ES3038291T3 - Power storage apparatus - Google Patents

Power storage apparatus

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ES3038291T3 ES21869666T ES21869666T ES3038291T3 ES 3038291 T3 ES3038291 T3 ES 3038291T3 ES 21869666 T ES21869666 T ES 21869666T ES 21869666 T ES21869666 T ES 21869666T ES 3038291 T3 ES3038291 T3 ES 3038291T3
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Dong-Ho Park
Ji-Ho Yoo
Seung-Jun Lee
Yong-Tae Lee
Jong-Soo Lee
Sang-Woo Hong
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LG Energy Solution Ltd
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Abstract

Un aparato de almacenamiento de energía según una realización de la presente invención se caracteriza por comprender: un bastidor de batería que incluye una celda de batería y que tiene un paso de enfriamiento para enfriar la celda de batería; un tanque de agua de enfriamiento que tiene agua de enfriamiento predeterminada; una unidad de tubería para hacer circular el agua de enfriamiento entre el bastidor de batería y el tanque de agua de enfriamiento; y una unidad de bomba para regular el suministro de agua de enfriamiento a un lado del bastidor de batería. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato de almacenamiento de potencia
Campo técnico
La presente divulgación se refiere a un sistema de almacenamiento de energía.
Antecedentes de la técnica
Habitualmente se usan baterías secundarias que son altamente aplicables a diversos productos y muestran propiedades eléctricas superiores, tales como alta densidad de energía, etc., no sólo en dispositivos portátiles sino también en vehículos eléctricos (VE) o vehículos eléctricos híbridos (VEH) accionados por fuentes de potencia eléctrica. La batería secundaria atrae la atención como nueva fuente de energía para potenciar el respeto del medio ambiente y la eficiencia energética ya que puede reducirse en gran medida el uso de combustibles fósiles y no se genera ningún subproducto durante el consumo de energía.
Las baterías secundarias ampliamente usadas en la actualidad incluyen baterías de iones de litio, baterías de litiopolímero, baterías de níquel-cadmio, baterías de níquel-hidrógeno, baterías de níquel-cinc y similares. Una tensión de funcionamiento de la celda de batería secundaria unitaria, en concreto una celda de batería unitaria, es de aproximadamente 2,5 V a 4,5 V. Por tanto, si se requiere una tensión de salida superior, puede conectarse una pluralidad de celdas de batería en serie para configurar un bloque de batería. Además, dependiendo de la capacidad de carga/descarga requerida para el bloque de batería, puede conectarse una pluralidad de celdas de batería en paralelo para configurar un bloque de batería. Por tanto, el número de celdas de batería incluidas en el bloque de batería puede establecerse de diversas maneras según la tensión de salida requerida o la capacidad de carga/descarga demandada.
Mientras tanto, cuando se conecta una pluralidad de celdas de batería en serie o en paralelo para configurar un bloque de batería, resulta habitual configurar en primer lugar un módulo de batería que incluye al menos una celda de batería, y después configurar un bloque de batería o un bastidor de batería usando al menos un módulo de batería y añadiendo otros componentes. El bloque de batería se proporciona generalmente como fuente de energía de un vehículo eléctrico o similar, y recientemente, como fuente de energía para uso doméstico o industrial, un sistema de almacenamiento de energía que incluye una pluralidad de bastidores de batería está atrayendo atención. En el caso de un sistema de almacenamiento de energía convencional, particularmente en el caso de un sistema de almacenamiento de energía que incluye una celda de batería a alta temperatura que tiene una temperatura de gestión de aproximadamente 45 °C a 55 °C, es necesario construir un sistema de gestión térmica adecuado en una región de alta temperatura.
En el caso de un sistema de almacenamiento de energía convencional que incluye celdas de batería a temperatura ambiente con una temperatura de gestión de aproximadamente 19 °C a 27 °C, la temperatura de una celda de batería o una zona alrededor de la celda de batería se gestiona usando un equipo de acondicionamiento de aire para calentamiento y refrigeración, por ejemplo un acondicionador de aire.
Sin embargo, usando el sistema de gestión térmica convencional del sistema de almacenamiento de energía que incluye celdas de batería a temperatura ambiente, es difícil gestionar un sistema de almacenamiento de energía que incluye una celda de batería a alta temperatura.
