CN220420707U - 一种储能电池综合热管理系统 - Google Patents

Abstract

一种储能电池综合热管理系统，配合于电池电芯组使用，包括水平穿过电池电芯组内部的平面均热管、紧贴平面均热管设置的换热组件和环绕经过电池电芯组上方的制冷输送管道，电池电芯组设置有四个在前后方向均匀分布的横向电芯组排，每个横向电芯组排包括四个在左右方向均匀分布的储能电池电芯，平面均热管穿过对应储能电池电芯的间隙，制冷输送管道采用火探管，通过电池电芯组上方的火探管在水平方向沿S型弯折，且经过每个储能电池电芯的上方，总之本实用新型具有储能电池电芯充放电过程中产生的热量能够快速散放和发生热失控起火时具有灭火补救措施的优点。

Description

一种储能电池综合热管理系统

技术领域

本实用新型涉及储能电池应用技术领域，具体为一种储能电池综合热管理系统。

背景技术

近年来随着新能源行业的快速发展，应用于新能源领域的储能电池化学行业也蒸蒸日上，无论是风电光伏储能站，还是电动汽车的储能电池组都面临同一个不得不解决的问题，就是散热问题，在充放电过程中由于电能和化学能转换过程中产生热量，而如果这些热量不及时散去，就会随着时间的推移不断的累积，结果就是非常容易造成电芯温度升高的情况出现，而此时内阻随温度升高而变大，内阻变大在充放电过程中又会产生更多的热量，如此循环恶化，产生的后果非常严重，甚至会发生热失控爆炸起火的严重损失；为了解决新能源领域电池的散热问题；目前在电动汽车内部电池箱内一般安装有液冷热管理系统，用于阻止储能电池内部的热量堆积，但是因为液冷热管理系统内部反应速度慢的原因，在快速充放电的情况下系统散热效果并不好，同样的在风电光伏储能站中也存在严重热量堆积问题，目前采用的解决方法是通过将储能电池紧靠通风系统的方式来解决，但是效果还是很差，不仅储能电池内部电芯产生的热量很难及时散去，并且由于大量电芯密集堆积在一个集装箱内，在遇上高温天气的情况下，储能箱内的局部温度在多重叠加下达到一个非常严重的程度，也存在着储能站发生热失控起火爆炸的严重后果，而且在储能站发生热失控起火爆炸的时候也均没有对应的灭火处理措施，所以迫切需要一种能快速将储能电池电芯充放电过程中产生的热量传导出去，又能在发生热失控起火时及时起到灭火作用的综合热管理系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种储能电池综合热管理系统，以解决上述背景技术中提出的储能电池电芯充放电过程中产生的热量无法快速散放和发生热失控起火时没有灭火补救措施的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种储能电池综合热管理系统，配合于电池电芯组使用，包括水平穿过电池电芯组内部的平面均热管、紧贴平面均热管设置的换热组件和环绕经过电池电芯组上方的制冷输送管道，电池电芯组的内部设置有多个储能电池电芯，多个储能电池电芯均匀排列，平面均热管穿过多个储能电池电芯的间隙，换热组件设置在电池电芯组的水平一侧，换热组件的内部设置有多个相互连通的换热管道，换热管道的内部设置有制冷剂，换热管道的两端均与对应的制冷输送管道两端连通，通过电池电芯组上方的制冷输送管道在水平方向沿S型弯折，且经过每个储能电池电芯的上方。

优选的，换热组件包括水平换热部和竖直换热部，水平换热部分别位于竖直换热部的上端和下端，且分别与对应的竖直换热部连通，平面均热管分别与竖直换热部的水平方向侧壁以及水平换热部靠近竖直换热部一侧的竖直方向侧壁接触。

优选的，电池电芯组内部的储能电池电芯形成多个在水平方向均匀分布的横向电芯组排，多个横向电芯组排在前后方向均匀排列，相邻的两个横向电芯组排之间均设置有对应的平面均热管，位于相同横向电芯组排之间的平面均热管在竖直方向从上到下均匀分布，位于不同横向电芯组排之间的平面均热管相互平行设置。

