CN219658806U - 一种浸没式液冷电池箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及浸没式液冷技术领域，更具体地，涉及一种浸没式液冷电池箱。本实用新型的目的在于解决浸没式液冷电池箱体内部电池模组间热交换水平不均的问题，具体包括密封箱体以及设置在密封箱体内部的电池模组，电池模组沿竖直方向设置在若干层级上，密封箱体内部还设有冷却液进液管路和冷却液回液管路，进液管路包括若干第二进液管，所回液管路包括若干第二回液管，第二进液管与第二回液管均沿竖直方向设置且相对设于多组电池模组的前后两侧，每根第二进液管的竖直方向上均开设有多个分进液口，每根第二回液管的竖直方向上均开设有多个分回液口，多个分进液口和多个分回液口分别对应不同层级的电池模组。

Description

一种浸没式液冷电池箱

技术领域

本实用新型涉及浸没式液冷技术领域，更具体地，涉及一种浸没式液冷电池箱。

背景技术

浸没式液冷技术通过将发热电池或其他电源器件直接浸没在冷却液中，使冷却液快速吸收发热器件的热量并经由一定的换热通道达到快速降温的目的，相对传统的风冷方式，浸没式液冷技术显著提高降温效率，且节约空间，一经推出便广受欢迎。

现有的浸没式液冷储能系统通常将电池模组安装在箱体中作为一个储能单元，箱体内部充满冷却液，电池模组完全浸没在冷却液中，电池模组间通常采用多层次排列方式，且相邻层的电池模组以及同层的不同电池模组间均保持一定间距，以确保冷却液充分流经所有电池模组的表面。箱体上开设有冷却液的进液口和回液口，外部的低温冷却液通过进液口流入电池箱内部与发热电池模组进行换热后通过回液口流出电池箱，形成冷却液冷热循环管路。现有的浸没式液冷电池在使用过程中，通常仅通过控制进液量和出液量确保箱体内的冷却液始终完全浸没所有电池模组，然而，实际工作时，冷却液从进液口流入箱体内后，首先与最先接触的电池模组交换热量，此时，箱体内的冷却液局部升温，升温后的液体密度变低往电池箱上层聚集，导致电池箱内的冷却液整体出现上层热下层冷的现象，不同电池模组与冷却液之间的热交换水平不均一，容易出现局部热点的不良现象。

有鉴于此，有必要对现有的浸没式液冷电池箱进行改进，以克服以上提及的诸多问题。

实用新型内容

本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种浸没式液冷电池箱，用于解决现有浸没式液冷电池箱体内部电池模组间热交换水平不均一、容易出现局部热点的问题。

为实现以上目的，本实用新型采取的技术方案是，提供一种浸没式液冷电池箱，包括密封箱体以及设置在密封箱体内部的多组电池模组，多组所述电池模组沿竖直方向设置在若干层级上，所述密封箱体内部还设有冷却液进液管路和冷却液回液管路，所述冷却液进液管路包括若干第二进液管，所述冷却液回液管路包括若干第二回液管，若干所述第二进液管与若干所述第二回液管均沿竖直方向设置且相对设于多组所述电池模组的前后两侧，其中，每根所述第二进液管的竖直方向上均开设有多个分进液口，每根所述第二回液管的竖直方向上均开设有多个分回液口，多个所述分进液口和多个所述分回液口分别对应不同层级的所述电池模组。

本方案中，制冷系统输出的低温冷却液通过进液管路导入到第二进液管中，再通过多个分进液口将低温冷却液输送到不同层级上的电池模组所对应高度的冷却液中，以使低温冷却液同步与箱体内不同高度的冷却液进行热交换，经热交换后的冷却液又通过多个分回液口基本同步经回液管路回流至制冷系统。由于多个分进液口和多个分回液口之间相对设置且分别对应不同层级的电池模组，因此，每一层级上的电池模组表面均形成冷却液流道，每层电池模组对应的冷却液流道基本实现同步循环换热，如此，箱体内部的冷却液整体处于平衡的温度，以使浸没于冷却液中的所有电池模组之间换热水平相同，避免箱体内出现局部热点的不良现象。

可选地，多组所述电池模组还在水平方向上设置成若干纵列，若干所述第二进液管和若干所述第二回液管均还分别对应设置在不同纵列的所述电池模组两侧。

本方案通过在纵列的电池模组两侧对应设置第二进液管和第二回液管，该第二进液管和第二回液管同样对应不同层级的电池模组设置分进液口和分回液口，以使所有电池模组表面上均对应形成上述的冷却液流道，从而使不同电池模组热交换水平趋于一致。

