CN220914365U - 一种联合热管理液冷储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种联合热管理液冷储能系统，包括制冷回路、电池水冷回路和逆变器水冷回路，电池水冷回路通过第一冷却液吸收电池组件的热量传递给制冷回路的制冷剂，将制冷剂蒸发形成水蒸气，制冷回路对水蒸气进行加压形成高压水蒸气在制冷回路内循环流动，逆变器水冷回路通过第二冷却液吸收逆变器的热量，并通过风冷散热组件对第二冷却液进行风冷降温，再利用风冷降温后的第二冷却液对高压水蒸气进行冷凝；通过储能电池包中电池和逆变器的功率器件IGBT对供液温度的不同要求，设计该液冷储能系统对电池和逆变器进行联合热管理，为电池液冷管路和逆变器液冷管路提供低温冷却液，满足储能系统的散热要求，使得储能电池包的温度控制在最佳温度范围。

Description

一种联合热管理液冷储能系统

技术领域

本实用新型涉及一种联合热管理液冷储能系统，属于储能电池和逆变器散热技术领域。

背景技术

逆变器是储能系统的核心器件，随着储能系统的充放电倍率的提高，逆变器的散热功耗也在增加，及时有效的将逆变器的散热功耗带走是保证逆变器可靠稳定工作的提前，如现有公开号为CN207200591U公开了一种低噪音风冷散热器及光伏逆变器，其采用风冷散热结构，通过改进风道的结构，避免气流乱窜，在保证散热效果的基础上来解决噪音大的问题；但随着逆变器的功率增大，散热功耗也随着增加，现有的风冷散热结构已无法满足储能系统的散热要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种联合热管理液冷储能系统，以解决现有技术中所提到的技术问题。

一种联合热管理液冷储能系统，包括制冷回路、电池水冷回路和逆变器水冷回路，所述制冷回路连接至所述电池水冷回路和所述逆变器水冷回路，所述电池水冷回路连接至电池液冷管路，所述逆变器水冷回路连接至逆变器液冷管路；

所述电池水冷回路通过第一冷却液吸收所述电池组件的热量，并将吸收到的热量传递给所述制冷回路中的制冷剂，将所述制冷剂蒸发形成水蒸气；

所述制冷回路用于对所述水蒸气进行加压，形成高压水蒸气在所述制冷回路内循环流动；

所述逆变器水冷回路通过第二冷却液吸收所述逆变器的热量，并通过风冷散热组件对所述第二冷却液进行风冷降温，再利用风冷降温后的所述第二冷却液对高压水蒸气进行冷凝。

可选地，所述制冷回路包括制冷剂储存罐、压缩机、蒸发板式换热器、膨胀阀、冷凝板式换热器和干燥过滤器；

所述蒸发板式换热器的进液端和出液端分别接入至所述电池水冷回路，所述蒸发板式换热器的进气口通过管道连接至所述冷凝板式换热器的出气口，所述蒸发板式换热器的出气口通过管道连接至所述冷凝板式换热器的进气口；

所述冷凝板式换热器的进液端和出液端分别接入至所述逆变器水冷回路；

所述压缩机的进气口与所述蒸发板式换热器的出气口连通，所述压缩机的出气口与所述冷凝板式换热器的进气口连通；

所述干燥过滤器安装在所述冷凝板式换热器的出气口，用于吸收水蒸气中的水分；

所述膨胀阀安装在所述蒸发板式换热器的进气口，用于将冷凝压力调节至蒸发压力；

所述制冷剂储存罐安装在所述干燥过滤器和所述膨胀阀之间，用于给所述制冷回路提供制冷剂。

可选地，所述电池水冷回路包括储能水泵和第一膨胀水箱；

所述第一膨胀水箱设置有进水口和出水口，所述第一膨胀水箱的进水口通过管道连接至所述蒸发板式换热器的出液端，所述第一膨胀水箱的出水口通过管道连接至所述电池液冷管路的进液端，所述电池液冷管路的出液端通过管道连接至所述蒸发板式换热器的进液端；

所述储能水泵安装在所述第一膨胀水箱的出水口，用于将所述第一膨胀水箱内的第一冷却液泵入到所述电池液冷管路内；

所述储能水泵与所述电池液冷管路之间依次设置有第一流量传感器、第一温度传感器和第一压力传感器。

可选地，所述电池水冷回路还包括加热器，所述加热器安装在所述蒸发板式换热器的出液端。

可选地，所述电池水冷回路还包括第一过滤器，所述第一过滤器安装在所述蒸发板式换热器的进液端。

可选地，所述逆变器水冷回路包括逆变器水泵和第二膨胀水箱；

所述第二膨胀水箱设置有进水口和出水口，所述第二膨胀水箱的进水口通过管道连接至所述冷凝板式换热器的出液端，所述第二膨胀水箱的出水口通过管道连接至所述逆变器液冷管路的进液端，所述逆变器液冷管路的出液端通过管道连接至所述风冷散热组件的进水口，所述风冷散热组件的出水口通过管道连接至所述冷凝板式换热器的进液端；

