CN219457825U - 一种储能设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储能设备，包括箱体和至少两个电池组，电池组由若干并联连接的方形电池排列组成，电池组设置有固定组件，以将方形电池并排连接固定以形成电池组；电池组还设置有换热组件，以与电池组上的极柱进行热交换；箱体内设置有固定架，电池组串联连接后固定在固定架上；箱体外设置有温控装置，用于将换热组件传递的热量进行散热处理，或者通过换热组件将热量传递至电池组上；箱体内还设置有BMS系统，BMS系统包括BMS主机以及与电池组数量相同的BMS从机，BMS从机分别设置在电池组上，以采集电池组的参数并上传至BMS主机，BMS主机分别与所有BMS从机通讯连接，以向BMS从机发送控制指令。

Description

一种储能设备

技术领域

本实用新型涉及储能技术领域，特别是涉及一种储能设备。

背景技术

储能设备是将多个电池组存放置在集装箱或机柜内，进行削峰填谷、调频等功能的新能源设备，具有易安装，易运输，模块化等优点。储能设备中的电池组遇到高温时易发生电解液损耗影响电池组寿命，高温还能导致热失控现象，引发安全问题。现有的储能设备的温度控制是通过通风或空调系统来实现的。

例如，CN217426937U公开了一种储能机柜及模块化储能机组，储能机柜包括：柜体，柜体形成有相互独立的电气室和电池室；储能系统，设置于电池室；电控装置，设置于电气室，电控装置与储能系统连接；所述储能机柜还包括：空调系统，设置于所述柜体，所述空调系统的出风风向朝向所述电气室和所述电池室；所述储能机柜还包括：消防系统，所述消防系统设置于所述电池室和所述电气室；所述消防系统包括：喷淋装置，设置于所述电池室和所述电气室的顶部；进水口，设置于所述柜体的底部，所述进水口通过供水管与所述喷淋装置连通；排水口，设置于所述柜体的底部，所述排水口与所述电池室和所述电气室连通。

上述技术方案采取空调系统的控温的方式，是对储能机柜中的环境温度进行了控制，即对各电池组外部环境进行了调控，实现了一定程度上的温度控制。但是，在电池组使用过程发现，各个单体电池温度仍然很难控制，即便外设了空调设备，当电池组中某一单体电池温度始终居高不下时，该单体电池可能会出现热失控现象，存在较大的安全隐患，由此可见，现有通过空调系统对储能系统进行温度控制的效果不理想。

如何提升储能设备的温控效果和安全性，是亟需解决的问题。

实用新型内容

为解决储能设备的温控效果不理想的问题，本实用新型采用的一种技术方案是，提供一种储能设备，包括箱体、固定架、温控装置、BMS系统以及至少两个电池组；所述固定架设置于箱体内，至少两个电池组串联连接后固定在所述固定架上；所述电池组包括固定组件、换热组件以及若干方形电池；固定组件将若干方形电池固定连接为一个整体，且若干方形电池并联设置；换热组件用于实现电池组与温控装置之间的热交换；所述温控装置设置在箱体外，用于通过所述换热组件实现对每个电池组的升温或降温；所述BMS系统用于管理所述至少两个电池组，包括BMS主机以及与所述电池组数量相同的BMS从机，所述BMS主机分别设置在所述电池组上，所述BMS主机分别与所有BMS从机通讯连接。

本实用新型通过在储能设备的电池组设置换热组件，该换热组件与每个方形电池发热最严重的极柱连接，实现了各方形电池和电池组自身的热交换，同时在箱外设置了温控装置，不仅确保了电池组中每个方形电池升温或降温的均一性，同时也可直接将温度较高的方形电池温度直接传导出来，提升了方形电池以及电池组的散热性能，并且储能设备处于极寒条件下，电池组中方形电池无法正常启动时，还可以利用温控装置传递热量至换热组件为各个电池组中的方形电池进行自动升温。

较佳的，所述电池组还设置有两个电连接件；其中一个电连接件与该电池组上若干方形电池的所有正极柱电连接，另一个电连接件与该电池组上若干方形电池的所有负极柱连接；一个电池组上与正极柱连接的电连接件和与之相邻的另一个电池组上与负极柱连接的电连接件连接，以使相邻两个电池组之间串联连接。通过该电连接件，将所有方形电池的正极统一连接、负极统一连接，能够使组成电池组的方形电池之间实现并联连接，结构简单，效果好。

较佳的，所述电连接件包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与电池组上所有正极柱或负极柱电连接，所述第二连接部与相邻的另一电池组上所述电连接件的所述第二连接部电连接，以使相邻所述电池组串联连接。第一连接部和第二连接部的设置进一步细化了电连接件的功能区域，第一连接部用于并联所有方形电池，第二连接部实现了电池组之间的串联，简化了电池组之间的连接结构，提高了电池组之间电连接的载流面积，省去了单独在电池组之间设置连接装置，结构简单，效果好。

较佳的，所述电连接件包括缓冲槽；所述缓冲槽设置在所述第一连接部靠近所述第二连接部的一侧。缓冲槽的设置能够在电池组摆放位置存在些许误差时，微调其位置使串联连接更容易，避免重复搬动电池组，并且还可以在搬运过程中为轻微的位移提供缓冲空间。

换热组件作为本实用新型的其中一个核心部件，具体设置方式有很多种，考虑到换热效率以及与其他部件的合理匹配，本实用新型主要提供了以下两种方式：

第一种换热组件，包括一级换热管，并通过该一级换热管实现电池组与温控装置之间的换热；具体连接关系为：一级换热管第一部分与电池组上所有正极柱或负极柱连接，第二部分与温控装置连接，且一级换热管与温控装置之间保持绝缘。一级换热管与温控装置保持绝缘的方式可以有以下几种：一是一级换热管分别与正、负极柱之间绝缘，二是一级换热管与温控装置之间绝缘，三是一级换热管本身为绝缘材料。

第一种换热组件中一级换热管可采用绝缘塑料管内部通入水等液体介质来实现热交换，虽然确保了绝缘性，但是绝缘塑料管传热效果不理想，同时还可能存在液体泄漏的风险，安全性较差。因此，为了确保换热效果，第一种优先选择热管作为一级换热管，使用时为了确保绝缘性，可在一级换热管分别与正、负极柱之间设置绝缘膜，或一级热换管与温控装置连接的位置处设置绝缘膜。

需要说明的是，为了确保换热效果的同时节省成本，第一种换热组件选用热管时所配备的温控装置选择TEC(即半导体制冷器)。但是，由于热管的特性导致其自身长度受限(即热交换的两个主体之间的距离受限)，同时TEC的制冷和制热的能力有限，导致采用热管作为一级换热管的第一种换热组件只适合于储能设备中电池组比较少的场景使用或者储能设备中箱体体积较小的场景使用。

第二种换热组件，其基本原理是采用两级热交换机理，第二种换热组件的具体结构包括一级换热管、二级换热管以及绝缘换热件；一级换热管第一部分与电池组上所有正极柱或负极柱连接，一级换热管第二部分通过绝缘换热件与二级换热管第一部分绝缘换热，二级换热管的第二部分与温控装置连接。

其中，所述绝缘换热件上设置有至少一个第一安装部和至少一个第二安装部；所述第一安装部用于安装一级换热管的所述另一部分，所述第二安装部用于安装二级换热管的一部分，且所述一级换热管与第一安装部之间保持绝缘，或者，二级换热管与第二安装部之间保持绝缘，或者第一安装部和第二安装部之间保持绝缘。优选地，所述第一安装部和第二安装部为孔或槽。

为了确保一级换热效率以及安全性，一级换热管采用热管，二级换热管可以同样采用热管或者可以采用铝管内部通入水等液体介质(即液冷管)来实现热交换，为了满足储能设备中电池组数量较多，储能设备的箱体体积较大需要具有足够远的热交换距离时，本实用新型提供的二级换热管需要采用液冷管的方式，这样一来，与二级换热管实现热交换的温控装置相适配的也同样需要采用液冷方式。

也就是说第二种换热组件需要同时兼顾绝缘效果、换热效果、换热距离长以及适用于电池组数量较多等多维度优势时，第二种换热组件中一级换热管为热管，二级换热管为液冷管。

较佳的，与该第二种换热组件配合的温控装置具体结构优选如下：

所述温控装置包括冷暖机、散热器、循环泵和控制阀组件；所述冷暖机用于对二级换热管内的介质进行主动增温或主动降温，所述冷暖机的进液口与二级换热管的出口通过第一管路连接，所述冷暖机的出液口与二级换热管的进口通过第二管路连接；

所述散热器与第一管路或第二管路连接，用于对二级换热管内的介质进行被动降温；

所述循环泵设置在第一管路或第二管路上，用于对二级换热管内介质的流动提供动力；

所述控制阀组件设置在第一管路或第二管路上，所述控制阀组件用于控制冷暖机和散热器连通，实现介质的被动降温；或者，所述控制阀组件控制冷暖机和散热器断开，介质仅流入冷暖机内实现主动增温或主动降温。

