CN221239675U - 电池簇和储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池簇和储能系统，具体涉及储能技术领域。所述电池簇包括：多个电池包、进液通道、回液通道及多个液冷板，所述电池包包括箱体和设置在所述箱体内的电芯，多个所述电池包的箱体层叠设置；所述进液通道和所述回液通道均设置于多个所述电池包的箱体内，多个所述液冷板分别对应设置于多个所述箱体的顶部，所述液冷板内设有冷却通道，所述冷却通道与所述进液通道连通，所述液冷板朝向所述电芯的一侧设有与所述冷却通道连通的若干喷淋孔。该电池簇取消了电池包支架和外部冷却管道，使得冷却液对电芯的顶部、侧面及底部进行全方位的冷却，具有更好的冷却效果和更均匀的电芯温度分布。

Description

电池簇和储能系统

技术领域

本实用新型涉及电池储能技术领域，具体涉及一种电池簇和储能系统。

背景技术

随着能源消费结构的不断改善，储能电池行业呈现爆发式发展，储能系统的安全性及稳定性越来越引起大家的重视。储能系统在充放电过程中会产生大量的热量，这些热量如果不能及时扩散，堆积在电池内部一方面会造成储能电池界面副反应的速度增加，另一方面热量过度积累可能会引起电池热失控。因此，为了确保储能系统的正常使用，需要对其进行散热降温。

目前，储能系统的散热方式包括风冷和液冷，其中，风冷主要通过空调制冷，冷却介质为空气，能效比低，设备占地面积大，储能电池温度一致性较差。液冷采用以水为冷却介质的冷却板，通过冷却板内流通的冷却介质与储能电池之间换热，热量需要通过电池外壳、冷却板后最终传递到冷却介质，再由冷却介质通过散热器将热量散出，其热传递的环节多，热阻大，换热效率低，导致对散热器性能要求较高。目前储能系统正朝着高电压、大容量、群集化、规模化的方向发展，对储能倍率要求越来越高，电芯也朝着高容量发展，因此电池PACK发热量变大，传统的风冷和液冷技术无法满足电池簇换热降温的需求。

实用新型内容

鉴于以上现有技术的缺点，本实用新型提供一种电池簇和储能系统，以改善现有技术中冷却技术无法满足电池簇换热降温需求的问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本实用新型提供一种池簇和储能系统，所述电池簇包括多个电池包、进液通道、回液通道及多个液冷板，所述电池包包括箱体和设置在所述箱体内的电芯，多个所述电池包的箱体层叠设置；所述进液通道和所述回液通道均设置于多个所述电池包的箱体内，多个所述液冷板分别对应设置于多个所述箱体的顶部，所述液冷板内设有冷却通道，所述冷却通道与所述进液通道连通，所述液冷板朝向所述电芯的一侧设有与所述冷却通道连通的若干喷淋孔。

在本实用新型一示例中，每层所述箱体的顶部设有进液口，每层所述箱体的底部设有排液口，所述进液口的一端与所述进液通道连通，另一端与所述冷却通道连通，所述排液口与所述回液通道连通。

在本实用新型一示例中，每层所述排液口上设有用于控制所述排液口开合的控制阀。

在本实用新型一示例中，所述电池簇还包括总进液口和总回液口，所述总进液口设置在最底层的所述箱体上，并与所述进液通道连通，所述总回液口设置在最底层的所述箱体上，并与所述回液通道连通。

