CN219458752U - 集成式液冷储能电池柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种集成式液冷储能电池柜，在本实用新型的实施例中，集成式液冷储能电池柜中集成有储能变流器和不间断电源，利用不间断电源在断电情况下自启动给集成式液冷储能电池柜提供电力，且利用储能变流器进行交直流变换，保证集成式液冷储能电池柜在断电情况下也可以使用。

Description

集成式液冷储能电池柜

技术领域

本实用新型涉及储能电池技术领域，具体涉及一种集成式液冷储能电池柜。

背景技术

电池液冷技术在储能领域运用日趋成熟，随着储能的市场布局，储能系统被运用于多种使用场景。电力储能多采用20尺或40尺的标准集装箱储能系统，这种台式集装箱储能系统占地面积大，不利于在较小空间的使用。且目前市面上常见的集成式储能装置依赖外部电源驱动，无法在断电情况下使用，无法保证电力储能装置的安全和长时间使用。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供了一种集成式液冷储能电池柜，可以改善现有技术中电力储能装置依赖外部电源，无法在断电情况下使用的技术问题。

本实用新型的实施例提供了一种集成式液冷储能电池柜，所述集成式液冷储能电池柜包括：电气仓和电池仓；

所述电池仓中集成有电池模块、电池管理模块；

所述电气仓中集成有液冷管理模块、储能变流器、高压箱和不间断电源；

其中，所述不间断电源用于断电情况下自启动给所述集成式液冷储能电池柜提供电源驱动；所述储能变流器用于将所述不间断电源提供的电源驱动转变为交流电。

在一实施例中，所述液冷管理系统包括液冷机组、液冷一级管道、液冷二级管道和液冷三级管道，所述液冷一级管道连通于所述液冷机组；

所述液冷一级管道设置在所述集成式液冷储能电池柜的容纳空间的顶部，并从所述电气仓穿入所述电池仓；

所述液冷二级管道分布在所述电池仓的容纳空间的两侧且与所述液冷三级管道连接，并形成多个液冷电池包容纳空间。

在一实施例中，所述电池模块包括多个液冷电池包，多个所述液冷电池分别放置在多个所述液冷电池包容纳空间内部。

在一实施例中，所述液冷机组安装在所述电气仓内部为所述电池模块提供冷源及冷却液循环动力；所述液冷机组还包括为所述电池模块提供热源的加热器。

在一实施例中，所述电池仓内还集成有消防系统，所述消防系统包括空间级气溶胶消防模块和单箱级内喷消防模块。

在一实施例中，所述空间级气溶胶消防模块包括灭火药剂和消防水，用于在所述集成式液冷储能电池柜出现火情时进行全覆盖灭火。

在一实施例中，所述单箱级内喷消防模块围绕所述电池模块设置，以单独对着火的电池模块进行灭火。

在一实施例中，所述集成式液冷储能电池柜还包括内部框架结构和外壳，所述内部框架结构包括两个容纳空间，所述电池仓和所述电气仓分别设置在所述内部框架结构的两个容纳空间内部；所述外壳设置在所述内部框架结构外部以支撑所述内部框架结构。

在一实施例中，所述不间断电源集成在所述高压箱内部，所述不间断电源用于在所述高压箱断电时自启动给所述高压箱提供电源驱动。

在一实施例中，所述高压箱还包括参数采集模块、电池检测模块、异常告警模块和温度检测模块。

本实用新型的实施例的有益效果：

在本实用新型的实施例中，集成式液冷储能电池柜中集成有储能变流器和不间断电源，利用不间断电源在断电情况下自启动给集成式液冷储能电池柜提供电力，且利用储能变流器进行交直流变换，保证集成式液冷储能电池柜在断电情况下也可以使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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。