较佳的，所述控制阀组件包括三通电动阀，所述三通电动阀的第一端口与冷暖机的进液口连通，第二端口与第一管路连通，第三端口与散热器的出口连通。

较佳的，所述控制阀组件包括第一电动阀和第二电动阀，所述第一电动阀设置在散热器的出口处，所述第二电动阀设置在第一管路上，或者，所述第一电动阀设置在散热器的进口处，所述第二电动阀设置在第二管路上。

较佳的，所述温控装置还包括电气控制箱，所述电气控制箱分别与冷暖机、循环泵和控制阀组件连接，用于控制冷暖机、循环泵和控制阀组件的工作状态，所述电气控制箱与所述BMS系统通讯连接。该电气控制箱可及时对冷暖机、循环泵和控制阀组件的工作状态进行控制，同时，该电气控制箱可在现场对冷暖机、循环泵和控制阀组件进行操作，具有操作便捷性的特点。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为一个实施例中储能设备的结构示意图；

图2a为一个实施中储能设备固定架的结构示意图；

图2b为一个实施例中储能设备的结构示意图；

图3a为一个实施例中电池组第一视角的结构示意图；

图3b为一个实施例中电池组第二视角的结构示意图；

图3c为一个实施例中电池组第一视角的爆炸示意图；

图3d为一个实施例中电池组第二视角的爆炸示意图；

图4为一个实施中电连接件的结构示意图；

图5a为一个实施例中方形电池第一视角的结构示意图；

图5b为一个实施例中方形电池第二视角的结构示意图；

图5c为一个实施例中两个方形电池与连接件的结构连接状态的爆炸示意图；

图5d为一个实施例中方形电池与的连接件的剖面结构示意图；

图5e为一个实施例中方形电池与下盖板的结构示意图；

图5f为一个实施例中方形电池下盖板的剖面结构示意图(注液通道为圆形孔)；

图5g为一个实施例中方形电池下盖板的剖面结构示意图(注液通道为长条形通孔)；

图5h为一个实施例中方形电池与密封膜的结构示意图；

图5i为一个实施例中方形电池下盖板与密封膜的剖面结构示意图(密封膜为圆形)；

图5j为一个实施例中方形电池下盖板与密封膜的剖面结构示意图(密封膜为长条形)；

图5k为一个实施例中方形电池与密封片的结构示意图；

图5l为一个实施例中方形电池与密封片的剖面结构示意图；

图6为一个实施例中极柱的结构示意图；

图7a为一个实施例中极柱与导电连接座固定后的结构示意图；

图7b为一个实施例中极柱与导电连接座固定后的结构示意图；

图8为一个实施例中上盖板的爆炸示意图；

图9a为一个实施例中换热组件的结构示意图；

图9b为一个实施例中换热组件第一安装件的结构示意图；

图9c为一个实施例中换热组件绝缘导热片的结构示意图；

图10a为一个实施例中温控装置的结构示意图；

图10b为一个实施例中另一种温控装置的结构示意图；

图10c为一个实施例中又一种温控装置的结构示意图；

图10d为一个实施例中再一种温控装置第一角度的结构示意图；

图10e为一个实施例中再一种温控装置第二角度的结构示意图；

图11a为一个实施例中烟气处理装置第一角度的结构示意图；

图11b为一个实施例中烟气处理装置第二角度的结构示意图；

图11c为一个实施例中烟气处理装置吸附罐的结构示意图；

图11d为一个实施例中烟气处理装置点火单元的结构示意图。

附图标记：

100-箱体101-固定架102固定座110-集成柜111-柜门

200-电池组201-固定组件201a-第一组装件201b-第二组装件

300-方形电池31-极柱31a-正极柱31b-负极柱310-通槽311-第一端面312-第二端面313-侧壁314-导电连接座32-上盖板321-第一绝缘件322-第二绝缘件33-下盖板331-通孔34-筒体341-加强筋342-第一组装座343-第二组装座344-散热槽

400-共享管路组件410-汇流管412-连接管413-连接嘴414-连接口415-泄爆组件421-密封膜422-密封片423-牵引环

500-温控装置510-二级换热管511-出口512-进口520-冷暖机521-进液口522-出液口530-散热器531-风机540-循环泵551-第一管段552-第二管段553-第三管段554-第四管段555-第五管段556-第六管段557-第七管段558-第八管段561-第一控制阀562-三通电动阀563-第一电动阀564-第二电动阀565-第二控制阀570-电气控制箱581-第一管路582-第二管路583-第三管路584-第四管路

601-BMS从机602-BMS从机安装座

700-电连接件701-第一连接部702-第二连接部703-缓冲槽704-连接孔

800-绝缘换热件；801-绝缘换热件固定座；802-第一安装件；803-第二安装件；804-一级换热管；806-第一绝缘导热片；807-第三安装件；808-第四安装件；809-第二绝缘导热片；900-烟气处理装置912-一级泄压管913-二级泄压管914-泄压总管921-吸附罐9211-多孔板9212-连接杆930-触发单元940-点火单元941-排气管942-点火器943-阻火器944-防雨盖951-冷却罐952-回流罐960-感应单元

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

具体实施方式

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本实用新型的一种储能设备。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本实用新型而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。

如果没有特别的说明，本实用新型的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。如果没有特别的说明，本实用新型的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。

如果没有特别的说明，本实用新型所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。

应理解，术语“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或顺序。

本实用新型提供了一种储能设备，如图1和2a所示，包括箱体100、固定架101、温控装置500、BMS系统以及和若干个电池组200。

其中，固定架101设置于箱体内，固定架101内设置有若干用于固定电池组200的固定座102，多个电池组200固定在固定座102上后依次串联连接；

图1中的箱体内并未满仓放置电池组200，实际使用中应根据充放电需求调整电池组200的摆放数量。

如图3a-图3d所示，电池组200由若干并联连接的方形电池300排列组成，电池组200设置有固定组件201，以将方形电池300并排连接固定以形成电池组200；电池组200还设置有换热组件590，以用于实现电池组与温控装置之间的热交换。

如图2b所示，箱体100的外部设置有集成柜110，集成柜110设置有柜门111。集成柜110内安装温控装置500，用于通过换热组件590对电池组进行降温，或者通过换热组件590对电池组进行升温；集成柜的设置是为了使储能设备的结构更加紧凑，同时将温控装置放置在集成柜可以对温控装置进行保护。一些情况下，也可将温控装置直接设置在箱体外部，而无需额外设置集成柜。

BMS系统(Battery Management System)包括BMS主机以及与电池组200数量相同的BMS从机601，BMS主机可设置在集成柜110内，也可设置在远离储能设备的位置，BMS从机601分别设置在电池组200上，以采集电池组200的参数并上传至BMS主机，BMS主机分别与所有BMS从机通讯连接，以向BMS从机发送控制指令。如图3c所示，BMS从机601通过从机安装座602固定在电池组200上。

本实用新型中，由于储能设备的能量源采用多个电池组，同时一个电池组又由多个方形电池组成，因此，电池组之间的串联结构和电池组内所有方形电池的并联方式是储能设备能够正常运行的关键。在本实施例中，电池组之间通过两个电连接件实现串接，同时该电连接件还可实现电池组内所有方形电池的并联，简化了电池组的电路连接结构。

如图3a、图3c所示，每个电池组上设置有两个电连接件700；其中一个电连接件700与该电池组200上所有方形电池300的所有正极柱31a电连接，另一个电连接件700与该电池组200上所有方形电池300的所有负极柱31b连接；一个电池组200上与正极柱31a连接的电连接件700和与之相邻的另一个电池组200上与负极柱31b连接的电连接件700连接，以使相邻两个电池组200之间串联连接。通过该电连接件，可将同一电池组上所有方形电池的正极统一连接、负极统一连接，实现了电池组中所有方形电池之间的并联连接。

该电连接件可以设置为一字形的平板结构，但是不方便相邻两个电池组之间串联连接，且平板结构的电连接件强度和刚度也不理想，因此本实施例中，采用了以下电连接件结构形式：

如图4所示，电连接件700包括第一连接部701和第二连接部702，第一连接部701与电池组200上所有正极柱或所有负极柱电连接，第二连接部702与相邻的另一电池组200上设置的电连接件700的第二连接部702电连接，以使相邻电池组串联连接。第一连接部和第二连接部的设置进一步细化了电连接件的功能区域，第一连接部用于并联所有方形电池，第二连接部实现了电池组之间的串联，简化了电池组之间的连接结构，加大了电池组之间电连接所需的过流面积，避免了在电池组之间设置额外的连接装置，结构简单，效果好。