Por tanto, incluso en un sistema de almacenamiento de energía que incluye celdas de batería a alta temperatura, se requiere encontrar una manera de gestionar más eficazmente la temperatura de la celda de batería o la zona alrededor de la celda de batería.
El documento US 2019/190095 A1 se refiere a un sistema para gestionar la temperatura de una batería. El sistema incluye una batería configurada para almacenar energía eléctrica y un sistema de refrigeración por agua que incluye un trayecto de flujo a través del cual fluye agua de refrigeración. La batería se proporciona en el trayecto de flujo. El sistema de refrigeración por agua comprende además un depósito de almacenamiento para almacenar agua de refrigeración. En el sistema de refrigeración por agua, se hace circular agua de refrigeración en el trayecto. Se proporciona una bomba de agua entre el depósito de almacenamiento y la batería para hacer circular agua de refrigeración en el trayecto.
El documento EP 3260319 A1 se refiere a un sistema de bomba de calor para un vehículo. El sistema de bomba de calor incluye una línea de refrigeración de batería que está conectada con un módulo de batería y en la que se mueve un refrigerante; un enfriador que está conectado con la línea de refrigeración de batería a través de una primera línea de conexión para ajustar la temperatura de refrigerante intercambiando selectivamente calor de un medio de refrigeración y refrigerante inyectado en la misma y que está conectada con una línea de medio de refrigeración de un dispositivo de acondicionamiento de aire a través de una segunda línea de conexión; un dispositivo de refrigeración de dispositivo de unidad eléctrica que incluye un radiador y una primera bomba de agua que están conectados a través de una línea de refrigeración para hacer circular refrigerante para refrigerar un motor y una unidad electrónica y que puede conectarse selectivamente con la línea de refrigeración de batería y la primera línea de conexión a través de una primera válvula; y una línea de derivación que conecta selectivamente la segunda línea de conexión y la línea de medio de refrigeración a través de una segunda válvula proporcionada en la línea de medio de refrigeración.
El documento EP 3322015 A1 se refiere a una batería.
El documento EP 2426 779 A2 se refiere a un sistema de batería, a un módulo de batería, y a un método para refrigerar el módulo de batería.
Divulgación
Problema técnico
La presente divulgación está diseñada para resolver los problemas de la técnica relacionada, y, por tanto, la presente divulgación se refiere a proporcionar un sistema de almacenamiento de energía, que puede gestionar de manera más eficiente la temperatura de una celda de batería o una zona alrededor de la celda de batería.
Además, la presente divulgación también se refiere a proporcionar un sistema de almacenamiento de energía, que puede mantener una temperatura apropiada de la celda de batería según la temperatura de gestión de la celda de batería.
Solución técnica
En un aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de almacenamiento de energía tal como se define en la reivindicación 1, que comprende: un bastidor de batería que incluye al menos una celda de batería y que tiene un canal de refrigeración para refrigerar la al menos una celda de batería; un depósito de refrigerante separado del bastidor de batería una distancia predeterminada y que tiene un refrigerante predeterminado; una unidad de tubo configurada para conectar el depósito de refrigerante y el bastidor de batería y configurada para hacer circular el refrigerante entre el bastidor de batería y el depósito de refrigerante; y una unidad de bomba conectada a la unidad de tubo, dispuesta entre el depósito de refrigerante y el bastidor de batería, y configurada para ajustar el suministro del refrigerante al bastidor de batería.
El sistema de almacenamiento de energía comprende además una válvula de desviación conectada a la unidad de tubo, un primer intercambiador de calor dispuesto entre el bastidor de batería y la válvula de desviación; y un segundo intercambiador de calor separado del primer intercambiador de calor una distancia predeterminada y dispuesto entre la válvula de desviación y el depósito de refrigerante. El sistema de almacenamiento de energía está configurado para realizar refrigeración adicional a través del segundo intercambiador de calor controlando la válvula de desviación según la temperatura del refrigerante que ha pasado a través del bastidor de batería y el primer intercambiador de calor.
El bastidor de batería puede incluir un orificio de entrada en el que se introduce el refrigerante, estando el orificio de entrada configurado para comunicarse con el canal de refrigeración; y un orificio de salida separado del orificio de entrada una distancia predeterminada y configurado para comunicarse con el canal de refrigeración, el depósito de refrigerante puede incluir un orificio de salida de refrigerante configurado para descargar el refrigerante hacia el bastidor de batería; y al menos un orificio de entrada de refrigerante separado del orificio de salida de refrigerante y configurado de tal manera que el refrigerante descargado a partir del bastidor de batería se introduce en el mismo, y la unidad de bomba puede estar dispuesta entre el orificio de entrada del bastidor de batería y el orificio de salida de refrigerante del depósito de refrigerante.
