CN219801021U - 一种电池模组及液冷储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池模组及液冷储能系统，属于储能系统领域，本结构通过在中空结构的壳体内设置了电芯，并在壳体的内壁四周均设置了导流槽，使用时，冷却液通过液冷入口和导流槽的入口端进入，在电池模组的壳体内流动，均匀吸收电芯热量，经过热交换后，再通过液冷出口和导流槽的出口端流出，达到了散热快且散热均匀的目的；本结构基于液冷散热原理，通过冷却液对流换热，降低电池温度，导热率高，散热更为均匀，原理和结构简单，便于拆装与实施，具有良好的推广应用价值。

Description

一种电池模组及液冷储能系统

技术领域

本实用新型属于储能系统领域，具体涉及一种电池模组及液冷储能系统。

背景技术

储能系统聚集的电池数目众多，电池容量和功率较大，大量的电池紧密排列在一个空间内，运行工况复杂多变，时而高倍率，时而低倍率，容易造成产热不均匀、温度分布不均匀、电池间温差较大等问题，导致部分电池的充放电性能、容量和寿命大打折扣，从而影响整个储能系统的性能，严重时会引发热失控，造成安全事故。

目前储能系统常用的散热方式主要为风冷散热。风冷散热通过风扇将电芯产生的热量带到外部，换热系数低，冷却速度较慢，且需要大面积的散热通道。

由此可见，现有的电池模组结构，冷却速度慢，且散热不均匀，导致电池的充放电性能、容量和寿命大打折扣，严重时会引发热失控，造成安全事故，并且采用该电池模组结构的储能系统的性能也因此而受到了极大的影响。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种电池模组及液冷储能系统，采用电池模组及液冷储能系统，不仅冷却速度块，散热均匀，提高了电池的充放电性能、容量和寿命，并且还提高了储能系统的性能。

为了达到以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种电池模组，包括壳体，所述壳体为中空结构，内部设置有电芯，所述壳体的内壁四周设置有导流槽；

所述壳体的前面板上设置有液冷入口，后面板上设置有液冷出口；

所述导流槽的入口端与所述液冷入口相连，出口端与所述液冷出口相连。

进一步地，所述电芯通过滑动部件与所述壳体相连。

进一步地，所述滑动部件包括底板和与其相连的滑轨；

所述电芯安装在所述底板上，所述滑轨安装在所述壳体内部的底面上，通过所述底板与所述滑轨配合，所述电芯能够从所述壳体中抽出。

进一步地，所述电芯通过卡槽固定在所述底板上。

进一步地，所述导流槽采用从上至下的S形多层结构，每相邻两层之间通过格栅隔开，所述导流槽的入口端设在导流槽底部，出口端设在导流槽的顶部。

一种液冷储能系统，包括上述电池模组，还包括：集中式液冷机组和电池机柜；

所述集中式液冷机组的出液端连接有总出液管道，回液端连接有总回液管道；

多组所述电池模组位于所述电池机柜内，多组所述电池模组分别通过分支出液管道并联在所述总出液管道上，分别通过分回液管道并联在所述总回液管道上，所述集中式液冷机组、所述总出液管道、所述分支出液管道、所述电池模组、所述分回液管道与所述总回液管道形成循环通路；

各所述分支出液管道上均设置有分调节阀，每组所述电池模组均设置有温度传感器。

进一步地，所述总出液管道和所述总回液管道上分别安装有变频水泵。

进一步地，所述总出液管道和所述总回液管道上分别安装有总调节阀。

进一步地，所述总出液管道和所述总回液管道上分别安装有压力传感器。

进一步地，所述集中式液冷机组连接有操作台。

相比与现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供一种电池模组，本结构通过在中空结构的壳体内设置了电芯，并在壳体的内壁四周均设置了导流槽，使用时，冷却液通过液冷入口和导流槽的入口端进入，在电池模组的壳体内流动，均匀吸收电芯热量，经过热交换后，再通过液冷出口和导流槽的出口端流出，达到了散热快且散热均匀的目的；本结构基于液冷散热原理，通过冷却液对流换热，降低电池温度，导热率高，散热更为均匀，原理和结构简单，便于拆装与实施，具有良好的推广应用价值。