所述逆变器水泵安装在所述第二膨胀水箱的出水口，用于将所述第二膨胀水箱内的第二冷却液泵入到所述逆变器液冷管路内；

所述逆变器水泵与所述逆变器液冷管路之间依次设置有第二流量传感器、第二温度传感器和第二压力传感器。

可选地，所述逆变器水冷回路还包括第二过滤器，所述第二过滤器安装在所述冷凝板式换热器的进液端。

可选地，所述风冷散热组件包括铜管翅片换热器和散热风扇，所述铜管翅片换热器的进水口与所述逆变器液冷管路的出液端连通，所述铜管翅片换热器的出水口与所述冷凝板式换热器的进液端连通；

所述散热风扇设置在所述铜管翅片换热器的一侧，用于对所述铜管翅片换热器进行强制风冷散热。

本实用新型能产生的有益效果包括：

本实用新型所提供的联合热管理液冷储能系统，通过储能电池包中电池和逆变器的功率器件IGBT对供液温度的不同要求，设计该液冷储能系统对电池和逆变器进行联合热管理，为电池液冷管路和逆变器液冷管路提供低温(18℃～30℃)冷却液，以满足储能系统的散热要求，使得储能电池包的温度控制在最佳温度范围。

附图说明

图1为本实用新型一种联合热管理液冷储能系统的结构示意图；

图中：11、压缩机，12、蒸发板式换热器，13、膨胀阀，14、冷凝板式换热器，15、干燥过滤器，16、制冷剂储存罐，21、储能水泵，22、第一流量传感器，23、第一温度传感器，24、第一压力传感器，25、电池液冷管路，26、第一过滤器，27、加热器，28、第一膨胀水箱，31、逆变器液冷管路，32、逆变器水泵，33、第二流量传感器，34、第二温度传感器，35、第二压力传感器，36、第二过滤器，37、铜管翅片换热器，38、散热风扇，39、第二膨胀水箱。

具体实施方式

下面结合实施例详述本实用新型，但本实用新型并不局限于这些实施例。

如图1所示，本实用新型提供一种联合热管理液冷储能系统，包括制冷回路、电池水冷回路和逆变器水冷回路，制冷回路连接至电池水冷回路和逆变器水冷回路，电池水冷回路连接至电池液冷管路25，逆变器水冷回路连接至逆变器液冷管路31；其中，电池水冷回路通过第一冷却液吸收电池组件的热量，并将吸收到的热量通过热传递的方式传递给制冷回路中的制冷剂(采用氟利昂)，将制冷剂蒸发形成水蒸气，制冷回路用于对水蒸气进行加压，形成高压水蒸气在制冷回路内循环流动，逆变器水冷回路通过第二冷却液吸收逆变器的热量，并通过风冷散热组件对第二冷却液进行风冷降温，再利用风冷降温后的第二冷却液对高压水蒸气进行冷凝；从而通过储能电池包中电池和逆变器的功率器件IGBT对供液温度的不同要求，设计该液冷储能系统对电池和逆变器进行联合热管理，为电池液冷管路25和逆变器液冷管路31提供低温(18℃～30℃)冷却液，以满足储能系统的散热要求，使得储能电池包的温度控制在最佳温度范围。

需要说明的是：第一冷却液和第二冷却液均采用乙二醇水溶液。

进一步地，制冷回路包括制冷剂储存罐16、压缩机11、蒸发板式换热器12、膨胀阀13、冷凝板式换热器14和干燥过滤器15；其中，蒸发板式换热器12的进液端和出液端分别接入至电池水冷回路，蒸发板式换热器12的进气口通过管道连接至冷凝板式换热器14的出气口，蒸发板式换热器12的出气口通过管道连接至冷凝板式换热器14的进气口；冷凝板式换热器14的进液端和出液端分别接入至逆变器水冷回路；压缩机11的进气口与蒸发板式换热器12的出气口连通，压缩机11的出气口与冷凝板式换热器14的进气口连通，从而形成一级回形液冷回路，使得制冷剂循环利用；干燥过滤器15安装在冷凝板式换热器14的出气口，用于吸收水蒸气中的水分；膨胀阀13安装在蒸发板式换热器12的进气口，用于将冷凝压力调节至蒸发压力；制冷剂储存罐16安装在干燥过滤器15和膨胀阀13之间，用于给制冷回路提供制冷剂。