在本实用新型一示例中，所述液冷板内间隔设有多个冷却通道，每一所述冷却通道朝向所述电芯的一侧均设有多个所述喷淋孔。

在本实用新型一示例中，多个所述箱体通过连接杆层叠固定在一起，所述连接杆沿所述箱体的层叠方向延伸，并通过固定件与多个所述箱体连接。

在本实用新型一示例中，所述进液通道和/或所述回液通道与所述箱体一体成型。

在本实用新型一示例中，每一所述箱体内设有若干电芯，相邻所述电芯之间设置有多个缓冲件，多个所述缓冲件沿所述层叠方向呈长条状间隔排布。

在本实用新型一示例中，所述电池簇还包括消防系统，所述消防系统包括设置在每层的所述箱体上的消防连接口，所述消防连接口与所述回液通道连通。

本实用新型还提供一种储能系统，所述储能系统包括上文所述的电池簇。

本实用新型的电池簇取消了传统电池簇中的电池包支架和外部液冷管路，将多个电池包直接层叠设置并将液冷管道集成在电池包箱体上，在每层电池包箱体顶部的液冷板，并在液冷板朝向电芯的一侧设置喷淋孔，液冷管道内的冷却液进入液冷板通过喷淋孔对电芯进行喷淋，冷却液由电芯的顶部流向底部，可以达到更好的冷却效果及更均匀的电芯温度分布。每一层箱体内均设置排液口，当冷却液停止循环后，箱体内的冷却液从排液口排出，节省冷却液用量，便于维护；在箱体上设置消防连接口，当发生热失控时，对应电池包的排液口通道打开，其余电池包排液口关闭，消防液注入排液通道，进入对应的热失控电池包阻止热失控。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型电池簇于一实施例中的结构示意图；

图2为本实用新型电池簇于一实施例中去除上盖后的结构示意图；

图3为本实用新型电池簇于一实施例中电池包的结构示意图；

图4为本实用新型电池簇于一实施例中电池包另一角度的结构示意图；

图5为本实用新型电池簇于一实施例中液冷板的结构示意图；

图6为本实用新型电池簇于一实施例中的俯视示意图；

图7为图6沿A-A向的剖视示意图；

图8为图6沿B-B向的剖视示意图；

图9为本实用新型电池簇于一实施例中缓冲件的示意图；

图10为本实用新型电池簇于一实施例中冷却液的流向示意图。

元件标号说明

100、电池簇；110、电池包；111、箱体；1111、连接法兰；1112、连接孔；1113、连接杆；1114、加强板；1115、上盖；112、电芯；113、缓冲件；120、进液通道；121、进液口；122、总进液口；130、回液通道；131、排液口；132、总回液口；140、液冷板；141、冷却通道；142、喷淋孔；150、消防连接口。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本实用新型实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本实用新型的实施例是显而易见的，在其他实施例中，以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备，以避免使本实用新型的实施例难以理解。

须知，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

请参阅图1至图10，本实用新型提供一种电池簇和储能系统，该电池簇100取消了传统电池簇的电池包支架及外部液冷管路，直接将电池包110层叠设置并将液冷管道集成在电池包的箱体111上，利用每层箱体111顶部的液冷板140，对箱体111内的电芯112进行喷淋，使得冷却液由电芯112的顶部流向底部，可以达到更好的冷却效果及更均匀的电芯温度分布。

请参阅图1至图7，本实用新型的电池簇100包括多个电池包110、进液通道120、回液通道130及多个液冷板140。电池包110包括箱体111和设置在箱体111内的电芯112，多个电池包110的箱体111依次层叠设置，并且彼此之间电连接，电连接的具体方式在此不做限制，只要能满足电池簇100的供电要求即可，例如可以是串联连接、并联连接或者是串并联混联。

进液通道120(图7)设置于多个电池包110的箱体111内，即，进液通道120沿箱体111的层叠方向延伸至各个箱体111内，以将其内部的冷却液运往各层箱体111；回液通道130(图8)设置于多个电池包110的箱体111内，即，回液通道130沿箱体111的层叠方向延伸至各层箱体111内，以将各层冷却后的冷却液回收循环。多个液冷板140分别对应设置于多个箱体111的顶部，液冷板140内设有冷却通道141，冷却通道141与进液通道120连通，液冷板140朝向电芯112的一侧设有与冷却通道141连通的若干喷淋孔142。在本申请中，采用浸没式冷却的方案，即，进液通道120内部的冷却液进入液冷板140内部的冷却通道141，通过若干喷淋孔142洒向电芯112，使得冷却液从电芯112的顶部流向底部，带走箱体110内电芯112产生的热量。浸没式冷却液采用同时具有良好的化学稳定性和电气绝缘性的物质，例如可采用矿物油类型、氢氟醚类型和电子氟化液等。