在一些实施方式中，电连接件700还包括缓冲槽703；缓冲槽703设置在第一连接部701靠近第二连接部702的一侧。在电池组200摆放位置存在误差，无法实现相邻电池组200串联时，可以通过微调缓冲槽703补偿上述位置误差，避免重复搬动电池组，并且可以在搬运过程中为颠簸或轻微的位移提供缓冲空间。缓冲槽703采用折弯或冲压工艺成型，缓冲槽的断面呈U字形或弧形。折弯或冲压工艺成本低廉、技术简单、使用效果好。

在一些实施方式中，为了紧密连接两个电连接件700，在第二连接部上设置若干连接孔704，通过在连接孔704中插入螺栓将其固定连接，提高相邻电池组200之间的导电连接的紧密性，同时加固电池组的串联组装。

除了本实施例中通过两个电连接件既能实现电池组之间的串联又能实现电池组内所有方形电池的并联以外，在一些实施例中，可以将电池组之间的串联和电池组内所有方形电池的并联采用两个相互独立的连接方式实现，例如：电池组之间的串联可通过铜线缆或铜排或铝排实现；所有方形电池的并联可以通过两个汇流排分别将所有方形电池的正极、负极相连的方式实现。但是这种方式会导致电路连接繁琐、复杂。

在本实用新型中，电池组与温控装置是通过换热组件实现热量交换，基本原理是：通过将电池组中各方形电池的热量从其自身的正负极柱上通过换热组件传递至温控装置进行散热，实现对电池组的降温，或者是将温控装置的高温通过换热组件传递至电池组中的方形电池进行加热，实现对电池组的升温。因此绝缘性、换热效果以及换热能力是设计换热组件和温控装置时首要考虑的因素。

因此，本实施例中给出的换热组件包括一级换热管、二级换热管以及绝缘换热件；一级换热管第一部分与电池组上所有正极柱或负极柱连接，一级换热管的第二部分通过绝缘换热件与二级换热管第一部分绝缘换热，二级换热管的第二部分与温控装置连接。

为了确保一级换热的效果，一级换热管采用热管。热管是蒸发-冷凝型的换热设备，靠工质在管内的状态变化实现热量的传输。

二级换热管采用液冷管。其中，液冷介质为水或者其他价格比较低廉、且导热效果好的液态介质。

如图3c所示，在本实施例中，一级换热管优选为四根热管，其中，两根热管连接电池组内所有方形电池的正极柱，另两根热管连接电池组内所有方形电池的负极柱起到为电池组200内所有方形电池300均热的效果。

在其他一些实施方式中，一级换热管为两根热管，其中一根与所有方形电池的正极柱31a连接，另一根与所有方形电池的负极柱31b连接，起到为电池组200内所有方形电池300均热的效果。

为了进一步提升一级换热效果以及安装可靠性，本实施例中一级换热管的第二部分与极柱采用卡接的方式固定，因此，方形电池的正、负极柱上开设有通槽。

以下就本实施例中电池组使用的方形电池，对设置有通槽的极柱结构进行详细说明。

如图6所示，本实施例中的极柱31优选设置在方形电池300的上盖板32上。极柱31为柱状体，柱状体包括第一端面311、第二端面312和侧壁313，第一端面311或侧壁313上至少设置有一个通槽310，以安装一级换热管，即通槽310的开口位于第一端面311或侧壁313上。第一端面311设置有电连接区用于和所述电连接件连接，第二端面312用于设置导电连接座314，以与电池壳体内的电极组件电连接。

如图7a或图7b所示，导电连接座314在本实施例中具体为导电连接片，厚度为2-3mm，形状为矩形，也可以根据不同需求设置不同的形状。正极柱和负极柱的导电连接座选择不同的材质，例如正极柱选择为铝片，负极柱选择为铜片，如果极柱选择铝材，则导电连接座314与正极柱可一体成型，与负极柱则为焊接或卡接固定，具体固定方式根据极柱或导电连接片选择的材质不同而不同。亦可在铝材制成的一体成型的极柱与导电连接片上增加一层铜片作为负极柱的导电连接片。

如7a及图7b所示，为本实施例中不同形式的极柱与导电连接座连接后的结构示意图。在不同的实施方式中，通槽310的断面呈C字形或U字形，断面呈C字形的通槽，其开口宽度小于通槽的最宽处，这样的设计有利于一级换热管过盈卡接在通槽310内，C字形通槽其两端形成的弧度具有自然张力，有利于将一级换热管紧密卡接在通槽内；断面呈U字形的通槽，其开口宽度略小于通槽的最宽处，便于放置一级换热管，且能够提供足够的操作空间使专用工装将一级换热管整平或将一级换热管与通槽贴合的更加紧密。

在一些实施方式中，通槽310可置于极柱的第一端面311上，此时第一端面311除通槽开口处的空缺外全部作为电连接区，用以连接电连接件700。通槽310也可置于极柱的侧壁313上，此时第一端面311全部作为电连接区，用以连接电连接件700。当通槽310的开口位于侧壁313时，可同时在极柱侧壁上设置两个通槽，以增加一级换热管放置数量，提高极柱的传热效率。

电连接区的面积过小，使得极柱的载流面积变小，会提升极柱的温度，在一些实施方式中，为了增大电连接区的面积，将通槽310偏心设置，通槽310将第一端面分为第一区域和第二区域，第一区域为电连接区，第一区域面积占第一端面的面积比不低于50％。这样的设计可有效的使电连接区面积增大，提高载流面积。需要说明的是，第一端面的面积中包含了因通槽开口而缺失的部分面积，即第一端面的面积等同于第二端面的面积。

带有通槽310的极柱其水平截面可为圆形、矩形或跑道形，依据不同的电池型号选择不同形状的极柱，亦可为其他不同形状，本实施例中不再穷举。

本实施例中，极柱的第二端面312靠近电极组件，因此第二端面312距离电池内部电极组件更近，一级换热管的设置应尽量贴近第二端面312。为适应大部分市面上常用的方形电池，本实施例中极柱的高度为20mm-25mm，通槽的最低处与极柱第二端面312之间的距离为7-12mm，这样的设置能够使一级换热管尽量贴近电池内部以进行传热。一级换热管的直径过小于通槽时接触不紧密，一级换热管的直径过大于通槽时导致一级换热管难以安装，因此，一级换热管的直径与通槽的最宽处的比为1:1.05-1:1.1。例如，一级换热管的直径为φ10，则其直径的尺寸为10mm，通槽的最宽处则为10.5mm-11mm，使一级换热管便于放置在桶槽内，再行将其压紧并紧密贴合通槽，提高传热效率。在一些实施方式中，通槽的深度小于一级换热管的直径，以使一级换热管略突出于极柱的表面，有利于将一级换热管压紧、整平使其与通槽紧密接触。

通过在极柱上设置通槽，并在通槽内放置一级换热管，使极柱的温度能够得到有效控制，进一步在极柱的第一端面上设置电连接区，使其能够通过该电连接区安装电连接件700，以实现多个方形电池的并联，结构简单、实用性强、易操作，能够使电池组的热量均衡，散热效果好，成本低。

如图8所示，极柱31固定在上盖板32上，为了使极柱31与上盖板32之间绝缘，还设置有第一绝缘件321、第二绝缘件322，第一绝缘件321置于上盖板32之上，第二绝缘件322置于上盖板32之下，极柱31依次穿过第二绝缘件322、上盖板32、第一绝缘件321后固定在上盖板32上。

如图9a至9c所示，本实施例中使用的绝缘换热件结构，以及与一级换热管、二级换热管具体连接关系如下所述：

绝缘换热件800通过绝缘换热件固定座801固定在电池组200两边的第一组装件201a上。本实施例中，电池组200两端各设置有两根一级换热管804和两根二级换热管510，因此绝缘换热件800包括两个导热槽和两个换热槽，导热槽的数量与一级换热管804的数量相同，换热槽的数量与二级换热管510的数量相同。导热槽和换热槽之间设置有第一绝缘导热片806。

如图9b所示，两个导热槽平行设置，分别固定两根一级换热管的第一部分，以使两根一级换热管绝缘导热。导热槽由设置凹槽的第一安装件802、两个第二安装件803扣合形成，第一安装件802两端设置有通孔，一级换热管的第一部分通过该通孔后进入导热槽，并在导热槽内尽量贴紧第一安装件802、第二安装件803，且导热槽的长度尽量接近第一安装件802、第二安装件803的长度，以提高热交换效率，接触面间还可以加导热胶等进一步提高导热效率。

为了系统中各电池组热量均匀，两根二级换热管510中一根为进水管，另一根为出水管，因此设置平行的两个通槽作为换热槽，以固定两根二级换热管510。

换热槽为设置凹槽的第三安装件807、第四安装件808扣合形成。第三安装件807贴合绝缘导热片806设置。第三安装件807、第四安装件808的形状为矩形，亦可为椭圆形、圆形或梯形，且安装表面不要求为平面，亦可为曲面，只要可将二级换热管510固定即可。换热槽设置在第三安装件807和第四安装件808拼合后的中缝上，换热槽应尽量贴合二级换热管510，亦可在贴合面上加导热胶，以充分的将二级换热管510的热量传导到第三安装件807上，或使绝缘导热片806的热量进一步传导到第三安装件807上，再由第三安装件807将热量传导至二级换热管510，由二级换热管510连接的外部热处理装置对热量进行处理。储能设备内多个电池组使用一组或多组二级换热管510，同一层或同一列内的电池组可使用同一组二级换热管510。

