CN219575759U - 一种浸没式储能冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种浸没式储能冷却系统及其温度控制方法，包括多个储能单元、冷却水管、制冷装置、冷却水泵、温度控制单元和数据传递通道，每个储能单元包括进口阀、至少一个电池包、出口阀、冷却液管、冷却液泵和换热器，所述制冷装置、冷却水泵和换热器通过冷却水管连接形成冷却水循环回路，多个储能单元并联设置，电池包、冷却液泵和换热器通过冷却液管连接形成冷却液循环回路，电池包内的温度传感器经数据传递通道与温度控制单元相连，温度控制单元控制冷却液泵。本实用新型将冷却液和冷却水用换热器进行隔离，所需制冷装置数量少、冷却液充注量少，不仅降低了投资成本，而且也减少了运行费用。

Description

一种浸没式储能冷却系统

技术领域

本实用新型涉及电池储能热管理技术领域，具体涉及一种浸没式储能冷却系统。

背景技术

我国电池储能热管理技术发展很快，冷却方式由空气冷却方式逐步转为液冷方式。在液冷方式中，存在液冷板和浸没式两种冷却方式。虽然浸没式冷却方式在电池储能领域的工程应用尚比较少，但具有冷却效率高、更节省空间的优势，随着该项技术的迅速发展和完善，其应用会越来越普遍，将成为电池储能领域冷却行业的主流技术。

储能领域浸没式冷却方式的现有技术是分布式热管理，即：储能电站系统包括多个储能单元，每个储能单元包含多个电池包，每个储能单元配置独立的制冷装置和温度控制单元。

随着储能项目规模不断增大，现有技术的不足显而易见：

（1）由于储能单元数量增多，整个储能系统所配置的制冷装置的台（套）数量相应增加，投资和运行成本高；

（2）在浸没式冷却系统内充注的冷却液量大，由于冷却液的市场价格很高，严重影响了浸没式冷却技术在工程项目应用的经济性。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供了一种浸没式储能冷却系统，不仅可大幅降低冷却系统的投资成本，提高浸没式冷却技术的经济性，而且还使电池温度控制过程更加简单有效。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种浸没式储能冷却系统，包括多个储能单元、冷却水管、制冷装置、冷却水泵、温度控制单元和数据传递通道，每个储能单元包括进口阀、至少一个电池包、出口阀、冷却液管、冷却液泵和换热器，所述制冷装置、冷却水泵和换热器通过冷却水管连接形成冷却水循环回路，多个储能单元的换热器以并联形式接入冷却水循环回路，每个储能单元内的电池包、冷却液泵和换热器通过冷却液管连接形成冷却液循环回路，电池包内置温度传感器，温度传感器经数据传递通道与温度控制单元相连，温度控制单元经数据传递通道与冷却液泵相连；

每个电池包的冷却液进出口分别配有进口阀和出口阀；

所述电池包的储能电芯阵列放置在箱体内并浸没在冷却液中，温度传感器数量为多只且设置在储能电芯的表面。

优选的，储能单元的进口阀和出口阀一端分别与电池包的箱体上的进液口和出液口相连，进口阀和出口阀的另一端经冷却液管分别与换热器冷却液出口和冷却液泵进口相连，冷却液泵的出口经冷却液管与换热器冷却液进口连接。

优选的，每个储能单元所含电池包的数量为多个，且各储能单元内的多个电池包并联，各储能单元的换热器的冷却水出口接制冷装置的进口，各储能单元的换热器的冷却水进口接冷却水泵的出口，制冷装置的冷却水出口接冷却水泵的冷却水进口。

优选的，冷却液选用单相氟化电子液，为了减少冷却液的充注量，换热器选用板式换热器。

优选的，所述数据传递通道为采用线缆连接方式的有线传输通道或为采用电磁连接方式的无线传输通道。

优选的，冬季环境气温较高，制冷装置选择仅制冷的冷水机组；

冬季气温较低，制冷装置选用具有制冷和加热功能的热泵机组或冷水机组+辅助加热设备。

对应冬季有防冻要求的情况，冷却水管内的冷却水选用水+乙二醇的防冻冷却水。

本实用新型的有益效果是：

（1）实施集中式提供冷源的方式，减少了制冷装置（冷源设备）的数量，提高了制冷装置的运行效率，也降低了投资和运行成本。

（2）储能单元设置换热器，将冷却液和冷却水系统隔离开，冷却液的使用量大幅减少，系统投资成本较低。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为单个电池包的结构示意图。