图1为本实用新型的实施例提供的集成式液冷储能电池柜的立体结构示意图；

图2为本实用新型的实施例提供的电池仓的立体结构示意图；

图3为本实用新型的实施例提供的电气仓的立体结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。

如图1所示，为本实用新型的实施例提供的集成式液冷储能电池柜的立体结构示意图。在图1所示的实施例中，集成式液冷储能电池柜包括内部框架结构10和外壳20，内部框架结构10主要分为两个容纳空间101和102。而外壳20设置在内部框架结构10外部且包围整个内部框架结构10，外壳20主要用于支撑内部框架结构10。由于内部框架结构10中的容纳空间的具体结构并不影响外壳20的结构，因此在实际制备内部框架结构10和外壳20时，通常将内部框架结构10和外壳20分开制备，只需要使得内部框架结构10可外壳20的尺寸匹配，装配时将外壳20与内部框架结构10贴紧即可。

在图1所示的实施例中，内部框架结构10中设置容纳空间用于装载集成式液冷储能电池柜中的电池模块、消防模块等结构；在固定电池模块、消防模块的同时也起到一定的承重作用。而外壳20通常需要喷涂防护层，避免长期使用对外壳20造成损坏或腐蚀。其中，防护层的材料可以根据实际需求选择，本实用新型中不做限定。同时在外壳20内部靠近内部框架结构10的一侧还可以设置保温缓冲层；即在外壳20和内部框架结构10之间还可以设置一层保温缓冲层。设置的保温缓冲层，在减少集成式液冷储能电池柜内外热交换实现保温的同时；还可以起到缓冲防震的作用，避免内部框架结构10和外壳20由于外力等原因发生碰撞造成损坏。

请参考图1，内部框架结构10和外壳20通常制备为长方体结构，且外壳20上通过螺钉等设置可开合的一面以便打开后放置内部框架结构10。同时，外壳20上与地面接触的一侧上还可以设置加强梁(图中未示出)，用于增加外壳整体的稳定性。本实用新型中的加强梁的具体结构可以根据实际需求设置，此处不做限定。

在一个具体实施例中，内部框架结构10和外壳20均可以利用铝合金等材料，并利用钣金工艺制备得到。且外壳20包括可开合的一面，还需要在该面上设置防盗装置如防盗锁等。

而内部框架结构10中设置有两个容纳空间101和102，两个容纳空间分别为集成式液冷储能电池柜的电气仓和电池仓；参考图1，以图1中左侧容纳空间101为电池仓、右侧容纳空间102为电气仓为例。在图1中，电池仓中集成有电池模块30、电池管理模块、消防系统、照明模块和水浸监测模块；电气仓中集成有液冷管理系统40、储能变流器、高压箱50和不间断电源。

请参考图1，在图1所示的实施例中，电池模块30实际上包括多个液冷电池包301；因为液冷电池包的能量密度高、充放电速度快，适用于环境温度变化较大的场景，因此得到的广泛使用。且本实用新型中的液冷管理系统40和电池模块30中的多个液冷电池包301高度集成，这样的结构安装方便且占地面积小，从而得到广泛使用。

本实用新型中的液冷管理系统40主要可以包括液冷机组401、液冷一级管道402、液冷二级管道403和液冷三级管道404。其中，液冷机组401集成在电气仓内部且靠近电气仓的容纳空间的上部设置；而液冷一级管道402连通于液冷机组401。本实用新型中的液冷机组401主要为集成式液冷储能电池柜提供冷源以及冷却液循环动力。与风冷技术通过风扇和压缩制冷不同，液冷技术是利用工作流体作为热量传输的媒介，将热量由热区传递到远处再进行冷却。由于液体比空气的比热容高，散热速度也远远快过空气，因此液冷的制冷效率远高于风冷。本实用新型则是将液冷管理系统和电池模块集成，以快速带走集成式液冷储能电池柜工作过程中产生的热量。

由于液冷技术的制热原理主要是液体加热或冷却的过程中，吸收或挥发热量；因此液冷管理系统需要提供冷源如水，还需要提供冷却液循环动力，即控制冷却液循环流动吸热或散热。而本实用新型中的液冷管理系统不仅包括提供冷源和循环动力的液冷机组，还包括冷却液流动的管道。