在一些实施方式中，第二安装件、绝缘导热片、第三安装件可以合并为如图9c所示的绝缘导热片809，该绝缘导热片809设置的两面凹槽，一面可与第一安装件802的凹槽拼合后放置一级传热管，另一面可与第四安装件808拼合后放置二级换热管510。该绝缘导热片809可节省装配程序，且其能够进一步提高绝缘换热件800的换热效率。

在一些实施方式中，第一安装件802、第二安装件803、第三安装件807和第四安装件808有多种不同的拼接和安装固定方式，例如：

绝缘导热片806被第二安装件803和第三安装件807夹紧；且

第二安装件803嵌入第一安装件802内扣合，第三安装件807嵌入第四安装件808内扣合，第一安装件802和第四安装件808设置有固定孔，以使固定螺栓依次贯穿第四安装件808、第一安装件802上的固定孔后与热交换组件固定座固定连接；

或

第二安装件803嵌入第一安装件802内扣合，第一安装件802、第三安装件807和第四安装件808均设置有固定孔，以使固定螺栓依次贯穿第四安装件808、第三安装件807和第一安装件802的固定孔后与热交换组件固定座固定连接；

或

第二安装件803嵌入第一安装件802内扣合，第一安装件802和第三安装件807均设置有一组第一固定孔，第一安装件802、第三安装件807和第四安装件808均设置有一组第二固定孔，由一组第一固定螺栓通过第一固定孔将第三安装件807和第一安装件802与电池壳体固定连接后，由另一组第二固定螺栓依次贯穿第四安装件808、第三安装件807和第一安装件802上的第二固定孔后与电池壳体固定连接。这样的设置，可以使电池组200上的第四安装件808便于独立拆卸。

第一安装件802、第二安装件803、第三安装件807和第四安装件808的形状为矩形，亦可为椭圆形、圆形或梯形，且安装表面不要求为平面，也可为曲面，只要可将传热管固定在电池壳体上且保证良好的传热即可。第一安装件802、第二安装件803、第三安装件807和第四安装件808的凹槽为半圆形凹槽或弓形凹槽，均应压紧槽内的管体。第一绝缘导热片806为硅胶导热膜、氧化铝陶瓷板、氮化硅陶瓷板、氧化锆陶瓷板、碳化硅陶瓷板、氧化镁陶瓷板、氮化硼陶瓷板、氮化铝陶瓷板、氧化铍陶瓷中的一种；第一安装件802为绝缘安装件，无论电池壳体为金属材质还是绝缘材质均可应用，第二安装件803为金属安装件，有利于导热和导电，第三安装件807为金属安装件，有利于导热；第四安装件808为金属安装件或绝缘安装件，其材质本身对于导热及绝缘无明确需求。金属安装件优选为铝合金安装件。

除了本实施例给出的一级换热管、二级换热管以及绝缘换热件采用两级换热机理的换热组件外，在一些其它实施例中还可采用一级换热机理的换热组件。该换热组件的具体结构为：

换热组件仅包括一级换热管，电池组与温控装置仅通过该一级换热管直接实现热交换。该一级换热管可选择液冷管、热管。

但是由于液冷管的管材选自绝缘塑料管，其绝缘性虽较好但热交换效率差，液冷管的管材使用金属管时，换热性能虽有所提升，但是绝缘效果又难以保证，采用液冷管还存在密封较差时可能因液冷介质泄露而造成安全隐患。

基于上述问题，一级换热管还可选择热管；热管换热效果较优，但是由于在本实用新型中热管需要和方形电池的正、负极柱连接，由于热管的管材通常为金属铜，所以还需要考虑绝缘问题，解决绝缘问题的措施是：热管与方形电池的正、负极柱之间设置绝缘膜，或者热管与温控装置连接的位置做绝缘设置。

热管作为一级换热管时，其换热效率虽然较高，但是热管自身的长度有限，使用的场景比较有限，同时能与热管匹配，且具有升降温能力的温控装置为TEC，TEC本身的的制冷和制热的能力有限，因此基于热管自身长度受限，以及TEC特性，因此该换热组件只适合于储能设备中电池组比较少的情况。

本实施例中，由于换热组件采用了两级换热的方式，且二级换热管为液冷管，因此本实施例中采用如下所述的温控装置，其基本结构原理为：包括冷暖机、散热器、循环泵和控制阀组件；冷暖机用于对二级换热管内的介质进行主动增温或主动降温，冷暖机的进液口与二级换热管的出口通过第一管路连接，冷暖机的出液口与二级换热管的进口通过第二管路连接；散热器与第一管路或第二管路连接，用于对二级换热管内的介质进行被动降温；循环泵设置在第一管路或第二管路上，用于对二级换热管内介质的流动提供动力；控制阀组件设置在第一管路或第二管路上，控制阀组件用于控制冷暖机和散热器连通，实现介质的被动降温；或者，控制阀组件控制冷暖机和散热器断开，介质仅流入冷暖机内实现主动增温或主动降温。

基于上述的温控装置的基本结构框架，可以设计出多种具有不同具体结构的温控装置，例如：

如图10a所示，为基于温控装置的基本结构原理设计的第一种实施方式。具体的，温控装置包括冷暖机520、散热器530、循环泵540和控制阀组件；二级换热管510用于与箱体100内的电池组200进行热量交换；冷暖机520用于对二级换热管510内的介质进行主动增温或主动降温，冷暖机520的进液口521与二级换热管510的出口511通过第一管路581连接，冷暖机520的出液口522与二级换热管510的进口512通过第二管路582连接；散热器530并联在第一管路581上，用于对二级换热管510内的介质进行被动降温，具体连接时，散热器530的进口通过第三管路583与第一管路581连通，出口通过第四管路584与第一管路581连通；循环泵540设置在第二管路582上，用于对介质的流动提供动力。控制阀组件用于控制冷暖机520和散热器530连通，实现介质的被动降温；或者，控制阀组件控制冷暖机520和散热器530断开，介质仅流入冷暖机520内实现主动增温或主动降温。

上述温控装置中，二级换热管510、第一管路581和第二管路582可通过一根管路构成，即二级换热管510、第一管路581和第二管路582为一体式管路，该种结构形式使得管路接头较少，系统安装和拆卸比较简单和便捷。

上述温控装置中，控制阀组件具体可采用不同控制方式或结构的阀门，只要能够控制介质的通断即可，例如，具体可采用气动阀、电动阀、液动阀等，为方便控制，优选采用电动阀，电动阀便于控制，且操作方便，也便于现场的安装。在本实施例中，控制阀组件具体包括第一电动阀563和第二电动阀564，第一电动阀563设置在散热器530的出口处，即设置在第四管路584上，第二电动阀564设置在第一管路581上，且位于第三管路583的进口之后，第一电动阀563和第二电动阀564通过电池的BMS系统控制，BMS系统根据采集的电池温度控制第一电动阀563和第二电动阀564的工作状态。

上述温控装置的工作原理是：当电池组200温度过高时，第一电动阀563打开，第二电动阀564关闭，二级换热管510中的介质与电池组200进行热量交换，随后，二级换热管510中的介质通过第一管路581进入散热器530，散热器530对介质中的热量进行处理，随后，冷却后的介质进入冷暖机520通过循环泵540进行循环，此时，冷暖机520不工作，冷却后的介质通过第二管路582返回至箱体100内的二级换热管510内，与电池组200进行热量交换，从而通过散热器530实现被动冷却。

当电池组200温度过高超过阈值时，第一电动阀563关闭，第二电动阀564打开，二级换热管510与电池组200进行热交换，随后，二级换热管510中的介质通过第一管路581进入冷暖机520，此时，冷暖机520工作，并通过循环泵540进行循环，对介质进行冷却，随后，冷却后的介质通过第二管路582返回至箱体100内的二级换热管510内，与电池组200进行热量交换，从而通过冷暖机520实现主动冷却。

当电池组200温度过低时，第一电动阀563关闭，第二电动阀564打开，冷暖机520工作，并通过循环泵540进行循环，对介质进行增温，随后，增温后的介质通过第二管路582返回至箱体100内的二级换热管510内，与电池组200进行热量交换，从而通过冷暖机520实现主动增温。

本实用新型系统通过冷暖机520和散热器530对电池组200进行组合式主动散热、主动增温和被动散热，该种方式既能够保证电池组200的热量能够得到有效释放，同时温控成本较小，能够有效节约能源，避免了只采用主动冷却时浪费能源，还避免了只采用被动冷却时电池组200温度不能得到及时控制的缺陷。