可选地，相邻层级的所述电池模组之间以及电池模组和密封箱体内部上下表面之间均具有一定间隔，多个所述分进液口和多个所述分回液口均对应所述间隔设置。

通过该间隔设置使冷却液充分覆盖在所有电池模组的表面上，同时，分进液口、分回液口以及对应的间隔便于在各电池模组表面形成上述的冷却液流道，提高处于不同高度冷却液的流动性。

可选地，所述密封箱体上设有主进液口以及主回液口，所述冷却液进液管路还包括第一进液管，所述冷却液回液管路还包括第一回液管，所述主进液口接通第一进液管，所述主回液口接通第一回液管，若干所述第二进液管并联接通所述第一进液管，若干所述第二回液管并联接通所述第一回液管。

通过在进液口上接入外循环冷却液系统，低温冷却液通入第一进液管后再通过该并联设计同步输入若干第二进液管，第二进液管进一步通过各个分进液口将低温冷却液注入不同层级的电池模组对应的冷却液中，经充分换热后，升温后的冷却液又通过分回液口汇流到第二回液管中，并再次通过并联接通的结构使冷却液同步流入第一回液管后回流至外循环冷却液系统，如此，箱体内不同层级上的冷却液整体换热水平相同，进而促进不同电池模组间均衡降温。

可选地，所述主进液口和所述主回液口均设于所述密封箱体的底部，所述第一进液管和所述第一回液管均设置在所述密封箱体的底部内表面上。

本方案使低温冷却液在若干第二进液管内均以自下而上方式流通，便于利用重力作用对管道排空，以使低温冷却液通过分进液口导入箱体内部时保持稳定、均匀的流量；此外，经换热后升温的冷却液通过第二回液管时以自上而下流通，此方式同样可利用重力作用加速冷却液排出，提高箱体内冷却液的热交换效率。

可选地，所述主进液口和所述第一进液管之间还通过第一连接管接通，所述主回液口和所述第一回液管之间还通过第二连接管接通，所述第一连接管和所述第二连接管均设于所述密封箱体的底部内表面上。

通过第一连接管和第二连接管提高设置主进液口和主回液口时的灵活度，便于根据合理的结构布置要求灵活调整主进液口和主回液口在箱体底部内表面上的位置。

可选地，所述密封箱体内部包括支架组件，所述支架组件包括若干支撑杆以及均匀支撑设置在若干所述支撑杆上的若干承重框架，若干所述承重框架均为“凵”字形中空结构，若干所述承重框架与若干所述支撑杆围设成若干所述电池模组的装配位。

本方案的“凵”字形承重框架的3条承重边在水平方向上均具有一定延伸宽度，可稳定支撑电池模组，还可进一步在承重边和电池模组底面相对应位置上开设通孔，辅以固定件提高电池模组的安装强度。此外，“凵”字形承重框架与支撑杆组成的支撑组件具有开放式空间，电池模组表面几乎完全与冷却液接触，大大提高二者之间的热交换水平。

可选地，若干所述第二进液管和若干所述第二回液管均对应支撑设置在若干所述支撑杆上。

通过支撑杆提高第二进液管和第二回液管受到的支撑力，提升循环管路整体的安装强度，有助于分进液口稳定地在不同高度上供液，并与分回液口之间形成稳定的冷却液流道，有助于促进箱体内冷却液整体具有均温性。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)通过第一进液管、第二进液管、分进液口以及分回液口、第二回液管、第一回液管之间相互配合，使外循环输入的低温冷却液均匀、同步地输送到箱体内的不同高度，并形成多条冷却液流道，大大提高箱体内冷却液的均温性，使不同电池模组之间的热交换水平趋于一致；

(2)通过将分进液口、分回液口对应不同层级的电池模组，以及将第二进液管和第二回液管分别对应不同纵列上的电池模组，使箱体内不同位置的电池模组表面均可形成冷却液流道，进一步促进不同电池模组间降温效率一致，避免出现局部热点；

(3)通过“凵”字形承重框架与支撑杆配合，使电池模组表面几乎完全与冷却液接触，且支撑杆可为冷却液循环管道提供辅助支撑力，有助于提高冷却液流道循环换热过程的稳定性。

附图说明

图1为实施例1的浸没式液冷电池箱的外部结构图。

图2为实施例1的浸没式液冷电池箱的内部结构图。

图3为实施例1冷却液进液管路300的结构图。

图4为实施例1冷却液回液管路400的结构图。

图5为实施例1的浸没式液冷电池箱内部冷却液流道示意图。

附图标记：密封箱体100、主进液口110、主回液口120、电池模组200、冷却液进液管路300、第一进液管310、第一连接管320、第二进液管330、分进液口331、冷却液回液管路400、第一回液管410、第二连接管420、第二回液管430、分回液口431、支架组件500、支撑杆510、承重框架520。