优选地，本实用新型在电芯和壳体之间采用滑动部件连接，方便电芯拆装更换。

进一步优选地，滑动部件采用底板和滑轨相配合，便于底板连同电芯一并从壳体中抽出。

更进一步优选地，底板上设置了卡槽，便于固定电芯，提高了本结构的稳定性。

优选地，本实用新型的导流槽采用从上至下的S形多层结构，并通过格栅将每相邻两层隔开，将导流槽的入口端设在导流槽底部，出口端设在导流槽的顶部，这样，使得冷却液从底部入口流向顶部出口时，需要往复变向流动多次，充分与内部电芯进行了热交换，并最终从顶部流出，整体呈现低进高出，热交换效率非常高。

本实用新型还提供一种液冷储能系统，包括上述一种电池模组，还采用了集中式液冷机组、总出液管道、总回液管道和电池机柜，通过分支出液管道将多组电池模组并联在总出液管道上，并通过分回液管道将多组电池模组并联在总回液管道上，在每条分支出液管道上均设置了分调节阀以及在电池模组均设置了温度传感器，通过温度传感器采集的温度数据，可动态调节分调节阀的开合度，进而改变集中式液冷机组流入每个电池模组壳体的冷却液流量，从而使得各电池模组的温度，确保电池模组之间温度均衡，使储能电池在最佳温度范围内工作，延长整个系统的使用寿命以及运行的安全可靠，同时实现储能集装箱散热系统的节能。

优选地，本实用新型的总出液管道和总回液管道上分别设置了变频水泵、总调节阀和压力传感器，通过调节变频水泵调节工作效率，调节系统的冷却效率，通过总调节阀对流量进行动态调节，通过压力传感器对当前压力值进行实时监测，提高整个系统的安全性能。

优选地，本实用新型的集中式液冷机组还连接了操作台，便于系统的调节与操作，提高可操作性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种电池模组的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种电池模组的断面图；

图3为本实用新型实施例提供的一种电池模组中一种导流槽的侧视图；

图4为本实用新型实施例提供的一种电池模组中一种导流槽的俯视图；

图5为本实用新型实施例提供的一种液冷储能系统的逻辑图；

图6为本实用新型实施例提供的一种液冷储能系统的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的图6中A处的局部放大图。

附图标记：

集中式液冷机组-1；操作台-2；变频水泵-3；总调节阀-4；分调节阀-5；电池模组-6；温度传感器-7；压力传感器-8；总出液管道-9；分支出液管道-10；电池机柜-11；总回液管道-12；分回液管道-13；管路连接件-14；液冷入口-15；液冷出口-16；电芯-17；底板-18；滑轨-19；导流槽-20；格栅-21。

具体实施方式

本实用新型提供一种电池模组，包括壳体，壳体为中空结构，内部设置有电芯17，壳体的内壁四周设置有导流槽20；壳体的前面板上设置有液冷入口15，后面板上设置有液冷出口16；

导流槽20的入口端与液冷入口15相连，出口端与液冷出口16相连。

为了便于电芯17的拆装与更换，电芯17通过滑动部件与壳体相连，滑动部件包括底板18和与其相连的滑轨19；电芯17安装在底板18上，滑轨19安装在壳体内部的底面上，通过底板18与滑轨19配合，电芯17能够从壳体中抽出。

为了提高稳定性，电芯17通过卡槽固定在底板18上。

特别的，导流槽20采用从上至下的S形多层结构，每相邻两层之间通过格栅21隔开，导流槽20的入口端设在导流槽20底部，出口端设在导流槽20的顶部。

本实用新型还提供一种液冷储能系统，包括上述一种电池模组，以及集中式液冷机组1和电池机柜11；集中式液冷机组连接有操作台2；集中式液冷机组1的出液端连接有总出液管道9，回液端连接有总回液管道12；多组电池模组6位于电池机柜11内，多组电池模组6分别通过分支出液管道10并联在总出液管道9上，分别通过分回液管道13并联在总回液管道12上，集中式液冷机组1、总出液管道9、分支出液管道10、电池模组6、分回液管道13与总回液管道12形成循环通路；各分支出液管道10上均设置有分调节阀5，每组电池模组6均设置有温度传感器7。