具体地，本实用新型中的液冷管理系统40还包括有液冷一级管道402、液冷二级管道403和液冷三级管道404。由于集成式液冷储能电池柜的热量主要是电池模块30使用过程中产生的，因此液冷一级管道402、液冷二级管道403和液冷三级管道404主要围绕电池模块30设置，以及时带走电池模块30产生的热量。

请参考图1，本实用新型中的液冷一级管道402设置在集成式液冷储能电池柜的容纳空间的顶部，即设置在容纳空间101和容纳空间102的顶部。由于冷空气下沉，热空气上升，因此需要将管道设置在整个集成式液冷储能电池柜的顶部，便于空气对流进行散热。且液冷一级管道402包括位于电气仓的部分和位于电池仓的部分；这是因为液冷机组401设置在电气仓内，而电池模块30设置在电池仓内；液冷机组需要通过管道与电池模块30接触以对电池模块30进行散热。因此液冷一级管道402需要从电气仓穿入电池仓，并与电池仓中的其他管道连接。

而液冷二级管道403和液冷三级管道404则设置在电池仓内，这是因为电池柜的热量主要是电池模块30产生的，因此需要尽快带走电池模块30产生的热量。具体地，由于电池模块30包括多个液冷电池包301，因此液冷二级管道403和液冷三级管道404实际上是组合形成多个液冷电池包容纳空间；电池模块30中的多个液冷电池包301分别设置在多个液冷电池包容纳空间内。

请参考图2，为本实用新型的实施例提供的电池仓的立体结构示意图。在图2所示的电池仓中，电池仓的顶部包括部分液冷一级管道402；液冷二级管道403则分布在电池仓的容纳空间的两侧且与液冷三级管道404连接。液冷三级管道404主要沿着水平方向设置，液冷二级管道403与液冷三级管道404垂直设置，以此形成多个液冷电池包容纳空间以容纳多个液冷电池包301。如图2所示，多个液冷电池包容纳空间形成类似抽屉的结构，多个液冷电池包301集成在多个液冷电池包容纳空间内部。

在本实用新型的实施例中，电池模块30中还包括液冷电池包液冷板。其中，液冷电池包液冷板主要用于放置液冷电池包301；而液冷三级管道404主要围绕液冷电池包液冷板设置。为了进一步提高散热效率，液冷电池包液冷板可以由导热金属制备得到；如铝合金等材料。利用铝合金制备得到的液冷电池包液冷板重量较轻，制备简单且成本低廉。

本实用新型中提供的电池仓中还集成有散热管网(图中未示出)，多个液冷电池包液冷板通过液冷二级管道403和液冷三级管道404并联设置在散热管网上。本实用新型中的散热管网在散热的同时也可以固定多个液冷电池包。本实用新型中的液冷一级管道402、液冷二级管道403和液冷三级管道404的尺寸大小及材料可以根据实际需求设置，此处不做任何限定。

需要说明的是，本实用新型中的液冷机组401中不仅包括冷源以帮助集成式液冷储能电池柜散发热量，还包括为集成式液冷储能电池柜主要是电池模块提供热源的加热器；以保证集成式液冷储能电池柜在低温环境下也可以正常工作，从而保证集成式液冷储能电池柜适用于不同地区的不同使用环境。

如图3所示，为本实用新型的实施例提供的电气仓的立体结构示意图。在图3所示的实施例中，电池仓中集成有液冷管理系统40、储能变流器、高压箱50和不间断电源。其中，高压箱50设置在电池仓中靠近下方的位置，而液冷管理系统40中的液冷机组401设置在高压箱50的上方。这是因为液冷散热依靠冷却液的蒸发，此时热空气会上升达到电池仓的顶部；若是将液冷机组401设置在电池仓中靠近下方的位置，则会导致液冷一级管道402过长，且会对电池仓中集成的其他功能模块的位置造成影响。因此通常将高压箱50设置在电池仓的下方，而液冷机组401和与之相接的管道设置在电池仓的上方；这样不仅可以节省管道的长度，也更利于集成式液冷储能电池柜中其他功能模块的位置排布。