请参阅图1至图3，箱体111可以为任意能容纳电芯112的结构，例如，正方体或长方体等。在一示例中，箱体111为长方体结构，箱体111包括底板和沿底板四周设置的侧壁，底板与侧壁围合形成用于容纳电芯112的容纳腔。箱体111的底板和侧壁顶端设有沿其长度方向(x方向)和宽度方向(y方向)向外延伸的连接法兰1111，多个电池包110的箱体111沿其高度方向(z方向)依次层叠设置，并通过连接法兰1111进行固定连接。具体的，每一箱体111的连接法兰1111上均设有多个连接孔，且上、下层叠的箱体111连接法兰1111上的连接孔对应设置，利用固定件，例如连接螺栓，依次贯穿上、下层的连接孔1112将多个箱体111固定在一起。较佳的，多个箱体111外部还设有连接杆1113，连接杆1113沿箱体111的层叠方向延伸，每一箱体111的外侧均设有与连接杆1113配合的安装位，连接杆1113由上至下嵌入每一箱体111的安装位，并通过固定件固定在箱体111上。连接杆1113的设置进一步巩固了多个箱体111的连接强度。多个电池包110沿着高度方向层叠设置，并通过连接法兰1111、连接杆1113固定，最顶层的电池包110的箱体111上方盖合有上盖1115，上盖1115的形状与箱体111的结构相匹配，以将电芯112密封在箱体111内部。上盖1115与顶层箱体111的连接方式可以为多种，例如，通过连接法兰1111固定连接。

请参阅图3，在一实施例中，箱体111的外侧四周还设有加强板1114，加强板1114的一侧抵靠在箱体111侧壁上，另一侧倾斜设置并抵靠在连接法兰1111上，如此设置，加强板1114、连接法兰1111及箱体111侧壁三者之间形成稳定的三角结构。此处对于加强板1114的形状不做限制，其可以为三角形、长方形、正方形或多边形等板状结构。进一步的，箱体111四周设有多个加强板1114，多个加强板1114沿着箱体111的侧壁周向间隔设置，加强板1114的具体个数和尺寸可根据箱体的尺寸进行设置。

请参阅图1和图3，每一层箱体111内设有至少一个电芯112，即，箱体111内可以设置一个电芯112，也可以设置多个电芯112。当箱体111内设置多个电芯112时，则多个电芯112之间可串联或并联或混联，其中，混联是指多个电芯112中既有串联又有并联。多个电芯112之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电芯112构成的整体容纳于箱体内；也可以是多个电芯112先串联或并联或混联组成电池模块，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体111内。

请参阅图1、图4和图5，每一层箱体111的顶部均设有一液冷板140，液冷板140可以为单独的结构件，通过固定件固定在上一层箱体111的底板上；也可以与上一层箱体111一体成型，即直接将上一层箱体111的底板作为液冷板140，但需确保每一层箱体111的强度足以支撑其内部电芯112。液冷板140内间隔设有多个冷却通道141，每一冷却通道141沿着箱体111的长度方向(图3中的x方向)延伸，并且每一冷却通道141的一端与进液通道120连通。多个冷却通道141沿着箱体111的宽度方向(图3中的y方向)间隔排布，每一冷却通道141朝向电芯112的一侧均设有多个喷淋孔142。较佳的，每一冷却通道141上的多个喷淋孔142均匀间隔设置，且多个冷却通道141上的喷淋孔142位置相对应，使得液冷板140上的若干喷淋孔142构成阵列排布，进而使得电芯112的冷却更加均匀。