El sistema de almacenamiento de energía puede comprender además una válvula de apertura/cierre conectada a la unidad de tubo y proporcionada entre la unidad de bomba y el orificio de salida de refrigerante del depósito de refrigerante.
El sistema de almacenamiento de energía puede comprender además la válvula de desviación proporcionada entre la al menos una unidad de intercambio de calor y el depósito de refrigerante.
El sistema de almacenamiento de energía puede comprender además al menos una unidad de ventilador configurada para refrigerar la al menos una unidad de intercambio de calor.
El bastidor de batería puede incluir al menos un sensor de temperatura de bastidor configurado para detectar la temperatura de la al menos una celda de batería.
El bastidor de batería puede incluir un sensor de fuego configurado para detectar un fuego en la al menos una celda de batería.
El depósito de refrigerante puede incluir una unidad de calentador configurada para aumentar la temperatura del refrigerante.
Efectos ventajosos
Según diversas realizaciones como las anteriores, es posible proporcionar un sistema de almacenamiento de energía, que puede gestionar de manera más eficiente la temperatura de una celda de batería o una zona alrededor de la celda de batería.
Además, según diversas realizaciones como las anteriores, es posible proporcionar un sistema de almacenamiento de energía, que puede mantener una temperatura apropiada de la celda de batería según la temperatura de gestión de la celda de batería.
Descripción de los dibujos
Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferida de la presente divulgación y, junto con la divulgación anterior, sirven para proporcionar una comprensión adicional de las características técnicas de la presente divulgación y, por tanto, no se interpreta que la presente divulgación esté limitada a los dibujos.
La figura 1 es un diagrama para ilustrar un sistema de almacenamiento de energía según una realización de la presente divulgación.
La figura 2 es un diagrama para ilustrar un bastidor de batería del sistema de almacenamiento de energía según una realización de la presente divulgación.
Las figuras 3 y 4 son diagramas para ilustrar un depósito de refrigerante según diversas realizaciones del sistema de almacenamiento de energía según una realización de la presente divulgación.
La figura 5 es un diagrama para ilustrar una válvula de desviación del sistema de almacenamiento de energía según una realización de la presente divulgación.
Las figuras 6 y 7 son diagramas para ilustrar un mecanismo de refrigeración del sistema de almacenamiento de energía según una realización de la presente divulgación.
La figura 8 es un diagrama de flujo para ilustrar el mecanismo de refrigeración del sistema de almacenamiento de energía según una realización de la presente divulgación.
La figura 9 es un diagrama para ilustrar un mecanismo de calentamiento de depósito de refrigerante del sistema de almacenamiento de energía según una realización de la presente divulgación.
Mejor modo
La presente divulgación resultará más evidente al describir en detalle las realizaciones de la presente divulgación con referencia a los dibujos adjuntos. Debe entenderse que las realizaciones divulgadas en el presente documento son únicamente ilustrativas para entender mejor la presente divulgación, y que la presente divulgación puede modificarse de diversas maneras. Además, para facilidad de comprensión de la presente divulgación, los dibujos adjuntos no están dibujados a escala real, sino que las dimensiones de algunos componentes pueden estar exageradas.
La figura 1 es un diagrama para ilustrar un sistema de almacenamiento de energía según una realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la figura 1, el sistema 10 de almacenamiento de energía incluye un bastidor 100 de batería, un depósito 200 de refrigerante, una unidad 300 de tubo, y una unidad 400 de bomba.
El bastidor 100 de batería incluye al menos una celda 110 de batería (véase la figura 2), e incluye un canal 130 de refrigeración (véase la figura 2) para refrigerar la al menos una celda 110 de batería.
A continuación en el presente documento, se describirá en más detalle el bastidor 100 de batería con referencia a la figura 2.
La figura 2 es un diagrama para ilustrar un bastidor de batería del sistema de almacenamiento de energía según una realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la figura 2, el bastidor 100 de batería puede incluir una celda 110 de batería, una carcasa 120 de bastidor, un canal 130 de refrigeración, un sensor 140 de temperatura de bastidor, un sensor 150 de fuego, y una unidad 160 de control.