图3为本实用新型实施例2的结构示意图。

其中：储能单元1；进口阀11；电池包12；箱体12-1；盖板12-2；冷却液12-3；储能电芯12-4；进液口12-5；出液口12-6；温度传感器12-7；出口阀13；冷却液管14；冷却液泵15；换热器16；冷却水管2；制冷装置3；冷却水泵4；温度控制单元5；数据传递通道6。

实施方式

实施例1

参见图1和图2，本实用新型涉及一种浸没式储能冷却系统，包括储能单元1、冷却水管2、制冷装置3、冷却水泵4、温度控制单元5和数据传递通道6，所述储能单元1设有多个，每个储能单元1包括进口阀11、电池包12、出口阀13、冷却液管14、冷却液泵15和换热器16，其中储能单元1仅包含一个电池包12，所述电池包12、冷却液泵15和换热器16通过冷却液管14连接形成冷却液循环回路，电池包12的冷却液进出口分别配有进口阀11和出口阀13，制冷装置3、冷却水泵4和换热器16通过冷却水管2连接形成冷却水循环回路，多个储能单元1的换热器以并联形式接入冷却水循环回路。所述电池包12包括箱体12-1、盖板12-2、若干储能电芯12-4、温度传感器12-7、冷却液12-3、进液口12-5和出液口12-6，储能电芯12-4阵列放置在箱体12-1内并浸没在冷却液12-3中，温度传感器12-7数量为多只且设置在储能电芯12-4的表面；温度传感器12-7经数据传递通道6与温度控制单元5相连，温度控制单元5经数据传递通道6与冷却液泵15相连。

储能单元1的进口阀11和出口阀13一端分别与箱体12-1上的进液口12-5和出液口12-6相连，进口阀11和出口阀13的另一端经冷却液管14分别与换热器16冷却液出口和冷却液泵15进口相连，冷却液泵15的出口经冷却液管14与换热器16冷却液进口连接。

多个储能单元1与制冷装置3和冷却水泵4的连接为并联方式，即：各储能单元1的换热器16的冷却水出口接制冷装置3的进口、各储能单元1的换热器16的冷却水进口接冷却水泵4的出口、制冷装置3的冷却水出口接冷却水泵4的冷却水进口。

数据传递通道6为采用线缆连接方式的有线传输通道或为采用电磁连接方式的无线传输通道。

冷却液12-3选用绝缘性能好、不可燃的单相氟化电子液；目前这种氟化液市场价格较高，为了减少冷却液12-3的充注量，本实例的换热器16优先选用板式换热器。

制冷装置3根据储能项目当地的气候特点进行设备选择：如果冬季环境气温较高，选择仅制冷的冷水机组；若冬季气温较低，可选用具有制冷和加热功能的热泵机组或冷水机组+辅助加热设备。对应冬季有防冻要求的情况，冷却水管2内的冷却水选用水+乙二醇的防冻冷却水，否则选用软水即可。

一种浸没式储能冷却系统的温度控制方法，其操作方法和步骤如下：

步骤一、启动制冷装置3和冷却水泵4，使冷却水经各储能单元1的换热器形成循环，制冷装置3按温度目标值控制冷却水温度，采用冷却水泵4驱动提供冷却水，形成稳定的冷（或热）源；

步骤二、各电池包12内储能电芯12-4表面的温度传感器12-7检测温度数据，检测的温度数据经数据传递通道6传递到温度控制单元5；

步骤三、温度控制单元5对各储能单元1的温度数据进行控制运算处理，计算出每个电池包12的储能电芯12-4表面的最高温度、最低温度和平均温度，并对这些检测值进行计算，与设定的目标值进行比较和判断，向冷却液泵16发出动作指令；