在上述温控装置的基础上，还可以设置电气控制箱570，该电气控制箱570采用常规的电气控制柜即可，该电气控制箱570分别与冷暖机520、循环泵540和控制阀组件连接，该电气控制箱570可及时对冷暖机520、循环泵540和控制阀组件的工作状态进行控制，避免BMS主机或BMS从机控制冷暖机520、循环泵540和控制阀组件时产生的控制延迟，同时，该电气控制箱570可在现场对冷暖机520、循环泵540和控制阀组件进行操作，具有操作便捷性。

如图10b所示，为基于温控装置的基本结构原理设计的第二种实施方式。具体的，温控装置包括二级换热管510(图10b中为示出)、冷暖机520、散热器530、循环泵540、控制阀组件和电气控制箱570；二级换热管510用于与箱体100内的电池组200进行热量交换；冷暖机520用于对二级换热管510内的介质进行主动增温或主动降温，冷暖机520的进液口521与二级换热管510的出口511通过第一管路581连接，冷暖机520的出液口522与二级换热管510的进口512通过第二管路582连接；散热器530并联在第二管路582上，用于对二级换热管510内的介质进行被动降温，具体连接时，散热器530的进口通过第三管路583与第二管路582连通，出口通过第四管路584与第二管路582连通；循环泵540设置在第一管路581上，用于对介质的流动提供动力，在其他实施例中，循环泵540也可设置在第二管路582上，只要能够对介质的流动提供动力即可。上述电气控制箱570分别与冷暖机520、循环泵540和控制阀组件连接，用于分别控制冷暖机520、循环泵540和控制阀组件的工作状态。散热器530的外侧还设置有风机531，风机531对散热器530内的介质进行散热。

二级换热管510的进口512和出口511均设置在箱体100外，在箱体100外与第一管路581和第二管路582实现连接。箱体100内的二级换热管510为单路循环管路，单路循环管路与箱体100内的多个电池组200进行热交换，该种方式使得箱体内的温控部分结构简单，箱体内无复杂的温控结构，使得箱体内器件的布局更加简单和方便。同时，该电池温控装置中除二级换热管510设置在箱体100内，其余部件均设置在电池组200外，具有结构简单，成本较低，不占用空间等特点。

上述温控装置中，控制阀组件用于控制冷暖机520和散热器530连通，实现介质的被动降温，或者，控制阀组件控制冷暖机520和散热器530断开，介质仅流入冷暖机520内实现主动增温或主动降温。具体的，将第一电动阀563设置在第三管路583上散热器530的进口处，将第二电动阀564设置在第二管路582上，当电池组200温度过高时，第一电动阀563打开，第二电动阀564关闭，二级换热管510中的介质与电池组200进行热量交换，随后，二级换热管510中的介质通过第一管路581进入冷暖机520，此时，冷暖机520不工作，通过循环泵540进行循环，随后，未冷却的介质进入散热器530，散热器530对介质中的热量进行处理，冷却后的介质通过第二管路582返回至箱体100内的二级换热管510内，与电池组200进行热量交换，从而通过散热器530实现被动冷却。

当电池组200温度过高超过阈值时，第一电动阀563关闭，第二电动阀564打开，二级换热管510与电池组200进行热交换，随后，二级换热管510中的介质通过第一管路581进入冷暖机520，此时，冷暖机520工作，对介质进行冷却，通过循环泵540进行循环，随后，冷却后的介质通过第二管路582返回至箱体100内的二级换热管510内。当电池组200温度过低时，第一电动阀563关闭，第二电动阀564打开，冷暖机520工作，对介质进行增温，通过循环泵540进行循环，随后，增温后的介质通过第二管路582返回至箱体100内的二级换热管510内，与电池组200进行热量交换，从而通过冷暖机520实现主动增温。

如图10c所示，为基于温控装置的基本结构原理设计的第三种实施方式。与上述两种温控装置的不同之处在于，控制阀组件中的第一电动阀和第二电动阀替换为三通电动阀562，三通电动阀562的第一端口与冷暖机520的进液口521连通，第二端口与第一管路581的连通，第三端口与散热器530的出口连通，即与第四管路584连通，采用三通电动阀控制时，只需单个器件即可实现控制，结构简单，安装方便。

控制阀更换为三通电动阀562的原理是：当电池组200温度过高时，三通电动阀562的第一端口和第三端口连通，第二端口关闭，二级换热管510内的介质与电池组200进行热交换，随后，二级换热管510中的介质随后通过第一管路581、第三管路583进入散热器530，散热器530对介质中的热量进行处理，随后，冷却后的介质进入冷暖机520通过循环泵540进行循环，此时，冷暖机520不工作，只保证介质的通过，随后，冷却后的介质通过第二管路582返回至箱体100内的二级换热管510内，与电池组200进行热量交换，从而通过散热器530实现被动冷却。

当电池组200温度过高超过阈值时，三通电动阀的第一端口和第二端口连通，第三端口关闭，二级换热管510与电池组200进行热量交换，随后，二级换热管510中的介质通过第一管路581进入冷暖机520，此时，冷暖机520工作，对介质进行冷却，通过循环泵540进行循环，随后，冷却后的介质通过第二管路582返回至箱体100内的二级换热管510内，与电池组200进行热量交换，从而通过冷暖机520实现主动冷却。

当电池组200温度过低时，三通电动阀562的第一端口和第二端口连通，第三端口关闭，冷暖机520工作，对二级换热管内的介质进行增温，通过循环泵540进行循环，随后，增温后的介质通过第二管路582返回至箱体100内的二级换热管510内，与电池组200进行热量交换，从而通过冷暖机520实现主动增温。本实用新型系统通过冷暖机520和散热器530对电池组200进行组合式主动散热、主动增温和被动散热，该种方式既能够保证电池组200的热量能够得到有效处理，同时温控成本较小，避免了只采用主动冷却时浪费能源，还避免了只采用被动冷却时电池组200温度不能得到及时控制的缺陷。

在上述温控装置中，二级换热管510的进口512和出口511均设置在箱体100外，在箱体100外与第一管路581和第二管路582实现连接，将二级换热管510的进口和出口均设置在箱体100外，使得二级换热管510与第一管路581、第二管路582的安装连接和拆卸更加方便，同时，该种方式避免了在箱体内设置管路连接头，进而避免了箱体内介质泄露对电池产生的影响。箱体100内的二级换热管510为单路循环管路，单路循环管路与箱体100内的多个电池组200进行热交换。单路循环管路可使得二级换热管510在箱体完全没有泄露点，介质循环时密封性很好，进一步避免了介质泄露对箱体内的电池产生的影响。

在上述温控装置中，散热器530的外侧还设置有风机531，风机531对散热器530内的介质进一步散热。电池组200在充放电过程中能够产生大量的热，为了能够把热量散掉，尽可能利用环境温度，所以设置风机531，这样即使在气温为40℃的高温情况下，也能够保证电池组200的温度在50℃以下。电池组200温度的控制，其主要是能耗问题，采用空调等制冷设备，能耗很高，所以尽可能利用环境温度对电池组200的温度进行控制。本实用新型方案在气温非极端情况下采用散热器530利用环境温度为电池组200降温，在极端情况下温度过高或者过低的时候，才启动冷暖机520进行加热或制冷，这样能够最大化利用环境温度，减少了温控能耗。

如图10d和图10e所示，为基于温控装置的基本结构原理设计的第四种实施方式。该温控装置中冷暖机520的进液口521与二级换热管510的出口511通过第一管段551连接，冷暖机520的出液口522与第二管段552连接，第二管段552上设置有循环泵540，用于对循环介质的流动提供动力，循环泵540还设置为与第三管段553连接，第三管段553与散热器530的进水口通过第四管段554连接，第三管段553与散热器530的出水口通过第五管段555连接，第三管段553与第四管段554的连接端设置有第一控制阀561，第一控制阀561可以在第一状态下打开第三管段553和第四管段554之间的通道，同时关闭第三管段553与第六管段556之间的通道，在第二状态下关闭第三管段553与第四管段554之间的通道，打开第三管段553与第六管段556之间的通道；第三管段553还与第六管段556连接，第六管段556与二级换热管510的进口512连接；第五管段555与第六管段556连接。散热器530和循环泵540也可以设置在第一管段或第二管段上，同样可以达到为循环介质提供动力的功能，此时第三管段直接与第一管段连接，以使第三管段与散热器连接。