La celda 110 de batería es una batería secundaria, y puede proporcionarse como batería secundaria de tipo bolsa, batería secundaria rectangular, o batería secundaria cilíndrica. A continuación en el presente documento, en esta realización, la celda 110 de batería se describirá como una batería secundaria de tipo bolsa.
Puede proporcionarse al menos una celda 110 de batería o una pluralidad de celdas 110 de batería. A continuación en el presente documento, en esta realización, se describirá que se proporciona una pluralidad de celdas 110 de batería.
La pluralidad de celdas 110 de batería pueden proporcionarse como celdas de batería a alta temperatura. La celda de batería a alta temperatura tiene generalmente una temperatura de gestión de 45 °C a 55 °C, lo cual puede significar celdas de batería óptimas en cuanto a rendimiento de batería y vida útil en una región de alta temperatura a la que pertenece la temperatura de gestión. Si el bastidor 10 de batería incluye una pluralidad de celdas 110 de batería, el bastidor 10 de batería puede usarse, por ejemplo, en una región de clima tropical.
La carcasa 120 de bastidor puede alojar la pluralidad de celdas 110 de batería, el canal 130 de refrigeración, el sensor 140 de temperatura de bastidor, el sensor 150 de fuego, la unidad de control, y diversos componentes eléctricos del bastidor 100 de batería.
Para ello, la carcasa 120 de bastidor puede tener un espacio de alojamiento que puede alojar la pluralidad de celdas 110 de batería, el canal 130 de refrigeración, el sensor 140 de temperatura de bastidor, el sensor 150 de fuego, la unidad de control, y diversos componentes eléctricos del bastidor 100 de batería.
La carcasa 120 de bastidor puede incluir un cuerpo 122 de carcasa, un orificio 124 de entrada, y un orificio 126 de salida.
El cuerpo 122 de carcasa puede tener un espacio interno de un tamaño predeterminado de modo que puede proporcionarse el espacio de alojamiento. La pluralidad de celdas 110 de batería, el canal 130 de refrigeración, el sensor 140 de temperatura de bastidor, el sensor 150 de fuego, la unidad de control, y diversos componentes eléctricos del bastidor 100 de batería pueden alojarse en el cuerpo 120 de carcasa.
Un refrigerante 220 del depósito 200 de refrigerante, explicado más adelante, se introduce a través del orificio 124 de entrada, y el orificio 124 de entrada puede estar formado en un lado del cuerpo 122 de carcasa. El orificio 124 de entrada puede comunicarse con el canal 130 de refrigeración, explicado más adelante.
El orificio 126 de salida está formado en el otro lado del cuerpo 122 de carcasa, y puede estar dispuesto para estar separado del orificio 124 de entrada una distancia predeterminada. El orificio 126 de salida se comunica con el canal 130 de refrigeración, explicado más adelante, y el refrigerante 220 que ha pasado a través del canal 130 de refrigeración, explicado más adelante, puede descargarse fuera del cuerpo 122 de carcasa a través del orificio 126 de salida.
El canal 130 de refrigeración se proporciona en el cuerpo 122 de carcasa, y puede comunicarse con el orificio 124 de entrada y el orificio 126 de salida. El canal 130 de refrigeración puede refrigerar la pluralidad de celdas 110 de batería. Para ello, el refrigerante 220, explicado más adelante, puede pasar a través del canal 130 de refrigeración. El sensor 140 de temperatura de bastidor se proporciona dentro del cuerpo 122 de carcasa, y puede detectar o medir una temperatura de al menos una de la pluralidad de celdas 110 de batería en el cuerpo 122 de carcasa. El sensor 150 de fuego se proporciona dentro del cuerpo 122 de carcasa, y puede detectar una condición anómala o similar de la pluralidad de celdas 110 de batería en el cuerpo 122 de carcasa. Por ejemplo, cuando se produce una situación de fuego en la pluralidad de celdas 110 de batería, el sensor 150 de fuego puede detectar un fuego en la al menos una o más de la pluralidad de celdas 110 de batería. Específicamente, el sensor 150 de fuego puede detectar una llama o humo generado en las celdas 110 de batería.
La unidad 160 de control es para gestionar y controlar el bastidor 100 de batería, y puede estar eléctricamente conectada a la pluralidad de celdas 110 de batería, al sensor 140 de temperatura de bastidor, y al sensor 150 de fuego.