动作指令包括启动、停止指令，或者是增加转速、降低转速指令；如果储能电芯12-4温度偏离了（超过）高温度目标值，冷却液泵15就得到了启动或增速指令，冷却液开始循环或增大循环流量，冷却液与冷却水的换热得到启动或换热量加大，直至检测温度值达到低温度目标值；反之，如果储能电芯12-4的温度达到了（或低于）低目标值，冷却液泵15就会得到停止或降速指令，冷却液与冷却水的换热就停止或换热量减少。

步骤四、冷却液泵15执行来自温度控制单元5的动作指令，冷却液的循环量随冷却液泵15状态参数变化同时发生改变；

步骤五、各储能单元的冷却液与循环的冷却水在换热器16进行热交换，而且换热量随冷却液循环量变化而改变，通过控制冷却液泵的状态达到控制储能电芯表面温度的目的。

实施例2

参见图3，一种浸没式储能冷却系统，包括多个储能单元1、冷却水管2、制冷装置3、冷却水泵4、温度控制单元5和数据传递通道6；储能单元1包括进口阀11、电池包12、出口阀13、冷却液管14、冷却液泵15和换热器16；每个储能单元1所含电池包12的数量为多个，且各储能单元1内的多个电池包12并联，每个电池包12的冷却液进出口分别配有进口阀11和出口阀13；即：各电池包12的进液口12-5经进口阀11和冷却液管14与换热器16的冷却液出口相连，各电池包12的出液口12-6经出口阀13和冷却液管14与冷却液泵15的进口相连，冷却液泵15的出口与换热器16的冷却液进口相连。

除每个储能单元1所含电池包12的数量不同以外，实施例2浸没式储能冷却系统与实施例1其它部分和特征相同。

实施例2浸没式储能冷却系统的温度控制方法与上述实施例1的温度控制方法相同。

除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种浸没式储能冷却系统，其特征在于：包括多个储能单元、冷却水管、制冷装置、冷却水泵、温度控制单元和数据传递通道，每个储能单元包括进口阀、至少一个电池包、出口阀、冷却液管、冷却液泵和换热器，所述制冷装置、冷却水泵和换热器通过冷却水管连接形成冷却水循环回路，多个储能单元的换热器以并联形式接入冷却水循环回路，每个储能单元内的电池包、冷却液泵和换热器通过冷却液管连接形成冷却液循环回路，电池包内置温度传感器，温度传感器经数据传递通道与温度控制单元相连，温度控制单元经数据传递通道与冷却液泵相连；

每个电池包的冷却液进出口分别配有进口阀和出口阀；

所述电池包的储能电芯阵列放置在箱体内并浸没在冷却液中，温度传感器数量为多只且设置在储能电芯的表面。

2.根据权利要求1所述的一种浸没式储能冷却系统，其特征在于：储能单元的进口阀和出口阀一端分别与电池包的箱体上的进液口和出液口相连，进口阀和出口阀的另一端经冷却液管分别与换热器冷却液出口和冷却液泵进口相连，冷却液泵的出口经冷却液管与换热器冷却液进口连接。

3.根据权利要求1所述的一种浸没式储能冷却系统，其特征在于：每个储能单元所含电池包的数量为多个，且各储能单元内的多个电池包并联，各储能单元的换热器的冷却水出口接制冷装置的进口，各储能单元的换热器的冷却水进口接冷却水泵的出口，制冷装置的冷却水出口接冷却水泵的冷却水进口。

4.根据权利要求1所述的一种浸没式储能冷却系统，其特征在于：冷却液选用单相氟化电子液，为了减少冷却液的充注量，换热器选用板式换热器。

5.根据权利要求1所述的一种浸没式储能冷却系统，其特征在于：所述数据传递通道为采用线缆连接方式的有线传输通道或为采用电磁连接方式的无线传输通道。

6.根据权利要求1所述的一种浸没式储能冷却系统，其特征在于：冬季环境气温较高，制冷装置选择仅制冷的冷水机组；

冬季气温较低，制冷装置选用具有制冷和加热功能的热泵机组或冷水机组+辅助加热设备。

7.根据权利要求1所述的一种浸没式储能冷却系统，其特征在于：对应冬季有防冻要求的情况，冷却水管内的冷却水选用水+乙二醇的防冻冷却水。