请参阅图1、图6至图8，进液通道120和回液通道130设置于箱体111内，取消了传统电池簇的外部冷却管道，节约空间，提高空间利用率。进液通道120和回液通道130设置于箱体111内部，例如有以下几种方式：箱体111、进液通道120及回液通道130三者各自独立成型，进液通道120和回液通道130通过紧固件固定在箱体111内部；或者，箱体111与进液通道120、回液通道130一体成型，即，在箱体111的侧壁内设置沿电池包110层叠方向贯通的通道，多个电池包110层叠时，各个箱体111内部的通道相互对应，形成进液通道120和回液通道130；亦或者，进液管道120和回液管道130中的其中一个与箱体111一体成型，另一个为固定在箱体111内的独立结构件。较佳的，进液通道120、回液通道130与箱体111一体成型，不仅可以节约箱体111的内部空间，提高箱体111的利用率，还可以减少安装工序。进液通道120和回液通道130可以设置在箱体110的任意位置，例如，进液通道120和回液通道130设置在箱体110的对角位置，进液通道120设置在箱体111的右前侧，回液通道130设置在与其相对的箱体111的左后侧；或者，进液通道120和回液通道130设置在箱体110相对的两侧壁上，等等。

请参阅图2和图3，为使冷却液进入每一层箱体110内，在每一层箱体110上均设有进液口121和排液口131，进液口121可以设置在箱体110的顶部，并与进液管道120连通，排液口131可以设置在箱体110的底部，并与回液通道130连通。冷却液的循环流程如下：冷却液进入进液管道120，通过每层的进液口121进入每层液冷板140的冷却通道141内，然后通过喷淋孔142洒向电芯112，冷却液沿着电芯112由上至下汇聚在箱体110的底部，通过每层的排液口131排出，进入回液通道130。当要对储能系统进行停机维护时，将冷却液停止循环后，电池包110内的冷却液几乎全部从排液口131排出，节省冷却液用量，便于维护。较佳的，进液口121设置在每层箱体110对应进液通道121的位置，排液口131设置在每层箱体110对应回液通道130的位置。较佳的，每层的排液口131上设有用于控制排液口131开合的控制阀(图中未示出)，当发生热失控时，利用控制阀将发生热失控的电池包110的排液口131打开，其余电池包110的排液口131关闭，以实现对失控电池包110的单独控制。控制阀可以选用任意能控制排液口131开合的阀体，例如电磁阀，等。

请参阅图2、图7和图8，电池簇100还包括总进液口122和总回液口132，总进液口122和总回液口132均设置在箱体110上，总进液口122与进液通道120连通，外部的冷却液通过总进液口122进入进液通道120；总回液口132与回液通道130连通，从箱体110内排除的冷却液进入回液通道130经总回液口132进入冷却液循环系统。总进液口122和总回液口132的设置位置不做限定，可以设置在任意能满足冷却液进入和排出的位置，例如，总进液口122和总回液口132均设置在最底层的箱体110上，或者，设置在最顶层的箱体110上，或者，一个设置在最顶层的箱体110上，另一个设置在最底层的箱体110上。

请参阅图2、图4至图8，下面以总进液口122和总回液口132均设置在最底层的箱体110上为例，对冷却液的流通路径进行说明：总进液口122设置在箱体110对应进液通道120的一侧，总回液口132设置在箱体110对应回液通道130的一侧，外部的冷却液通过总进液口122进入进液通道120，沿着进液通道120自下至上流经各层箱体110，当经过进液口121时，会通过每层的进液口121进入每层的液冷板140的冷却通道141，再经液冷板140上的喷淋孔142喷洒每层的电芯112；冷却液顺着电芯112由上至下流动至箱体110底部，经每层的排液口131汇入回液通道130，最后经总回液口132回收至冷却液循环系统。由上述冷却液流经途径可以看出，本申请的结构使得冷却液由上至下流经电芯的侧面、顶部及底部，包括对电池包内部的汇流排进行冷却，可以达到更好的冷却效果和更均匀的电芯温度分布。

请参阅图2和图3，电池簇还包括消防系统，消防系统包括设置在每层箱体110上的消防连接口150及设置在外部的消防系统主体(图中未示出)，消防液通过消防连接口150进入每层的箱体110内，阻止热失控的进一步扩散。较佳的，消防连接口150设置在每层箱体110顶部，与回液通道130相对应的位置，当发生热失控时，对应电池包110的排液口131通过控制阀打开，其余电池包110的排液口131通过控制阀关闭，消防液通过消防连接口150注入回液通道130，再进入对应的热失控电池包110内阻止热失控。