La unidad 160 de control puede proporcionarse para estar eléctricamente conectada al depósito 200 de refrigerante, a la unidad 400 de bomba, a una unidad 600 de intercambio de calor, a una válvula 700 de desviación, a una unidad 800 de ventilador, y a un sensor 900 de temperatura, explicado más adelante, proporcionado fuera del bastidor 100 de batería.
A continuación se describirá en más detalle el funcionamiento detallado de la unidad 160 de control.
El depósito 200 de refrigerante está separado del bastidor 100 de batería una distancia predeterminada, y tiene un refrigerante 220 predeterminado.
A continuación en el presente documento, se describirá en más detalle el depósito 200 de refrigerante con referencia a las figuras 3 y 4.
Las figuras 3 y 4 son diagramas para ilustrar un depósito de refrigerante según diversas realizaciones del sistema de almacenamiento de energía según una realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la figura 3, el depósito 200 de refrigerante puede incluir un cuerpo 210 de depósito, un refrigerante 220, un orificio 230 de salida de refrigerante, y un orificio 240 de entrada de refrigerante.
El cuerpo 210 de depósito puede alojar el refrigerante 220. Para ello, un espacio de alojamiento que puede alojar el refrigerante 220 puede proporcionarse en el cuerpo 210 de depósito.
El refrigerante 220 puede proporcionarse como fluido de refrigeración que puede refrigerar la pluralidad de celdas 110 de batería del bastidor 100 de batería. En esta realización, se describirá que el refrigerante 220 es agua.
El orificio 230 de salida de refrigerante es para descargar el refrigerante 220 hacia el bastidor 100 de batería, y puede proporcionarse en el cuerpo 210 de depósito para comunicarse con el espacio interno del cuerpo 210 de depósito.
El orificio 230 de salida de refrigerante se comunica con un primer tubo 330 de la unidad 300 de tubo, explicada más adelante, y puede descargar el refrigerante 220 dentro del cuerpo 210 de depósito hacia el primer tubo 330 de la unidad 300 de tubo, explicada más adelante.
El orificio 240 de entrada de refrigerante está separado del orificio 230 de salida de refrigerante, y el refrigerante 220 descargado a partir del bastidor 100 de batería puede introducirse a través del orificio 240 de entrada de refrigerante. El orificio 240 de entrada de refrigerante puede proporcionarse en el cuerpo 210 de depósito para comunicarse con el espacio interno del cuerpo 210 de depósito.
El orificio 240 de entrada de refrigerante puede incluir un primer orificio 243 de entrada y un segundo orificio 245 de entrada.
El primer orificio 243 de entrada puede proporcionarse en el cuerpo 210 de depósito para comunicarse con un tercer tubo 370 de la unidad 300 de tubo, explicada más adelante, y comunicarse con el espacio interno del cuerpo 210 de depósito. El primer orificio 243 de entrada puede guiar el refrigerante 220 enviado desde el lado de tercer tubo 370 de la unidad 300 de tubo, explicada más adelante, al interior del cuerpo 210 de depósito.
El segundo orificio 245 de entrada puede proporcionarse en el cuerpo 210 de depósito para comunicarse con un cuarto tubo 390 de una unidad 300 de tubo, explicada, y comunicarse con el espacio interno del cuerpo 210 de depósito. El segundo orificio 245 de entrada puede guiar el refrigerante 220 enviado desde el cuarto tubo 390 de la unidad 300 de tubo, explicada más adelante, al interior del cuerpo 210 de depósito.
Haciendo referencia a la figura 4, el depósito 200 de refrigerante puede incluir además una unidad 250 de calentador.
La unidad 250 de calentador está montada en el cuerpo 210 de depósito del depósito 200 de refrigerante, y puede calentar el refrigerante 220 dentro del cuerpo 210 de depósito para aumentar la temperatura del refrigerante 220. Mientras tanto, un tercer sensor 970 de temperatura de la unidad 900 de sensor de temperatura, explicada más adelante, para detectar o medir la temperatura del refrigerante 200 dentro del cuerpo 210 de depósito, puede proporcionarse dentro el cuerpo 210 de depósito del depósito 200 de refrigerante.
El funcionamiento de la unidad 250 de calentador se describirá en más detalle con referencia a la figura 9.