总出液管道9和总回液管道12上分别安装有变频水泵3、总调节阀4和压力传感器8。

下面结合本实用新型的实施例和附图对本实用新型作进一步地描述，当然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，并不是全部的实施例。

实施例

如图1、图2所示，本实施例提供了一种电池模组，包括壳体、电芯17、导流槽20和滑动部件，滑动部件包括底板18、卡槽和滑轨19。

电池模组6的内部底板18设置有卡槽，电芯17阵列式固定于底板18的卡槽上，电芯17整体可依靠底板18下滑轨19从电池模组6前面板抽拉出来。电池模组6的外壳内部设置有导流槽20，冷却液从电池模组6的壳体一端的液冷入口15借助泵送压力在壳体内导流槽20中流动，均匀吸收电池热量，且不与电芯17发生接触，并最终从对液冷出口16流出。

具体的，电池模组6的外壳(壳体)的上下左右均为薄壁中空式设计，并全部设有导流槽20，如图3和图4所示，导流槽20采用为格栅式，一端与壳体结构连接，另一端预留有开口，并逐层错开，每层由格栅21隔开，使得冷却液从底部入口流向顶部出口时，需要往复变向流动多次，充分与内部电池模块进行了热交换，并最终从顶部流出，整体呈现低进高出，热交换效率非常高，这里，如图1所示，电池模组6具有多个面板液冷口，在实际使用时，可以灵活的切换使用，如前面板液冷口与后面板液冷口可对调，方便灵活使用。

此外，现有的液冷储能系统存在以下三种问题：

(1)浸没式液冷储能，将电池模组浸入于冷却液中进行散热，容易出现安全事故；

(2)在电池机柜内设置冷却液管路，通过管路中的冷却液流动对电池机柜降温，然后配合风机同时进行散热，散热效果差、效率低；

(3)液冷储能电池包，该技术对电池包进行重新设计，电池包内设置冷板，通过冷板中冷却液的循环对电池包进行散热。

由此可见，在多个电池机柜并列时，当电池机柜中某一电池模组温度出现异常，电池间温差较大等问题时，无法针对性地调节单电池模组温度，更无法解决多电池模组之间产热不均匀、温度分布不平衡等影响，带来储能安全运行的隐患。

为了解决上述问题，本实施例还提供了一种液冷储能系统，包括上述的电池模组6，如图5和图6所示，总出液管道9位于电池机柜底部，总回液管道12位于电池机柜顶部，总出/回液管道上设压力传感器8、总调节阀4。如图7所示，分支出/回液管道(分支出液管道10和分回液管道13)通过管路连接件14与电池模组6的液冷入口15以及液冷出口16连接，冷却液通过分回液管道13汇入总回液管道12，并最终回流至集中式液冷机组1中进行冷却循环，管路连接件14采用插拔式设计；管路连接件14与分支出液管道10连接处配置1个分调节阀5，用于调节流入单个电池模组6的冷却液流量，与储能电池进行冷热交换；变频水泵3、总调节阀4和分调节阀5、温度传感器7、压力传感器8通过通信线缆连接，变频水泵3和总调节阀4调节液冷储能系统总体冷却液流量，分调节阀5调节流入每个电池模组6壳体的冷却液流量，上述调节阀均可采用电动调节阀，可利用操作台2对上述电动调节阀进行调节。

液冷是储能电池常用的一种散热方式，以液体为冷却介质，利用泵使散热管中的冷却液进行循环，通过对流换热将电池产生的热量带走，本系统基于液冷散热主要解决储能电池机柜普遍存在的温差问题，对集中式液冷机组1配置变频水泵3，总/分出液管道设置多个电动调节阀，可实现多级调节，独立调节各电池模组6壳体中的冷却液流量，从而保证储能系统中多个电池模组6之间温度分布均匀、电池间温差控制在恒定范围内；本系统利用可调液冷机组实现对储能系统内部电芯以及关键部件的有效温度的控制，使储能电池在最佳温度范围内。