进一步地，电池水冷回路包括储能水泵21、第一膨胀水箱28、加热器27和第一过滤器26；其中，第一膨胀水箱28设置有进水口和出水口，第一膨胀水箱28的进水口通过管道连接至蒸发板式换热器12的出液端，第一膨胀水箱28的出水口通过管道连接至电池液冷管路25的进液端，电池液冷管路25的出液端通过管道连接至蒸发板式换热器12的进液端，从而形成二级回形液冷回路，使得第一冷却液进行循环利用；储能水泵21安装在第一膨胀水箱28的出水口，用于将第一膨胀水箱28内的第一冷却液泵入到电池液冷管路25内；储能水泵21与电池液冷管路25之间依次设置有第一流量传感器22、第一温度传感器23和第一压力传感器24，分别用于对电池水冷回路中的流量、温度和压力进行监测，当电池水冷回路中的流量、温度和压力有异常时，能够及时进行处理；加热器27安装在蒸发板式换热器12的出液端，储能电池包在低温环境下不能够满足充放电要求时，可以通过加热器27对第一冷却液进行加热，从而通过第一冷却液释放热量来调节储能电池包的温度；第一过滤器26安装在蒸发板式换热器12的进液端，用于对第一冷却液中的杂质进行过滤，有效控制冷却介质中的污染物。

需要说明的是：液冷储能电池系统中，电池的最佳工作温度为25℃～35℃之间。通过调节制冷回路中蒸发板式换热器12的蒸发温度，使得电池水冷回路中的乙二醇水溶液在蒸发板式换热器12中换热，可以为电池水冷回路提供温度范围为18℃～30℃的乙二醇水溶液，使其满足电池的最佳工作温度。

进一步地，逆变器水冷回路包括逆变器水泵32、第二膨胀水箱39和第二过滤器36；第二膨胀水箱39设置有进水口和出水口，第二膨胀水箱39的进水口通过管道连接至冷凝板式换热器14的出液端，第二膨胀水箱39的出水口通过管道连接至逆变器液冷管路31的进液端，逆变器液冷管路31的出液端通过管道连接至风冷散热组件的进水口，风冷散热组件的出水口通过管道连接至冷凝板式换热器14的进液端，从而形成三级回形液冷回路，使得第二冷却液进行循环利用；逆变器水泵32安装在第二膨胀水箱39的出水口，用于将第二膨胀水箱39内的第二冷却液泵入到逆变器液冷管路31内；逆变器水泵32与逆变器液冷管路31之间依次设置有第二流量传感器33、第二温度传感器34和第二压力传感器35，分别用于对逆变器水冷回路中的流量、温度和压力进行监测，当逆变器水冷回路中的流量、温度和压力有异常时，能够及时进行处理；第二过滤器36安装在冷凝板式换热器14的进液端，用于对第二冷却液中的杂质进行过滤，有效控制冷却介质中的污染物。

需要说明的是：液冷储能电池系统中，逆变器中功率器件IGBT的最高工作温度可以达到80℃左右，通过调节制冷回路中冷凝板式换热器14的冷凝温度，使得逆变器水冷回路中的乙二醇水溶液在蒸发板式换热器12中换热，可以为逆变器水冷回路提供温度范围为60℃左右的乙二醇水溶液，满足大功率器件的工作温度。

本实施例中，能够通过第一膨胀水箱28和第二膨胀水箱39分别对第二回形液冷回路和第三回形液冷回路中的供液压力进行缓冲释放，并对第二回形液冷回路和第三回形液冷回路补充冷却液。

进一步地，风冷散热组件包括铜管翅片换热器37和散热风扇38，铜管翅片换热器37的进水口与逆变器液冷管路31的出液端连通，铜管翅片换热器37的出水口与冷凝板式换热器14的进液端连通，用于对铜管翅片换热器37内的第二冷却液进行自然风冷降温；散热风扇38设置在铜管翅片换热器37的一侧，用于对铜管翅片换热器37进行强制风冷散热，来提高散热效果。

以上所述，仅是本实用新型的几个实施例，并非对本实用新型做任何形式的限制，虽然本实用新型以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (8)

1.一种联合热管理液冷储能系统，其特征在于，包括制冷回路、电池水冷回路和逆变器水冷回路，所述制冷回路连接至所述电池水冷回路和所述逆变器水冷回路，所述电池水冷回路连接至电池液冷管路（25），所述逆变器水冷回路连接至逆变器液冷管路（31）；