Haciendo de nuevo referencia a la figura 1, la unidad 300 de tubo es para hacer circular el refrigerante 220 entre el bastidor 100 de batería y el depósito 200 de refrigerante, y conecta el depósito 200 de refrigerante y el bastidor 100 de batería.
La unidad 300 de tubo puede incluir un primer tubo 330, un segundo tubo 350, un tercer tubo 370, y un cuarto tubo 390.
El primer tubo 330 puede conectar el bastidor 100 de batería y el depósito 200 de refrigerante. La unidad 400 de bomba y una válvula 500 de apertura/cierre, explicada más adelante, pueden estar conectadas al primer tubo 330.
El segundo tubo 350 puede conectar el bastidor 100 de batería y un primer intercambiador 630 de calor de la unidad 600 de intercambio de calor, explicada más adelante.
El tercer tubo 370 puede conectar el primer intercambiador 630 de calor de la unidad 600 de intercambio de calor, explicada más adelante, y el depósito 200 de refrigerante. Específicamente, el tercer tubo 370 puede estar conectado al primer orificio 243 de entrada del orificio 240 de entrada de refrigerante del depósito 200 de refrigerante. Una válvula 700 de desviación, explicada más adelante, y el primer sensor 930 de temperatura de la unidad 900 de sensor de temperatura, explicada más adelante, pueden estar conectados al tercer tubo 370.
El cuarto tubo 390 puede conectar la válvula 700 de desviación, explicada más adelante, y el depósito 200 de refrigerante. Específicamente, el cuarto tubo 390 puede estar conectado al segundo orificio 245 de entrada del orificio 240 de entrada de refrigerante del depósito 200 de refrigerante. Un segundo intercambiador 650 de calor de la unidad 600 de intercambio de calor, explicada más adelante, y un segundo sensor 950 de temperatura de la unidad 900 de sensor de temperatura, explicada más adelante, pueden estar conectados al cuarto tubo 390.
La unidad 400 de bomba es para controlar el suministro del refrigerante 220 hacia el bastidor 100 de batería, está conectada a la unidad 300 de tubo, y está dispuesta entre el depósito 200 de refrigerante y el bastidor 100 de batería.
La unidad 400 de bomba puede estar dispuesta entre el orificio 124 de entrada del bastidor 100 de batería y el orificio 230 de salida de refrigerante del depósito 200 de refrigerante.
Más específicamente, la unidad 400 de bomba está conectada al primer tubo 330 de la unidad 300 de tubo, y puede estar dispuesta entre la válvula 500 de apertura/cierre y el bastidor 100 de batería.
Mientras tanto, el sistema 10 de almacenamiento de energía puede incluir además una válvula 500 de apertura/cierre, una unidad 600 de intercambio de calor, y una válvula 700 de desviación.
La válvula 500 de apertura/cierre puede decidir si suministrar el refrigerante 220 del depósito 200 de refrigerante al bastidor 100 de batería o detener el suministro del refrigerante 200 al bastidor 100 de batería mediante operación manual o automática de activación/desactivación mediante manipulación por el usuario o similar.
La válvula 500 de apertura/cierre está conectada a la unidad 300 de tubo, y puede proporcionarse entre la unidad 400 de bomba y el orificio 230 de salida de refrigerante del depósito 200 de refrigerante.
La unidad 600 de intercambio de calor es para gestionar la temperatura del refrigerante 220 que ha pasado a través del bastidor 100 de batería, y puede estar dispuesta entre el orificio 126 de salida del bastidor 100 de batería y el al menos un orificio 240 de entrada de refrigerante del depósito 200 de refrigerante. La unidad 600 de intercambio de calor puede proporcionarse en al menos una o en una pluralidad. A continuación en el presente documento, en esta realización, se describirá que la unidad 600 de intercambio de calor se proporciona en una pluralidad.
La pluralidad de unidades 600 de intercambio de calor incluye un primer intercambiador 630 de calor y un segundo intercambiador 650 de calor.
El primer intercambiador 630 de calor está dispuesto entre el bastidor 100 de batería y la válvula 700 de desviación. Específicamente, el primer intercambiador 630 de calor puede guiar la refrigeración del refrigerante 220 suministrado a través del segundo tubo 350 de la unidad 300 de tubo. Este primer intercambiador 630 de calor puede proporcionarse como un radiador.