具体实施方式

本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图2-4所示，本实施例提供一种浸没式液冷电池箱，包括密封箱体100以及设置在密封箱体100内部的多组电池模组200，多组电池模组200沿竖直方向设置在若干层级上，密封箱体100内部还设有冷却液进液管路300和冷却液回液管路400，冷却液进液管路300包括若干第二进液管330，冷却液回液管路400包括若干第二回液管430，若干第二进液管330与若干第二回液管430均沿竖直方向设置且相对设于多组所述电池模组200的前后两侧，其中，每根第二进液管330的竖直方向上均开设有多个分进液口331，每根第二回液管430的竖直方向上均开设有多个分回液口431，多个分进液口331和多个分回液口431分别对应不同层级的电池模组200。具体实施时，第二进液管330、第二回液管430均可以是直接接通在冷却液循环管道的供液端和回液端，外部制冷系统制得的冷却液通过泵体机构驱动，直接导入第二进液管330后从多个分进液口331注入箱体内部，并通过分回液口431和第二回液管430直接回流至冷却液循环管路中。

实际工作时，本方案的浸没式液冷电池箱通过多个分进液口331将低温冷却液输送到不同层级上的电池模组200所对应高度的冷却液中，以使低温冷却液同步与箱体内不同高度的冷却液进行热交换，经热交换后的冷却液又通过多个分回液口431基本同步经回液管路回流至制冷系统。由于多个分进液口331和多个分回液口431之间相对设置且分别对应不同层级的电池模组200，因此，如图5所示，每一层级上的电池模组200表面均形成冷却液流道，其中箭头方向即为冷却液流动方向，每层电池模组200对应的冷却液流道基本实现同步循环换热。

其中，如图2-4所示，电池模组200还在水平方向上设置成若干纵列，此时，第二进液管330和第二回液管430均还分别对应设置在不同纵列的电池模组200两侧，则可以理解，第二进液管330和第二回液管430的数量不少于电池模组200的纵列数。具体实施时，本实施例的浸没式液冷电池箱的电池模组200分为两纵列，在两纵列电池模组200的前后两侧分别对应设置3根第二进液管330和2根第二回液管430，其中有2根进液管和该2根第二回液管430之间为对应设置。那么，低温冷却液通过第二进液管330上的分进液口331和第二回液管430上的分回液口431可覆盖箱体内部的所有电池模组200，以使所有电池模组200表面上均对应形成如图5所示的冷却液流道，以使整体热交换水平趋于一致。

如图2-4所示，相邻层级的电池模组200之间以及电池模组200和密封箱体100内部上下表面之间均具有一定间隔，多个分进液口331和多个分回液口431均对应该间隔设置。

可以理解，该间隔使冷却液充分覆盖在所有电池模组200的表面上，分进液口331、分回液口431以及对应的间隔便于在各电池模组200表面形成上述的冷却液流道，提高处于不同高度冷却液的流动性。

如图1-4所示，密封箱体100上设有主进液口110以及主回液口120，冷却液进液管路300还包括第一进液管310，冷却液回液管路400还包括第一回液管410，主进液口110接通第一进液管310，主回液口120接通第一回液管410，若干第二进液管330并联接通所述第一进液管310，若干第二回液管430并联接通所述第一回液管410。

实际工作时，密封箱体100内预先注入冷却液，且使密封箱体100内的所有电池模组200完全浸没在冷却液中，主进液口110接入外循环冷却液系统，低温冷却液通入第一进液管310后再通过并联接通的若干第二进液管330同步输送到各个分进液口331，从而将低温冷却液导入不同层级的电池模组200对应的冷却液中，经充分换热后，又通过第二回液管430与第一回液管410之间的并联接通结构，使升温后的冷却液同步回流至外循环冷却液系统中，使箱体内不同层级上的冷却液整体换热水平相同，进而促进不同电池模组200间均衡降温。

如图1-4所示，主进液口110和主回液口120均设于密封箱体100的底部，第一进液管310和第一回液管410均设置在密封箱体100的底部内表面上。实际工作时，冷却液在第二进液管330内以自下而上方式流通，便于利用重力作用对管道排空，以使低温冷却液通过分进液口331导入箱体内部时保持稳定、均匀的流量；此外，经换热后升温的冷却液通过第二回液管430时以自上而下流通，此方式同样可充分利用重力作用加速冷却液排出，提高箱体内冷却液的热交换效率。