该温控装置的工作原理是：当电池组200的温度超过第一阈值时，第一控制阀561进入第一状态，关闭第三管段553与第六管段556之间的通道，并打开第三管段553与第四管段554之间的通道，冷暖机520内的介质通过出液口522向第二管段552输入冷却介质，因为第一控制阀561在第一状态下关闭了第三管段553和第六管段556之间的通道，冷却介质经由循环泵540增压后通过第三管段553和第四管段554进入散热器530，散热器530内部设置了s形铺设或u形铺设的管路，冷却介质在经过该管路的过程中消耗并发散自身热量，散热完成的冷却介质再经由第五管段555输送至第六管段556，并从第六管段556进入二级换热管510，冷却介质通过二级换热管510、绝缘换热件以及一级换热管后与电池组200进行热量交换，再通过第一管段551进入冷暖机520，并不断循环重复上述流程从而实现电池组200的被动降温。在电池组200的温度不超过第一阈值时，冷却介质仅通过冷暖机内的管路，但是冷暖机不对冷却介质进行主动降温。第一阈值通常为30-40℃，可结合地理、环境、个别需求进行调整。

当电池组200的温度超过第二阈值或被动降温的时长超过第三阈值时，或同时超过了第二阈值和第三阈值时，第一控制阀561进入第二状态，第三管段553与第四管段554之间的通道被关闭，同时第三管段553与第六管段556之间的通道被打开，冷暖机520启动，对冷暖机内的冷却介质进行主动降温，再将冷却介质通过出液口522向第二管段552输送，因为第三管段553与第四管段554之间的通道被关闭，冷却介质经由循环泵540增压后直接通过第三管段553进入第六管段556，再由第六管段556输送至二级换热管510内，冷却介质通过二级换热管510、绝缘换热件以及一级换热管后与电池组200进行热量交换，随后二级换热管510中的冷却介质再循环至第一管段551进入冷暖机520进行冷却，此时，冷暖机520工作，并通过循环泵540进行循环，对介质进行冷却，随后，冷却后的介质通过第二管段552返回至箱体100内的二级换热管510内，并不断循环重复上述流程从而实现电池组200的主动降温。当环境温度低于第四阈值时，电池组200需要升温，则由冷暖机520对二级换热管中的介质进行加热升温，并重复上述流程，以对多个电池组200实现主动增温。第二阈值通常为40-50℃，第三阈值为20-60分钟，第四阈值为5-15℃，可结合地理、环境、个别需求进行调整。

在一些实施方式中，第三管段553上还设置有膨胀罐，膨胀罐的设置起到平衡管道压力的效果，避免出现管道内压力过大，将各管道和控制阀冲坏。第六管段556还设置第七管段557，第七管段557与冷却罐951(用于冷却热失控烟气)的进液口连接，第一管段551还设置有第八管段558，与冷却罐951的出液口连接，第七管段557上设置有第二控制阀565，第七管段557与烟气控制装置中的冷却罐951连接，当需要开启冷却罐951,第二控制阀565打开第七管段557的通道，使冷却介质进入冷却罐951，冷却罐951内的冷却介质通过第八管段558输入到冷暖机520内。冷却罐951仅在电池组发生热失控时使用，因此第七管段557正常情况下处于关闭状态，发生热失控时则由BMS发送指令打开第二控制阀565，因此优选第二控制阀565为电磁阀、电动阀等，但是其他能够实现打开管路通道功能的控制阀亦可用于本实施例，例如气动阀、电动阀、液动阀等。

在一些实施方式中，二级换热管510、第一管段551和第二管段552可通过一根管路构成，即二级换热管510、第一管段551和第二管段552为一体式管路，该种结构形式使得管路接头较少，系统安装和拆卸比较简单和便捷。

在一些实施方式中，散热器530的外侧还设置有风机531，利用风机531辅助散热器530对冷却介质进一步散热。本实施例采取了利用环境温度对储能设备进行被动冷却降温和利用冷暖机对储能设备进行主动冷却降温的方法，在电池组200的温度超过第一阈值时，启动被动降温，温度超过第二阈值或被动降温时长超过第三阈值时启动主动降温，温度低于第四阈值时启动主动升温，这样有梯度的温度管理控制，相比传统的空调制冷制热，能够最大程度的利用环境温度，降低能耗，且本实施例的温控装置与各个电池组都逐一进行热交换，也不存在空调降温时会发生的温度扩散不均匀的情况，能够降低成本、节约能源。

在一些实施方式中，温控装置还包括电气控制箱570，电气控制箱570分别与冷暖机520、循环泵540和控制阀组件连接，电气控制箱570可及时控制冷暖机520、循环泵540和控制阀组件的工作状态，避免BMS主机出现控制延时，且电气控制箱570可在现场对冷暖机520、循环泵540和控制阀组件进行操作，具有操作便捷性。

需要说明的是，第四种实施方式的温控装置中，第二管段、第三管段、第四管段合并相当于温控装置基本结构中的第一管路，第一管段相当于温控装置基本结构中的第二管路，第五管段相当于温控装置基本结构中的第三管路，第六管段相当于温控装置基本结构中的第四管路。

本实施例中，二级换热管510的进口512和出口511均设置在箱体100外，并在箱体100外与第一管段551和第二管段552实现连接，避免在箱体100内设置管路连接头，使安装和检修拆卸更加方便，也避免了介质泄露在箱体内对电池产生的影响。进一步的，将冷暖机520、循环泵540、散热器530和控制阀也设置在箱体100外设置的集成柜110内，实现模块化安装和管理，本实施例中二级换热管510为单路循环管路，与箱体100内的多个电池组200进行热交换。单路循环可使二级换热管510在箱体没有泄露点，介质循环时密封性很好，进一步避免了介质泄露对箱体内的电池产生的影响。

基于以上描述可知，本实施例采用的冷暖机、散热器、循环泵和控制阀组件构成的温控装置具有主动升温、降温功能，同时具备被动降温功能，并且还具有适用于电池组数量比较多的储能设备使用等特点。

当然，除本实施例中提供的温控装置之外，在一些其它实施例中，也可仅仅采用冷暖机+循环泵的方式对电池组进行主动升、降温控制，但是这种方式可能需要冷暖机始终处于工作状态，能量消耗比较大。

在一些实施例中，也可仅仅采用散热器+循环泵的方式对电池组进行被动降温的控制，虽然这种方式能耗较小，但是其仅仅只能起到降温作用，并且降温的能力也比较有限。

电池的发热是多种原因造成的，本实施例除了采用上述的两级换热+多模式的温控装置对电池组从外部降温外，还提供了由于电池组中各个方形电池的电解液均一性较差而造成发热问题的解决方案，即本实施例为每个电池组增设了共享管路组件，且可选的，该共享管路组件还可提供为电池组泄爆的功能，下面根据附图对本实施例中共享管路组件进行详细的说明。

本实施例中，电解液共享是采用共享管路组件400实现的，共享管路组件400不仅被配置为实现电解液共享的功能，还可选择性的被配置为电池组的泄爆管路。其原理性结构包括共享管路和若干密封机构，每个方形电池300通过其自身的一个注液通道331与共享管路连通；共享管路一端设置有用于连接烟气处理装置900的泄爆组件415，另一端封闭；密封机构设置于方形电池300的注液通道331处，用于对方形电池起密封作用，且在方形电池组成电池组时，该密封机构遇电解液溶解或在外力作用下形成开口，继而使得注液通道贯通，以实现共享管路和方形电池内腔的连通。共享管路组件不仅可以使多个方形电池处于同一个电解液体系，减少电解液消耗不同而产生的差异，还可以在电池组使用超过一定年限、电解液发生损耗时，将电解液抽出并更换新的电解液或直接补充新的电解液，有助于延长电池组的使用寿命。共享管路可以为一根完整的管路，但是优选的方案是，共享管路为本实施例中提供的拼接形成的管路。

以下根据方形电池300结构来具体说明共享管路组件的实施方式。

如图5a和图5b所示，为本实施例中不同角度下方形电池300的结构示意图。方形电池300由上盖板32、下盖板33、筒体34围合形成。本实施例中上盖板32、下盖板33、筒体34分别为独立设计的零件，组合形成方形电池的壳体，在另一些实施方式中，因加工工艺不同，可采取非分体式的结构，例如下盖板与筒体为一体设计。极柱31包括正极柱31a和负极柱31b，设置在上盖板32上，下盖板33设置有共享管路组件400的汇流管410以及第二组装座343。

如图5d所示，为本实施例方形电池300的剖面结构示意图。下盖板33上设置有注液通道，注液通道为通孔331，还设置有覆盖通孔331并沿下盖板33的宽度方向延伸的汇流管410，汇流管410与通孔331贯通。如图5f所示，通孔331为圆形孔，也可以为如图5g所示的长条形通孔。

在一些实施方式中，汇流管设置在方形电池的筒体上，并沿下盖板的长度或宽度方向延伸。在另一些实施方式中，汇流管设置在方形电池的下盖板上，并沿下盖板的长度方向延伸。

如图5c所示，在一些实施方式中，注液管路管包括若干汇流管410和若干连接管412；若干汇流管410分别设置在每个方形电池300下盖板33上，且每个汇流管沿方形电池300下盖板33的宽度方向铺设；相邻两个方形电池300上的汇流管410均通过一个连接管412连接。汇流管与方形电池300壳体一体化设计并通过连接管连接的设置使方形电池的壳体加工简便，经济实用，密封效果良好。