El segundo intercambiador 650 de calor está separado del primer intercambiador 630 de calor una distancia predeterminada, y está dispuesto entre la válvula 700 de desviación y el depósito 200 de refrigerante. Específicamente, el segundo intercambiador 650 de calor puede guiar la refrigeración del refrigerante 220 suministrado a través del cuarto tubo 390 de la unidad 300 de tubo. Este segundo intercambiador 650 de calor puede proporcionarse como un radiador.
La válvula 700 de desviación está conectada a la unidad 300 de tubo, y puede proporcionarse entre la al menos una unidad 600 de intercambio de calor y el depósito 200 de refrigerante.
La válvula 700 de desviación se describirá en más detalle con referencia a la figura 5 a continuación.
La figura 5 es un diagrama para ilustrar una válvula de desviación del sistema de almacenamiento de energía según una realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la figura 5, la válvula 700 de desviación puede incluir una porción 710 de entrada, una porción 730 de salida, y una segunda porción 750 de desviación.
La porción 710 de entrada puede proporcionarse en un lado de la válvula 700 de desviación. El refrigerante 220 (véase la figura 1) que ha pasado a través del primer intercambiador 630 de calor (véase la figura 1) de la unidad 600 de intercambio de calor (véase la figura 1) puede introducirse en la porción 710 de entrada.
La porción 730 de salida funciona para abrirse y cerrarse, y puede enviar el refrigerante 220 (véase la figura 1) introducido desde la porción 710 de entrada hasta el tercer tubo 370 de la unidad 300 de tubo (véase la figura 1). El refrigerante 220 (véase la figura 1) descargado a través de la porción 730 de salida puede volver a introducirse en el depósito 200 de refrigerante a través del tercer tubo 370.
La porción 750 de desviación puede abrirse y cerrarse, y puede proporcionarse entre la porción 710 de entrada y la porción 730 de salida. La porción 750 de desviación puede enviar el refrigerante 220 (véase la figura 1) introducido desde la porción 710 de entrada hasta el cuarto tubo 390 de la unidad 300 de tubo (véase la figura 1). El refrigerante (220, véase la figura 1) descargado a través de la porción 750 de desviación puede volver a introducirse en el depósito 200 de refrigerante a través del cuarto tubo 390.
Haciendo de nuevo referencia a la figura 1, el sistema 10 de almacenamiento de energía puede incluir además una unidad 800 de ventilador y un sensor 900 de temperatura.
La unidad 800 de ventilador es para refrigerar la al menos una unidad 600 de intercambio de calor y puede proporcionarse en un número correspondiente al número de la al menos una unidad 600 de intercambio de calor. La unidad 800 de ventilador puede incluir un primer ventilador 830 de soplado y un segundo ventilador 850 de soplado.
El primer ventilador 830 de soplado puede estar dispuesto cerca del primer intercambiador 630 de calor de la unidad 600 de intercambio de calor. El primer ventilador 830 de soplado puede incluir un ventilador de refrigeración. El primer ventilador 830 de soplado puede enviar un aire de refrigeración al primer intercambiador 630 de calor, y puede cambiar de manera apropiada la capacidad de refrigeración según se necesite ajustando la velocidad de rotación (RPM) del ventilador de refrigeración.
El segundo ventilador 850 de soplado puede estar dispuesto cerca del segundo intercambiador 650 de calor de la unidad 600 de intercambio de calor. El segundo ventilador 850 de soplado puede incluir un ventilador de refrigeración. El primer ventilador 850 de soplado puede enviar un aire de refrigeración al segundo intercambiador 650 de calor, y puede cambiar de manera apropiada la capacidad de refrigeración según se necesite ajustando la velocidad de rotación (RPM) del ventilador de refrigeración.
La unidad 900 de sensor de temperatura es para medir o detectar la temperatura, y puede proporcionarse en un punto específico o un componente específico del sistema 10 de almacenamiento de energía.
La unidad 900 de sensor de temperatura puede proporcionarse en al menos una o en una pluralidad. A continuación en el presente documento, en esta realización, se describirá que el sensor 900 de temperatura se proporciona en una pluralidad.
La pluralidad de unidades 900 de sensor de temperatura puede incluir un primer sensor 930 de temperatura, un segundo sensor 950 de temperatura, y un tercer sensor 970 de temperatura.