同时，不间断电源和储能变流器均集成在高压箱50内部；其中，高压箱50中集成有各类高压元器件，主要用于集成式液冷储能电池柜的动力电能的传输，并随时检测整个集成式液冷储能电池柜的绝缘故障、断路故障、接地故障及高压故障等。高压箱中还集成有不间断电源(Uninterruptible Power Supply，UPS)和储能电流器(Power ConversionSystem，PCS)；不间断电源主要是在集成式液冷储能电池柜断电的情况下自启动，给集成式液冷储能电池柜提供电力驱动，无需依赖外部电源。而储能电流器则是在集成式液冷储能电池柜充电时，将外部电源逆变为直流电以进行充电；以及在放电时，将直流电转换为交流电；即储能电流器主要用于交直流转换。

本实用新型提供的高压箱50中除了集成有不间断电源和储能变流器外，还集成有参数采集模块、电池检测模块、异常告警模块和温度检测模块等。其中，参数采集模块主要用于采集高压箱50的电压、电流、温度等系统参数。而电池检测模块主要用于计算高压箱50的荷电状态、监测高压箱50的电池状态、并对高压箱50中的各种状态进行实时估算和自动校准等。

而异常告警模块则是监测高压箱50的异常情况，并在出现异常时发出告警并启动诸如限电或断电之类的保护。而温度检测模块则是实时监测高压箱50的温度，以在温度超过设定的温度阈值时，自动开启液冷管理系统40，对集成式液冷储能电池柜进行散热或加热。

需要说明的是，本实用新型提供的集成式液冷储能电池柜还包括消防系统，以保证整个集成式液冷储能电池柜的安全性。具体地，消防系统可以包括空间级气溶胶消防模块和单箱级内喷消防系统。其中，空间级气溶胶消防模块包括设置在集成式液冷储能电池柜中的消防管道，以及在消防管道中流动的灭火药剂和消防水。当然空间级气溶胶消防模块中的消防管道上还包括多个喷嘴，以在出现火情时喷出灭火药剂和消防水进行灭火。

其中，空间级气溶胶消防模块还包括分布在整个集成式液冷储能电池柜中的温度探测器和烟雾探测器，以监测整个集成式液冷储能电池柜中的温度变化和气体变化。当火势蔓延出集成式液冷纯储能电池柜的情况下，空间级气溶胶消防模块会进行对整个集成式液冷储能电池柜进行全覆盖灭火。

需要说明的是，本实用新型提供的空间级气溶胶消防模块是对整个集成式液冷储能电池柜进行灭火，因此空间级气溶胶消防模块中的消防管道分布在整个集成式液冷储能电池柜中。而消防系统还包括单箱级内喷消防模块，单箱级内喷消防模块设置在电池仓内，主要是对电池仓中的电池模块单独进行灭火处理。

其中，单箱级内喷消防模块包括分布在电池仓内的消防管道，以及多个喷嘴。且由于单箱级内喷消防模块是对单个液冷电池包进行单独灭火，因此每个液冷电池包容纳空间内均设置有温度传感器和烟雾探测器，以分别检测每一个电池容纳空间内部的温度变化和气体变化。通过判断电池仓内部的温度，以及分析电池仓使用过程中的气体变化综合判断液冷电池包是否出现火情。当单个液冷电池包出现火情时，可以利用喷嘴对着火的单个液冷电池包进行精准灭火，不对电池模块30中的其他液冷电池包产生影响。

在本实用新型的实施例中，可以利用全氟己酮等材料作为单箱级内喷消防模块中的灭火剂，避免其他材料的灭火剂对液冷电池包造成损坏。

需要说明的是，虽然空间级气溶胶消防模块和单箱级内喷消防模块均包括温度探测器和烟雾探测器，但空间级气溶胶消防模块的温度探测器和烟雾探测器是监测整个集成式液冷储能电池柜的；而单箱级内喷消防模块的温度探测器和烟雾探测器则是单独监测每一个液冷电池包容纳空间中的单个液冷电池包的。