本实施例提供的一种电池模组及液冷储能系统具有如下优点：

(1)液冷储能系统，采用多个电池模组进/出液管路并联于液冷系统分支出/回液管路，形成电池机柜级液冷回路；各电池机柜并联于总出/回液管路，形成电池系统级液冷回路。可实时采集电池模组温度及液冷管道压力数据，通过调节水泵频率、总调节阀及分调节阀的开度，调整流入每个电池模组的冷却液流量，进而减小电池模组间温差，延长电池使用寿命，保障储能系统安全。

(2)电池模组壳体除前接线面板外五个面中空设计，内部夹层设置有导流槽。电池模组前后面板分别设有液冷口，冷却液从电池模组壳体一端的液冷口借助泵送压力在壳体内导流槽中流动，均匀吸收电池热量，且不与模组内电芯接触，并最终从对端液冷口流出，具有良好的导热性，提升了散热效率。

(3)电池模组内底部设置底板及滑轨，底板设置有卡槽，电芯阵列式固定于底板卡槽，电芯及底板整体可依靠滑轨从模组前面板抽拉出来，方便电芯的拆装和维护更换。

尽管以上结合附图与实施例对本实用新型的实施方案进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在说明书的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。

Claims (10)

1.一种电池模组，其特征在于，包括壳体，所述壳体为中空结构，内部设置有电芯(17)，所述壳体的内壁四周设置有导流槽(20)；

所述壳体的前面板上设置有液冷入口(15)，后面板上设置有液冷出口(16)；

所述导流槽(20)的入口端与所述液冷入口(15)相连，出口端与所述液冷出口(16)相连。

2.根据权利要求1所述的一种电池模组，其特征在于，所述电芯(17)通过滑动部件与所述壳体相连。

3.根据权利要求2所述的一种电池模组，其特征在于，所述滑动部件包括底板(18)和与其相连的滑轨(19)；

所述电芯(17)安装在所述底板(18)上，所述滑轨(19)安装在所述壳体内部的底面上，通过所述底板(18)与所述滑轨(19)配合，所述电芯(17)能够从所述壳体中抽出。

4.根据权利要求3所述的一种电池模组，其特征在于，所述电芯(17)通过卡槽固定在所述底板(18)上。

5.根据权利要求1所述的一种电池模组，其特征在于，所述导流槽(20)采用从上至下的S形多层结构，每相邻两层之间通过格栅(21)隔开，所述导流槽(20)的入口端设在导流槽(20)底部，出口端设在导流槽(20)的顶部。

6.一种液冷储能系统，包括权利要求1-5任一项所述的电池模组，其特征在于，还包括：集中式液冷机组(1)和电池机柜(11)；

所述集中式液冷机组(1)的出液端连接有总出液管道(9)，回液端连接有总回液管道(12)；

多组所述电池模组(6)位于所述电池机柜(11)内，多组所述电池模组(6)分别通过分支出液管道(10)并联在所述总出液管道(9)上，分别通过分回液管道(13)并联在所述总回液管道(12)上，所述集中式液冷机组(1)、所述总出液管道(9)、所述分支出液管道(10)、所述电池模组(6)、所述分回液管道(13)与所述总回液管道(12)形成循环通路；

各所述分支出液管道(10)上均设置有分调节阀(5)，每组所述电池模组(6)均设置有温度传感器(7)。

7.根据权利要求6所述的一种液冷储能系统，其特征在于，所述总出液管道(9)和所述总回液管道(12)上分别安装有变频水泵(3)。

8.根据权利要求6所述的一种液冷储能系统，其特征在于，所述总出液管道(9)和所述总回液管道(12)上分别安装有总调节阀(4)。

9.根据权利要求6所述的一种液冷储能系统，其特征在于，所述总出液管道(9)和所述总回液管道(12)上分别安装有压力传感器(8)。

10.根据权利要求6所述的一种液冷储能系统，其特征在于，所述集中式液冷机组连接有操作台(2)。