优选的，制冷输送管道靠近换热组件的两个端部分别设置有电子膨胀阀和压力开关，制冷输送管道还分别与远离电池电芯组设置的储液罐、冷凝器和压缩机连通。

优选的，电池电芯组设置有四个在前后方向均匀分布的横向电芯组排，每个横向电芯组排包括四个在左右方向均匀分布的储能电池电芯，制冷输送管道采用火探管，位于电池电芯组上方的火探管的弯折部分均分别位于最前侧横向电芯组排的前方和位于最后横向电芯组排的后方。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过平面均热管将储能电池电芯热量传导到换热组件内部，防止电池电芯组内部热量的堆积，换热组件内部的换热管道能够提供制冷剂膨胀空间，方便制冷剂在换热管道内部膨胀蒸发，从而带动与换热管道接触的平面均热管的热量，从而使平面均热管的热量低于电池电芯组内部的热量，达到降温恒温作用。

2、本实用新型通过压缩机吸入经过蒸发的制冷剂，并压缩成高温气体，再经过冷凝器冷凝为低温液态的制冷剂，然后在压缩机的作用下重新进入到换热组件进行换热，同时制冷输送管道采用气体消防用的火探管，并且使制冷输送管道绕经每一块储能电池电芯的上方，在此过程中通过电子膨胀阀的开启度调节来控制制冷剂的蒸发温度，通过压力开关来保证制冷输送管道的正常使用，并且当某个储能电池电芯出现热失控时，火探管材质的制冷输送管道会因为局部高温发生爆破，将液态的制冷剂喷到热失控的电芯，随着制冷剂的蒸发大量吸收电芯的热量，降低电芯温度阻止热失控的发生，满足储能电池电芯的降温恒温的需求同时也能在储能电池电芯发生热失控时起到灭火作用。

附图说明

图1为本实用新型中的结构示意图；

图2为本实用新型中平面均热管和换热组件的连接示意图。

图中：1、电池电芯组；2、平面均热管；3、换热组件；4、制冷输送管道；5、换热管道；6、水平换热部；7、竖直换热部；8、电子膨胀阀；9、压力开关；10、储液罐；11、冷凝器；12、压缩机。

具体实施方式

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。

实施例1

如图1和图2所示，一种储能电池综合热管理系统，配合于电池电芯组1使用，包括水平穿过电池电芯组1内部的平面均热管2、紧贴平面均热管2设置的换热组件3和环绕经过电池电芯组1上方的制冷输送管道4，电池电芯组1设置有四个在前后方向均匀分布的横向电芯组排，每个横向电芯组排包括四个在左右方向均匀分布的储能电池电芯，平面均热管2穿过对应储能电池电芯的间隙，位于相同横向电芯组排之间的平面均热管2在竖直方向从上到下均匀分布，位于不同横向电芯组排之间的平面均热管2相互平行设置。

换热组件3设置在电池电芯组1的水平一侧，换热组件3的内部设置有多个相互连通的换热管道5；换热组件3包括水平换热部6和竖直换热部7，水平换热部6分别位于竖直换热部7的上端和下端，且分别与对应的竖直换热部7连通，平面均热管2分别与竖直换热部7的水平方向侧壁以及水平换热部6靠近竖直换热部7一侧的竖直方向侧壁接触；换热管道5的内部设置有制冷剂，换热管道5的两端均与对应的制冷输送管道4两端连通，制冷输送管道4采用火探管，通过电池电芯组1上方的火探管在水平方向沿S型弯折，且经过每个储能电池电芯的上方，位于电池电芯组1上方的火探管的弯折部分均分别位于最前侧横向电芯组排的前方和位于最后横向电芯组排的后方。制冷输送管道4靠近换热组件3的两个端部分别设置有电子膨胀阀8和压力开关9，制冷输送管道4还分别与远离电池电芯组1设置的储液罐10、冷凝器11和压缩机12连通，对应的储液罐10、冷凝器11和压缩机12均采用液压温控方面的常用设备型号，制冷剂则选用卤代烷烃类的气体灭火剂，或者也可以根据需要采用二氧化碳、氮气、氩气等惰性气体，均能通过常规技术来实现。