本实用新型提供的集成式液冷储能电池柜还包括照明模块和水浸监测模块。其中，照明模块可以为LED灯主要提供照明；而水浸检测模块则主要用于检测集成式液冷储能电池柜是否发生漏水，若是发现漏水则及时发出警报，避免漏水对集成式液冷储能电池柜造成损坏。

在本实用新型中，电池仓和电气仓共用一套液冷系统，可以有效提高整个液冷管理系统的利用率；且避免设置更多的功能模块影响集成式液冷储能电池柜的整体体积大小。且本实用新型提供的单个集成式液冷储能电池柜，在实际上使用时，还可以将多个集成式液冷储能电池柜并联使用，以得到更大的电压。

注意，上述仅为对本实用新型的较佳实施例及所运行技术原理。本领域技术人员可理解的是，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型的构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求的范围决定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指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“第一位置”、“第二位置”为不同的位置。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”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，也可以是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。

以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种集成式液冷储能电池柜，其特征在于，所述集成式液冷储能电池柜包括：电气仓和电池仓；

所述电池仓中集成有电池模块、电池管理模块；

所述电气仓中集成有液冷管理系统、储能变流器、高压箱和不间断电源；

其中，所述不间断电源用于断电情况下自启动给所述集成式液冷储能电池柜提供电源驱动；所述储能变流器用于将所述不间断电源提供的电源驱动转变为交流电。

2.根据权利要求1所述的集成式液冷储能电池柜，其特征在于，所述液冷管理系统包括液冷机组、液冷一级管道、液冷二级管道和液冷三级管道，所述液冷一级管道连通于所述液冷机组；

所述液冷一级管道设置在所述集成式液冷储能电池柜的容纳空间的顶部，并从所述电气仓穿入所述电池仓；

所述液冷二级管道分布在所述电池仓的容纳空间的两侧且与所述液冷三级管道连接，并形成多个液冷电池包容纳空间。

3.根据权利要求2所述的集成式液冷储能电池柜，其特征在于，所述电池模块包括多个液冷电池包，多个所述液冷电池分别放置在多个所述液冷电池包容纳空间内部。

4.根据权利要求2所述的集成式液冷储能电池柜，其特征在于，所述液冷机组安装在所述电气仓内部为所述电池模块提供冷源及冷却液循环动力；所述液冷机组还包括为所述电池模块提供热源的加热器。

5.根据权利要求1所述的集成式液冷储能电池柜，其特征在于，所述电池仓内还集成有消防系统，所述消防系统包括空间级气溶胶消防模块和单箱级内喷消防模块。

6.根据权利要求5所述的集成式液冷储能电池柜，其特征在于，所述空间级气溶胶消防模块包括灭火药剂和消防水，用于在所述集成式液冷储能电池柜出现火情时进行全覆盖灭火。

7.根据权利要求5所述的集成式液冷储能电池柜，其特征在于，所述单箱级内喷消防模块围绕所述电池模块设置，以单独对着火的电池模块进行灭火。

8.根据权利要求1所述的集成式液冷储能电池柜，其特征在于，所述集成式液冷储能电池柜还包括内部框架结构和外壳，所述内部框架结构包括两个容纳空间，所述电池仓和所述电气仓分别设置在所述内部框架结构的两个容纳空间内部；所述外壳设置在所述内部框架结构外部以支撑所述内部框架结构。

9.根据权利要求1所述的集成式液冷储能电池柜，其特征在于，所述不间断电源集成在所述高压箱内部，所述不间断电源用于在所述高压箱断电时自启动给所述高压箱提供电源驱动。

10.根据权利要求1所述的集成式液冷储能电池柜，其特征在于，所述高压箱还包括参数采集模块、电池检测模块、异常告警模块和温度检测模块。