块，空间利用率更高。
进一步的，在所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，每个所述水利模块均包括：换热装置，其分别与所述制冷回路和其所在的换热介质回路连通及热交换，以使得所述制冷回路中的制冷剂能够冷却所述换热介质回路中的换热介质；所述换热装置为蒸发器6。
具体的，在所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，每个所述水利模块还包括：节流元件，用于降低制冷剂气体压力以达到蒸发目的；水泵2，用于调节换热介质的流量；其中节流元件包括膨胀阀、毛细管和/或节流管，图2中节流元件包括多个电子膨胀阀EXV1...EXVn。
另外，在所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，还包括：制冷系统组件，被配置为设置在制冷回路中，包括依次连接的压缩机1、冷凝器4，压缩机的输出端连接至冷凝器的输入端；其中冷凝器上设置有风扇5，制冷回路中设置有温度传感器T、T1...Tn和压力传感器P。
进一步的，在所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，在每个水利模块中，蒸发器包括第一输入端、第一输出端、第二输入端和第二输出端；冷凝器的输出端连接至节流元件的输入端，节流元件的输出端连接至第一输入端，第一输出端连接至压缩机的输入端；电池柜的输出端连接至水泵2的输入端，水泵的输出端连接至第二输入端，第二输出端连接至电池柜3。
具体的，在所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，冷凝器出来的液态冷媒分n路，分别进入每个水利模块中的蒸发器蒸发，然后并联回到压缩机；通过控制每个水利模块中的节流元件控制水温。在所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，根据公式a＝Tn-TP控制每个水利模块中节流元件的开度，其中a为每个水利模块冷媒出口过热度，Tn为每个水利模块冷媒出口温度，TP为压缩机总回气压力对应的饱和温度，确保每个水利模块冷媒出口过热度在2～10℃之间。
进一步的，在所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，通过公式Qn＝(LWTn-Tsetn)控制阀相对开度，Qn为n号水利模块的负荷，负荷越大，其阀开度较其他水利模块的阀开度越大，LWTn为n号水利模块的出水温度，Tsetn为n号水利模块的设定温度。在所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，当任意一个Qn大于阈值时，压缩机升频，直到达到最高频，手动设置阈值为1～10℃。
在本实用新型提供的分布式水温独立控制的储能热管理装置中，通过多个电池柜分别与各个水利模块连接形成多个换热介质回路，每个换热介质回路中独立流通换热介质，以对各个电池柜进行冷却或加热，可以对各个电池柜进行精准的温度控制，另外，各个水利模块进行了模块化设计，可以直接安装在各个电池柜中，对整个系统的模块化设计十分有利。针对各个不同的电池柜的控温要求，有针对性的进行制冷剂的分流，防止过冷却以及带来的系统故障，热管理系统更加节能。
本实用新型至少具有以下有益效果：
(1)可以分别控制每个储能柜的冷却温度；
(2)按需供冷，更节能；
(3)电池柜内只需安装水利模块，空间利用率更高；
(4)大水泵换成多个小水泵，更可靠，容错率高，且安装方便；
(5)冷却介质循环流路短，温差更小，有利于提高电池寿命。
综上，上述实施例对分布式水温独立控制的储能热管理装置的不同构型进行了详细说明，当然，本实用新型包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本实用新型所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (8)
1.一种分布式水温独立控制的储能热管理装置，其特征在于，包括：
多个并列布置的电池柜，其中每个电池柜包括：
壳体；
电池组热源，被配置为放置在壳体内，沿壳体最大表面的侧面排布；以及
水利模块，被配置为放置在壳体内，与电池组热源并排布置，使得电池组热源与各个水利模块进行热交换；
制冷回路，被配置为流通制冷剂；
其中各个电池柜的水利模块并联连接并分别连接至制冷回路，以与制冷回路进行热交换。
2.如权利要求1所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置，其特征在于，每个水利模块包括：
换热介质侧部件，被配置为与电池组热源形成换热介质回路，换热介质回路中独立流通换热介质，以对其所在的电池柜进行冷却或加热；
制冷侧部件，被配置为连通至制冷回路，并与制冷回路进行热交换。
3.如权利要求2所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置，其特征在于，每个所述水利模块还包括：
换热装置，其分别与所述制冷回路和其所在的换热介质回路连通及热交换，以使得所述制冷回路中的制冷剂能够冷却所述换热介质回路中的换热介质；
所述换热装置为蒸发器。
4.如权利要求3所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置，其特征在于，换热介质侧部件包括：
水泵，用于调节换热介质的流量。
5.如权利要求4所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置，其特征在于，制冷侧部件包括：
节流元件，用于降低制冷剂气体压力以达到蒸发目的；
其中节流元件包括膨胀阀、毛细管和/或节流管。
6.如权利要求5所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置，其特征在于，还包括：
制冷系统组件，被配置为设置在制冷回路中，包括依次连接的压缩机、冷凝器，压缩机的输出端连接至冷凝器的输入端；
其中冷凝器上设置有风扇，制冷回路中设置有温度传感器和压力传感器。
7.如权利要求6所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置，其特征在于，在每个水利模块中，蒸发器包括第一输入端、第一输出端、第二输入端和第二输出端；
冷凝器的输出端连接至节流元件的输入端，节流元件的输出端连接至第一输入端，第一输出端连接至压缩机的输入端；
电池柜的输出端连接至水泵的输入端，水泵的输出端连接至第二输入端，第二输出端连接至电池柜。
8.如权利要求7所述的分布式水温独立控制的储能热管理装置，其特征在于，
冷凝器出来的液态冷媒分n路，分别进入每个水利模块中的蒸发器蒸发，并联返回到压缩机；
通过每个水利模块中的节流元件的开启程度调节水温。
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