如图1-5所示，主进液口110和第一进液管310之间还通过第一连接管320接通，主回液口120和第一回液管410之间还通过第二连接管420接通，第一连接管320和第二连接管420均设于密封箱体100的底部内表面上。通过第一连接管320和第二连接管420提高设置主进液口110和主回液口120时的灵活度，便于根据合理的结构布置要求灵活调整主进液口110和主回液口120在箱体底部内表面上的位置。

如图2所示，密封箱体100内部包括支架组件500，支架组件500包括若干支撑杆510以及均匀支撑设置在若干支撑杆510上的若干承重框架520，承重框架520均为“凵”字形中空结构，若干承重框架520与若干支撑杆510围设成电池模组200的装配位。其中，“凵”字形承重框架520的3条承重边在水平方向上均具有一定延伸宽度，可用于稳定支撑电池模组200，具体实施时，还在承重边和电池模组200底面相对应位置上开设通孔，同时辅以铆钉、螺丝等固定件提高电池模组200的安装强度。此外，“凵”字形承重框架520与支撑杆510组成的支撑组件具有开放式空间，电池模组200表面几乎完全与冷却液接触，大大提高二者之间的热交换水平。

如图2-4所示，若干第二进液管330和若干第二回液管430均对应支撑设置在若干支撑杆510上。

可以理解，通过支撑杆510提高第二进液管330和第二回液管430受到的支撑力，提升循环管路整体的安装强度，有助于分进液口331稳定地在不同高度上供液，并与分回液口431之间形成稳定的冷却液流道，有助于促进箱体内冷却液整体具有均温性。

如图5所示，电池模组200上均还电连接有BMS电池系统，用于实时监控电池模组200状态，以实现对电池模组200进行智能化管理和维护，防止电池模组200出现过充电和过放电，延长电池模组200的使用寿命。具体实施时，BMS电池系统均设置在电池模组面对柜门的一侧，便于操作人员操控，简化线路布局，此外，BMS电池系统的外表面上涂覆有绝缘材料层，具体可采用三防漆材料，以满足冷却液的兼容性，从而BMS电池系统可采用裸板结构，直接浸没在冷却液中，大大提高与冷却液之间的热交换效率。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种浸没式液冷电池箱，包括密封箱体以及设置在密封箱体内部的多组电池模组，多组所述电池模组沿竖直方向设置在若干层级上，其特征在于，所述密封箱体内部还设有冷却液进液管路和冷却液回液管路，所述冷却液进液管路包括若干第二进液管，所述冷却液回液管路包括若干第二回液管，若干所述第二进液管与若干所述第二回液管均沿竖直方向设置且相对设于多组所述电池模组的前后两侧，其中，每根所述第二进液管的竖直方向上均开设有多个分进液口，每根所述第二回液管的竖直方向上均开设有多个分回液口，多个所述分进液口和多个所述分回液口分别对应不同层级的所述电池模组。

2.根据权利要求1所述的浸没式液冷电池箱，其特征在于，多组所述电池模组还在水平方向上设置成若干纵列，若干所述第二进液管和若干所述第二回液管均还分别对应设置在不同纵列的所述电池模组两侧。

3.根据权利要求2所述的浸没式液冷电池箱，其特征在于，相邻层级的所述电池模组之间以及电池模组和密封箱体内部上下表面之间均具有一定间隔，多个所述分进液口和多个所述分回液口均对应所述间隔设置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的浸没式液冷电池箱，其特征在于，所述密封箱体上设有主进液口以及主回液口，所述冷却液进液管路还包括第一进液管，所述冷却液回液管路还包括第一回液管，所述主进液口接通第一进液管，所述主回液口接通第一回液管，若干所述第二进液管并联接通所述第一进液管，若干所述第二回液管并联接通所述第一回液管。

5.根据权利要求4所述的浸没式液冷电池箱，其特征在于，所述主进液口和所述主回液口均设于所述密封箱体的底部，所述第一进液管和所述第一回液管均设置在所述密封箱体的底部内表面上。

6.根据权利要求4所述的浸没式液冷电池箱，其特征在于，所述主进液口和所述第一进液管之间还通过第一连接管接通，所述主回液口和所述第一回液管之间还通过第二连接管接通，所述第一连接管和所述第二连接管均设于所述密封箱体的底部内表面上。

7.根据权利要求1-3、5、6任一项所述的浸没式液冷电池箱，其特征在于，所述密封箱体内部包括支架组件，所述支架组件包括若干支撑杆以及均匀支撑设置在若干所述支撑杆上的若干承重框架，若干所述承重框架均为“凵”字形中空结构，若干所述承重框架与若干所述支撑杆围设成若干所述电池模组的装配位。

8.根据权利要求7所述的浸没式液冷电池箱，其特征在于，若干所述第二进液管和若干所述第二回液管均对应支撑设置在若干所述支撑杆上。