本实用新型通过压缩机12吸入经过蒸发的制冷剂，并压缩成高温气体，再经过冷凝器11冷凝为低温液态的制冷剂，然后在压缩机12的作用下进入到换热组件3进行换热，电池电芯组1的热量会通过平面均热管2传递到换热组件3内部的换热管道5中，制冷剂在换热管道5内部膨胀蒸发，从而带动与换热管道5接触的平面均热管2的热量，从而使平面均热管2的热量低于电池电芯组1内部的热量，达到降温恒温作用，制冷输送管道4采用气体消防用的火探管，并且使制冷输送管道4绕经每一块储能电池电芯的上方，在此过程中通过电子膨胀阀8的开启度调节来控制制冷剂的蒸发温度，当某个储能电池电芯出现热失控时，火探管材质的制冷输送管道4会因为局部高温发生爆破，将液态的制冷剂喷到热失控的电芯，随着制冷剂的蒸发大量吸收电芯的热量，降低电芯温度阻止热失控的发生，起到灭火作用；总之本实用新型具有储能电池电芯充放电过程中产生的热量能够快速散放和发生热失控起火时具有灭火补救措施的优点。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所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”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。

Claims (5)

1.一种储能电池综合热管理系统，配合于电池电芯组(1)使用，其特征在于：包括水平穿过电池电芯组(1)内部的平面均热管(2)、紧贴平面均热管(2)设置的换热组件(3)和环绕经过电池电芯组(1)上方的制冷输送管道(4)，所述电池电芯组(1)的内部设置有多个储能电池电芯，多个储能电池电芯均匀排列，所述平面均热管(2)穿过多个储能电池电芯的间隙，所述换热组件(3)设置在电池电芯组(1)的水平一侧，换热组件(3)的内部设置有多个相互连通的换热管道(5)，换热管道(5)的内部设置有制冷剂，换热管道(5)的两端均与对应的制冷输送管道(4)两端连通，通过电池电芯组(1)上方的制冷输送管道(4)在水平方向沿S型弯折，且经过每个储能电池电芯的上方。

2.根据权利要求1所述的一种储能电池综合热管理系统，其特征在于：所述换热组件(3)包括水平换热部(6)和竖直换热部(7)，水平换热部(6)分别位于竖直换热部(7)的上端和下端，且分别与对应的竖直换热部(7)连通，所述平面均热管(2)分别与竖直换热部(7)的水平方向侧壁以及水平换热部(6)靠近竖直换热部(7)一侧的竖直方向侧壁接触。

3.根据权利要求2所述的一种储能电池综合热管理系统，其特征在于：电池电芯组(1)内部的储能电池电芯形成多个在水平方向均匀分布的横向电芯组排，多个横向电芯组排在前后方向均匀排列，相邻的两个横向电芯组排之间均设置有对应的平面均热管(2)，位于相同横向电芯组排之间的平面均热管(2)在竖直方向从上到下均匀分布，位于不同横向电芯组排之间的平面均热管(2)相互平行设置。

4.根据权利要求3所述的一种储能电池综合热管理系统，其特征在于：所述制冷输送管道(4)靠近换热组件(3)的两个端部分别设置有电子膨胀阀(8)和压力开关(9)，制冷输送管道(4)还分别与远离电池电芯组(1)设置的储液罐(10)、冷凝器(11)和压缩机(12)连通。

5.根据权利要求4所述的一种储能电池综合热管理系统，其特征在于：所述电池电芯组(1)设置有四个在前后方向均匀分布的横向电芯组排，每个横向电芯组排包括四个在左右方向均匀分布的储能电池电芯，所述制冷输送管道(4)采用火探管，位于电池电芯组(1)上方的火探管的弯折部分均分别位于最前侧横向电芯组排的前方和位于最后横向电芯组排的后方。