请参阅图3、图9和图10，在一实施例中，每一箱体111内设有多个电连接的电芯112，相邻的两个电芯112之间间隔排布，并通过多个缓冲件113隔开，以缓解电芯112膨胀的压力。较佳的，多个缓冲件113沿电池包的层叠方向呈长条状间隔排布，以在电芯112的外侧形成冷却液流道，使得冷却液沿着缓冲件113形成的流道流动，将电芯112产生的热量带走。缓冲件113可以采用具有弹性的绝缘件，例如，泡棉、硅胶等。

请参阅图1、图7和图8，本实用新型还提供一种储能系统，该储能系统包含上文所述的多个电池簇100，多个电池簇100之间电连接，电连接方式可以是并联连接、串联连接或串并联混连连接；每个电池簇100的总进液口122均与外部的冷却液连通，每个电池簇100的总回液口132均与冷却液循环系统连通。冷却液通过每一电池簇100的总进液口122进入各自的进液通道120，对每一层的电芯112进行冷却，冷却后再通过排液口131汇流至回液通道130，经总回液口132回流至冷却液循环系统。

需要说明的是，上述电池簇及储能系统中未详述的结构，皆可通过现有技术进行设置。

本实用新型提供一种电池簇和储能系统，该电池簇取消了传统电池簇中的电池包支架和外部液冷管路，将多个电池包直接层叠设置并将液冷管道集成在电池包箱体上，在每层电池包箱体顶部的液冷板，并在液冷板朝向电芯的一侧设置喷淋孔，液冷管道内的冷却液进入液冷板通过喷淋孔对电芯进行喷淋，冷却液由电芯的顶部流向底部，可以达到更好的冷却效果及更低的电芯温差。每一层箱体内均设置排液口，当冷却液停止循环后，箱体内的冷却液从排液口排出，节省冷却液用量，便于维护；在箱体上设置消防连接口，当发生热失控时，对应电池包的排液口通道打开，其余电池包排液口关闭，消防液注入排液通道，进入对应的热失控电池包阻止热失控。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种电池簇，其特征在于，包括：

多个电池包，所述电池包包括箱体和设置在所述箱体内的电芯，多个所述电池包的箱体层叠设置；

进液通道，设置于多个所述电池包的箱体内；

回液通道，设置于多个所述电池包的箱体内；及

多个液冷板，分别对应设置于多个所述箱体的顶部，所述液冷板内设有冷却通道，所述冷却通道与所述进液通道连通，所述液冷板朝向所述电芯的一侧设有与所述冷却通道连通的若干喷淋孔。

2.根据权利要求1所述的电池簇，其特征在于，每层所述箱体的顶部设有进液口，每层所述箱体的底部设有排液口，所述进液口的一端与所述进液通道连通，另一端与所述冷却通道连通，所述排液口与所述回液通道连通。

3.根据权利要求2所述的电池簇，其特征在于，每层所述排液口上设有用于控制所述排液口开合的控制阀。

4.根据权利要求1所述的电池簇，其特征在于，所述电池簇还包括总进液口和总回液口，所述总进液口设置在最底层的所述箱体上，并与所述进液通道连通，所述总回液口设置在最底层的所述箱体上，并与所述回液通道连通。

5.根据权利要求1所述的电池簇，其特征在于，所述液冷板内间隔设有多个冷却通道，每一所述冷却通道朝向所述电芯的一侧均设有多个所述喷淋孔。

6.根据权利要求1所述的电池簇，其特征在于，多个所述箱体通过连接杆层叠固定在一起，所述连接杆沿所述箱体的层叠方向延伸，并通过固定件与多个所述箱体连接。

7.根据权利要求1所述的电池簇，其特征在于，所述进液通道和/或所述回液通道与所述箱体一体成型。

8.根据权利要求1所述的电池簇，其特征在于，每一所述箱体内设有若干电芯，相邻所述电芯之间设置有多个缓冲件，多个所述缓冲件沿所述层叠方向呈长条状间隔排布。

9.根据权利要求1所述的电池簇，其特征在于，所述电池簇还包括消防系统，所述消防系统包括设置在每层的所述箱体上的消防连接口，所述消防连接口与所述回液通道连通。

10.一种储能系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一所述的电池簇。