汇流管410之间通过连接管412连接固定形成注液泄爆通道。连接管412的外形尺寸与汇流管410的外形尺寸相当，这样有助于提升汇流管410之间连接的稳定性。优选的，连接管412包括两个连接嘴413，汇流管410两端设置有连接口414，连接嘴413嵌于连接口414内密封连接；或连接管包括两个连接口，汇流管两端设置连接嘴，连接嘴嵌于连接口内密封连接。连接嘴的造型优选为微锥形，便于插入连接口中，且优选连接嘴与连接口过盈配合，连接嘴与连接口之间铆接，铆接时还可在铆接面加环氧胶等粘合剂，进一步使得密封和固定效果更好，或者连接嘴与连接口之间螺纹连接。

在一些实施方式中，如图5h-图5l所示，注液通道上设置有密封机构，为密封膜421或者带牵引环423的密封片422。该密封机构有两种使用情况：多个方形电池不需要共用一个电解液体系时，充当泄爆膜使用，在方形电池发生热失控时，热失控烟气通过顶破或熔化密封机构后进入汇流管410组成的注液泄爆通道；

多个方形电池需要共用一个电解液体系时，第一种密封机构密封膜421遇电解液可溶解，在方形电池形成共享电解液体系前可保持方形电池内的电极组件与外部空气隔绝，并在密封膜421面向壳体内部的一侧附一层保护膜，避免电池内的电解液提前溶解密封膜421。当需要注入电解液时，电解液进入汇流管410组成的注液泄爆通道内，密封膜421遇电解液溶解后，附于其上的保护膜也随之脱落，使得电解液能够进入到方形电池的内腔，达到电池组内各个方形电池电解液相互连通的效果。该方式避免使用其他工具，且对操作环境的要求不高，只要在电解液注入后及时密封电解液共享通道即可保证电解液、电极组件不暴露于空气中。

第二种密封机构如图5k和图5l所示，注液通道上设置有密封片422，并在密封片422上设置牵引环423，在组装电池组时用牵引线穿引好牵引环423，注液前，通过拉扯穿引好所有牵引环423的牵引线，将各个方形电池的密封片422撕开，使所有方形电池形成开口，以将电解液统一注入到所有的方形电池内腔，达到电池组内各个方形电池电解液相互连通的效果。该操作应在露点标准-25到-40℃间、温度23℃±2℃、洁净度10万级的环境下进行。

如图5e-5g所示，当密封机构因溶解或外力被打开后，通孔331被打开，最终形成注液通道。

相比于拼接形成的共享管路组件400，一体式的共享管路组件亦可作为一种实施方式实现同样的电解液共享功能，但是一体式管路与电池组固定的方式受限于现有密封方式的工艺和成本，不能达到拼接式共享管路组件的成本低、工艺简单、密封性好的优点，但是其依然落入本实用新型的保护范围内。

上述共享管路组件400作为泄爆通道使用时，其排放的热失控烟气温度高且含有可燃的有毒有害气体，为了提高储能设备的安全性，避免电池组排放的热失控烟气引发安全事故，可以在储能装置上安装烟气处理装置，对热失控烟气进行处理。以下就本实施例中烟气处理装置的基本结构进行说明。

在一些实施方式中，烟气处理装置为设置在箱体之外的用于对热失控烟气进行点燃处理的点火单元；或烟气处理装置为设置在箱体内或箱体外用于对热失控烟气进行吸附处理的吸附单元；或烟气处理装置为设置在箱体内或箱体外用于对热失控烟气进行冷却处理的冷却单元。

在一些实施方式中，烟气处理装置包括冷却单元和吸附单元；冷却单元和吸附单元设置在箱体内或箱体外，设置在箱体外时吸附单元和冷却单元可位于集成柜110中；冷却单元的烟气输入端通过泄压总管与每个共享管路组件连通，冷却单元的烟气输出端与吸附单元连通。

在一些实施方式中，烟气处理装置为在设置在箱体内或箱体外的冷却单元，设置在箱体外时冷却单元可位于集成柜110中，以及设置在箱体外的点火单元；冷却单元的烟气输入端通过泄压总管与每个共享管路组件连通，冷却单元的烟气输出端与点火单元连接。

在一些实施方式中，烟气处理装置为设置在箱体内或箱体外的吸附单元，以及设置在箱体外的点火单元，设置在箱体外时吸附单元可位于集成柜110中吸附单元的烟气输入端通过泄压总管与每个电池组上的共享管路组件连通，吸附单元的烟气输出端与点火单元连接。

在一些实施方式中，烟气处理装置包括冷却单元、吸附单元以及点火单元；冷却单元和吸附单元设置在箱体内或箱体外，设置在箱体外时吸附单元和冷却单元可位于集成柜110中；点火单元设置在箱体外；冷却单元的烟气输入端通过泄压总管与每个电池组上的共享管路组件连通，冷却单元的烟气输出端与吸附单元的烟气入口端连接，吸附单元的烟气出口端与点火单元连接。

以下对吸附单元、冷却单元、点火单元的具体结构及连接关系进行详细描述。

如图11a和图11b所示，为烟气处理装置的结构示意图，该烟气处理装置包括与各个电池组200连接的排烟管、设置于集成柜110中的冷却单元、吸附单元，以及位于箱体外的点火单元940。

排烟管包括多个一级泄压管912和二级泄压管913，一级泄压管912的数量与电池组200的数量一致，一级泄压管912的一端与电池组200的泄爆组件415一一对应连接，一级泄压管912另一端均与二级泄压管913连接，二级泄压管913的数量根据固定架101的层数变化，亦可以根据实际需求另作设置。例如，箱体100内设置有六十个电池组200，箱体100的固定架101设置有六层，固定架101每一层放置十个电池组200，根据层数设置六根二级泄压管913，每一层内与电池组200的泄爆组件415连接的十个一级泄压管912均与本层内设置的同一个二级泄压管913连接，再将六个二级泄压管913的汇总至泄压总管914中，泄压总管914管径可优选设置成比各个二级泄压管913的管径稍大，泄压总管914与处理烟气的单元连接。或者，每一列电池组200之间设置一根二级泄压管913，再将多个二级泄压管913汇总至泄压总管914中；或者，六十个方形电池300的一级泄压管912全部与同一个二级泄压管913连接，二级泄压管913与处理烟气的单元连接。

吸附单元包括N个依次串接的吸附罐921,其中，当烟气处理装置不设置冷却单元时，第一个吸附罐921的进口与泄压总管914或者二级泄压管913连通，每个吸附罐921内填充有吸附介质，以吸附热失控烟气。有毒有害物质被吸附后，第N个吸附罐921设置一根引出热失控烟气的管路至箱体100外，将剩余气体排放至箱体100外，或者连接点火单元940将其点燃。N个吸附罐921之间通过软管串联，使其能够自由的根据不同箱体100的设计进行排布。设置多个吸附罐921，可以拉长热失控烟气过滤吸附的行程，有助于更加彻底的吸附热失控烟气。为提高罐体的耐压性，吸附罐921具体可采用圆形桶体制作，该圆形桶体的两端可通过圆形端盖进行密封，圆形端盖可通过法兰与圆形桶体连接，或者，圆形端盖可焊接在圆形桶体的两端。吸附罐将烟气进口设置在吸附罐921的顶端，将出口设置在吸附罐921的底端。

如图11c所示，为本实施例吸附罐的结构示意图，吸附罐921内设置有两个多孔板9211，多孔板9211通过两端设有螺纹的连接杆9212轴向连接，即连接杆9212的两端分别穿过多孔板9211，并通过螺母固定,相邻的两个多孔板9211与吸附罐921内壁形成吸附腔，吸附介质填充在吸附腔内，吸附介质优选采用吸附性能较好和成本较低的活性炭、沸石分子筛或氧化铝等。

烟气处理装置设置点火单元940时，优选同步设置触发单元930，用于触发启动点火单元940；点火单元940设置在箱体100外，当烟气处理装置不设置冷却单元和吸附单元时，泄压总管直接与点火单元连接，当烟气处理装置设置吸附单元时，点火单元与第N个吸附罐921的出口连接，热失控烟气通过N个吸附罐921后排放至箱体100外，并由点火单元940将其点燃进行无害化处理，减少环境污染；当烟气处理装置设置冷却单元和吸附单元时，点火单元的连接方式与仅设置吸附单元时的连接方式相同，当烟气处理装置设置冷却单元而不设置吸附单元时，点火单元940与冷却单元的出口连接。