所述电池水冷回路通过第一冷却液吸收电池组件的热量，并将吸收到的热量传递给所述制冷回路中的制冷剂，将所述制冷剂蒸发形成水蒸气；

所述制冷回路用于对所述水蒸气进行加压，形成高压水蒸气在所述制冷回路内循环流动；

所述逆变器水冷回路通过第二冷却液吸收所述逆变器的热量，并通过风冷散热组件对所述第二冷却液进行风冷降温，再利用风冷降温后的所述第二冷却液对高压水蒸气进行冷凝。

2.根据权利要求1所述的一种联合热管理液冷储能系统，其特征在于，所述制冷回路包括制冷剂储存罐（16）、压缩机（11）、蒸发板式换热器（12）、膨胀阀（13）、冷凝板式换热器（14）和干燥过滤器（15）；

所述蒸发板式换热器（12）的进液端和出液端分别接入至所述电池水冷回路，所述蒸发板式换热器（12）的进气口通过管道连接至所述冷凝板式换热器（14）的出气口，所述蒸发板式换热器（12）的出气口通过管道连接至所述冷凝板式换热器（14）的进气口；

所述冷凝板式换热器（14）的进液端和出液端分别接入至所述逆变器水冷回路；

所述压缩机（11）的进气口与所述蒸发板式换热器（12）的出气口连通，所述压缩机（11）的出气口与所述冷凝板式换热器（14）的进气口连通；

所述干燥过滤器（15）安装在所述冷凝板式换热器（14）的出气口，用于吸收水蒸气中的水分；

所述膨胀阀（13）安装在所述蒸发板式换热器（12）的进气口，用于将冷凝压力调节至蒸发压力；

所述制冷剂储存罐（16）安装在所述干燥过滤器（15）和所述膨胀阀（13）之间，用于给所述制冷回路提供制冷剂。

3.根据权利要求2所述的一种联合热管理液冷储能系统，其特征在于，所述电池水冷回路包括储能水泵（21）和第一膨胀水箱（28）；

所述第一膨胀水箱（28）设置有进水口和出水口，所述第一膨胀水箱（28）的进水口通过管道连接至所述蒸发板式换热器（12）的出液端，所述第一膨胀水箱（28）的出水口通过管道连接至所述电池液冷管路（25）的进液端，所述电池液冷管路（25）的出液端通过管道连接至所述蒸发板式换热器（12）的进液端；

所述储能水泵（21）安装在所述第一膨胀水箱（28）的出水口，用于将所述第一膨胀水箱（28）内的第一冷却液泵入到所述电池液冷管路（25）内；

所述储能水泵（21）与所述电池液冷管路（25）之间依次设置有第一流量传感器（22）、第一温度传感器（23）和第一压力传感器（24）。

4.根据权利要求3所述的一种联合热管理液冷储能系统，其特征在于，所述电池水冷回路还包括加热器（27），所述加热器（27）安装在所述蒸发板式换热器（12）的出液端。

5.根据权利要求3所述的一种联合热管理液冷储能系统，其特征在于，所述电池水冷回路还包括第一过滤器（26），所述第一过滤器（26）安装在所述蒸发板式换热器（12）的进液端。

6.根据权利要求2所述的一种联合热管理液冷储能系统，其特征在于，所述逆变器水冷回路包括逆变器水泵（32）和第二膨胀水箱（39）；

所述第二膨胀水箱（39）设置有进水口和出水口，所述第二膨胀水箱（39）的进水口通过管道连接至所述冷凝板式换热器（14）的出液端，所述第二膨胀水箱（39）的出水口通过管道连接至所述逆变器液冷管路（31）的进液端，所述逆变器液冷管路（31）的出液端通过管道连接至所述风冷散热组件的进水口，所述风冷散热组件的出水口通过管道连接至所述冷凝板式换热器（14）的进液端；

所述逆变器水泵（32）安装在所述第二膨胀水箱（39）的出水口，用于将所述第二膨胀水箱（39）内的第二冷却液泵入到所述逆变器液冷管路（31）内；

所述逆变器水泵（32）与所述逆变器液冷管路（31）之间依次设置有第二流量传感器（33）、第二温度传感器（34）和第二压力传感器（35）。

7.根据权利要求6所述的一种联合热管理液冷储能系统，其特征在于，所述逆变器水冷回路还包括第二过滤器（36），所述第二过滤器（36）安装在所述冷凝板式换热器（14）的进液端。

8.根据权利要求6所述的一种联合热管理液冷储能系统，其特征在于，所述风冷散热组件包括铜管翅片换热器（37）和散热风扇（38），所述铜管翅片换热器（37）的进水口与所述逆变器液冷管路（31）的出液端连通，所述铜管翅片换热器（37）的出水口与所述冷凝板式换热器（14）的进液端连通；

所述散热风扇（38）设置在所述铜管翅片换热器（37）的一侧，用于对所述铜管翅片换热器（37）进行强制风冷散热。