触发单元930可为不同结构的传感器，根据不同需求设置在二级泄压管913内或泄压总管914内，在方形电池300发生热失控时对温度、压力或气体体积分数等参数进行实时检测，当超过设定阈值时即发出信号，该信号可为电信号或机械信号等。具体的，上述传感器可为压力传感器、气体传感器或温度传感器中的至少一种，压力传感器、气体传感器和温度传感器具体可设置在排气管或电池壳体上。压力传感器具体可为磁力开关等。

为保证热失控烟气的燃烧效果，可设置不同数量的点火单元940，防止某一个点火单元940失效或发生故障时，无法完成热失控烟气的点燃处理。点火单元940具体包括排气管941和固定在排气管941顶端的点火器942，排气管941的进口与烟气处理装置的出口连通，点火器942设置在排气管941的出口端，用于点燃排气管941排出的热失控烟气。上述排气管941上还可设置阻火器943，该阻火器943防止火焰向下传输，具体可为单向阀或管道阻火器等，管道阻火器内设置有被压实的滤网。此外，还可在排气管941的顶端设置防雨盖944，防止外部的杂质或水汽进入排气管941堵塞通道。点火器942可采用现有的电弧式点火器或电阻丝点火器等，电弧式点火器具体可采用脉冲点火器，点火器的供电方式可根据现场环境采用干电池或交流电。具体的，任意方形电池300发生热失控时，热失控烟气到达排气管941中，触发单元930探测到排气管941内有热失控烟气时反馈信号至点火器942，点火器942启动并引燃残余的热失控烟气。

在热失控烟气通过吸附单元前，设置冷却单元为温度较高的热失控烟气降温，避免高温烟气损伤吸附单元，或吸附处理不充分时，在点火单元940中点燃的过程中残留的电解液导致点燃火焰过大损坏点火单元940的部分器件。具体的，冷却单元包括M个冷却罐951和至少一个回流罐952，M个冷却罐951和回流罐952之间通过软管连接，并依据箱体的设计需求进行排布摆放，但是回流罐952的电解液入口应低于冷却罐951的电解液出口。第一个冷却罐951与泄压总管914或二级泄压管913连接，冷却罐951和回流罐952有多个时可穿插设置，第M个冷却罐951或最后一个回流罐952与第一个吸附罐921连接。当热失控烟气进入冷却罐951后，部分固体颗粒以及气化的电解液冷凝，气液混合物进入回流罐952后其液态物质留在回流罐952中，气态物质则继续进入吸附罐921，并通过吸附罐921中的吸附介质吸附残留的液体及可燃气体，没有被吸附的气体则继续进入排气管并最终被点燃。上述回流罐952可采用任意形状的罐体，也可采用不与电解液发生反应的柔性袋结构，只要能够收集热失控烟气中的电解液小液滴即可。冷却单元与吸附单元的连接顺序可以调换，但是高温气体直接通过吸附单元不利于吸附且可能对吸附单元造成一定的损坏，因此优选先冷却后吸附的处理方式，提高烟气处理的安全性。

冷却罐951和吸附罐921内部的冷却介质和吸附介质可以部分填充或全部填充，以满足不同的使用要求。上述冷却介质可为陶瓷球、蜂窝陶瓷体、二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛中的一种。本实施例采用物理冷却的方法对热失控烟气进行降温，这类物质降温效果较好，性质稳定，不产生气体，有利于减轻后续的气体吸附压力。

在一些实施方式中，烟气处理装置还包括感应单元960；该感应单元960能够在发生热失控时发送信号给BMS，由BMS控制箱体100内的电池组200停止充放电，提高整个系统的安全性。上述感应单元960可为压力传感器、气体传感器或温度传感器中的一种。图11a中仅指示了感应单元960的安装位置之一，感应单元可设置多个，便于及时探测感应。

在一些实施方式中，为提高憋压效果，在第N个吸附罐的出口上设置压力阀(图中未示出)，压力阀关闭时，对冷却单元、吸附单元中的热失控烟气进行憋压，增加吸附效果和冷却效果，当热失控烟气的压力超过压力阀设置的阈值时，压力阀打开，热失控烟气进入点火单元940，由点火单元940点燃热失控烟气。

在一些实施例中冷却罐951为液冷罐，和电池组的温控装置500共用冷却介质，一旦探测到电池组200热失控，温控装置500将制冷后的冷却介质供给到液冷罐内，冷却热失控烟气。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (14)

1.一种储能设备，其特征在于，包括箱体、固定架、温控装置、BMS系统以及至少两个电池组；

所述固定架设置于箱体内，至少两个电池组串联连接后固定在所述固定架上；

所述电池组包括固定组件、换热组件以及若干方形电池；

固定组件将若干方形电池固定连接为一个整体，且若干方形电池并联设置；

换热组件用于实现电池组与温控装置之间的热交换；

所述温控装置设置在箱体外，用于通过所述换热组件实现对每个电池组的升温或降温；

所述BMS系统用于管理所述至少两个电池组，包括BMS主机以及与所述电池组数量相同的BMS从机，所述BMS从机分别设置在所述电池组上，所述BMS主机分别与所有BMS从机通讯连接。

2.根据权利要求1所述的储能设备，其特征在于，所述电池组还设置有两个电连接件；其中一个电连接件与该电池组上若干方形电池的所有正极柱电连接，另一个电连接件与该电池组上若干方形电池的所有负极柱连接；

一个电池组上与正极柱连接的电连接件和与之相邻的另一个电池组上与负极柱连接的电连接件连接，以使相邻两个电池组之间串联连接。

3.根据权利要求2所述的储能设备，其特征在于，所述电连接件包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与电池组上所有正极柱或负极柱电连接，所述第二连接部与相邻的另一电池组上所述电连接件的所述第二连接部电连接，以使相邻所述电池组串联连接。

4.根据权利要求3所述的储能设备，其特征在于，所述电连接件包括缓冲槽；所述缓冲槽设置在所述第一连接部靠近所述第二连接部的一侧。

5.根据权利要求1所述的储能设备，其特征在于，所述换热组件包括一级换热管；一级换热管一部分与电池组上所有正极柱或负极柱连接，另一部分与温控装置连接，且一级换热管与温控装置之间保持绝缘。

6.根据权利要求1所述的储能设备，其特征在于，所述换热组件包括一级换热管、二级换热管以及绝缘换热件；一级换热管一部分与电池组上所有正极柱或负极柱连接，一级换热管另一部分通过绝缘换热件与二级换热管一部分绝缘换热，二级换热管的另一部分与温控装置连接。

7.根据权利要求6所述的储能设备，其特征在于，所述绝缘换热件上设置有至少一个第一安装部和至少一个第二安装部；

所述第一安装部用于安装一级换热管的所述另一部分，所述第二安装部用于安装二级换热管的一部分，且所述一级换热管与第一安装部之间保持绝缘，或者，二级换热管与第二安装部之间保持绝缘，或者第一安装部和第二安装部之间保持绝缘。

8.根据权利要求7所述的储能设备，其特征在于，所述第一安装部和第二安装部为孔或槽。

9.根据权利要求5-8任一权利要求所述的储能设备，其特征在于，所述电池组上所有正极柱或负极柱上设置有通槽，所述一级换热管的一部分固定在所述通槽内，以实现与所述电池组的热交换。

10.根据权利要求5所述的储能设备，其特征在于，所述一级换热管为热管；温控装置采用TEC。

11.根据权利要求6所述的储能设备，其特征在于，所述一级换热管为热管；二级换热管为液冷管；所述温控装置包括冷暖机、散热器、循环泵和控制阀组件；所述冷暖机用于对二级换热管内的介质进行主动增温或主动降温，所述冷暖机的进液口与二级换热管的出口通过第一管路连接，所述冷暖机的出液口与二级换热管的进口通过第二管路连接；

所述散热器与第一管路或第二管路连接，用于对二级换热管内的介质进行被动降温；

所述循环泵设置在第一管路或第二管路上，用于对二级换热管内介质的流动提供动力；

所述控制阀组件设置在第一管路或第二管路上，所述控制阀组件用于控制冷暖机和散热器连通，实现介质的被动降温；或者，所述控制阀组件控制冷暖机和散热器断开，介质仅流入冷暖机内实现主动增温或主动降温。

12.根据权利要求11所述的储能设备，其特征在于，所述控制阀组件包括三通电动阀，所述三通电动阀的第一端口与冷暖机的进液口连通，第二端口与第一管路连通，第三端口与散热器的出口连通。

13.根据权利要求12所述的储能设备，其特征在于，所述控制阀组件包括第一电动阀和第二电动阀，所述第一电动阀设置在散热器的出口处，所述第二电动阀设置在第一管路上，或者，所述第一电动阀设置在散热器的进口处，所述第二电动阀设置在第二管路上。

14.根据权利要求13所述的储能设备，其特征在于，所述温控装置还包括电气控制箱，所述电气控制箱分别与冷暖机、循环泵和控制阀组件连接，用于控制冷暖机、循环泵和控制阀组件的工作状态，所述电气控制箱与所述BMS系统通讯连接。