El primer sensor 930 de temperatura se proporciona en el tercer tubo 370 de la unidad 370 de tubo, y puede estar dispuesto entre el primer intercambiador 630 de calor de la unidad 600 de intercambio de calor y la válvula 700 de desviación. El primer sensor 930 de temperatura puede detectar o medir la temperatura del refrigerante 200 que ha pasado por el primer intercambiador 630 de calor de la unidad 600 de intercambio de calor.
El segundo sensor 950 de temperatura se proporciona en el cuarto tubo 390 de la unidad 370 de tubo, y puede estar dispuesto entre el segundo intercambiador 650 de calor de la unidad 600 de intercambio de calor y el depósito 200 de refrigerante. El segundo sensor 950 de temperatura puede detectar o medir la temperatura del refrigerante 200 que ha pasado a través del segundo intercambiador 650 de calor de la unidad 600 de intercambio de calor.
El tercer sensor 970 de temperatura puede proporcionarse dentro del cuerpo 210 de depósito del depósito 200 de refrigerante. El tercer sensor 970 de temperatura puede detectar o medir la temperatura del refrigerante 220 en el cuerpo 210 de depósito.
A continuación en el presente documento, se describirá en más detalle el mecanismo de refrigeración del sistema 10 de almacenamiento de energía según esta realización.
Las figuras 6 y 7 son diagramas para ilustrar un mecanismo de refrigeración del sistema de almacenamiento de energía según una realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la figura 6, la unidad 160 de control del bastidor 100 de batería del sistema 10 de almacenamiento de energía puede controlar la temperatura de la pluralidad de celdas 110 de batería del bastidor 100 de batería para que se mantenga en un intervalo de temperatura previamente establecido.
La unidad 160 de control puede controlar la válvula 500 de apertura/cierre para mover el refrigerante 220 del depósito 200 de refrigerante al bastidor de batería 110. Cuando se abre la válvula 500 de apertura/cierre, el refrigerante 220, C1 puede moverse desde el depósito 200 de refrigerante hasta el bastidor 100 de batería. En este caso, la unidad 160 de control puede controlar la unidad 400 de bomba para controlar la cantidad de suministro o velocidad de suministro del refrigerante 220, C1.
El refrigerante 220, C1 puede guiarse para salir del depósito 200 de refrigerante y pasar por el canal 130 de refrigeración del bastidor 100 de batería a través del primer tubo 330 de la unidad 300 de tubo para refrigerar la pluralidad de celdas 110 de batería en el bastidor 100 de batería, o para mantener la temperatura de la pluralidad de celdas 110 de batería a una temperatura previamente establecida.
La unidad 160 de control puede ajustar la cantidad de suministro, la tasa de suministro, o similares, del refrigerante 220 que pasa a través del canal 130 de refrigeración, mediante la información de temperatura obtenida a partir del sensor 140 de temperatura de bastidor, de modo que las celdas 110 de batería pueden mantenerse en un intervalo de temperatura previamente establecido.
Por ejemplo, la unidad 160 de control puede aumentar la cantidad de suministro o la tasa de suministro del refrigerante 220 que pasa a través del canal 130 de refrigeración cuando se sobrecalientan las celdas 110 de batería.
Además, si se produce una situación anómala tal como una situación de llama de las celdas 110 de batería, cuando se detecta una llama o humo a partir del sensor 150 de fuego, la unidad 160 de control puede aumentar adicionalmente la cantidad de suministro o la tasa de suministro del refrigerante 220 que pasa a través del canal 130 de refrigeración.
El refrigerante 220, C2 que ha pasado a través del canal 130 de refrigeración del bastidor 100 de batería puede moverse al primer intercambiador 630 de calor de la unidad 600 de intercambio de calor a través del segundo tubo 350 de la unidad 300 de tubo. En este caso, el refrigerante 220, C2 después de pasar a través del canal 130 de refrigeración del bastidor 100 de batería puede tener una temperatura superior al refrigerante 220, C1 antes de pasar a través del canal 130 de refrigeración.
La unidad 160 de control puede accionar el primer ventilador 830 de soplado de la unidad 800 de ventilador para reducir la temperatura del refrigerante 220, C2 que ha pasado a través del canal 130 de refrigeración del bastidor 100 de batería, cuando el refrigerante 220, C2 pasa a través del primer intercambiador 630 de calor de la unidad 600 de intercambio de calor.
En este caso, el primer ventilador 830 de soplado de la unidad 800 de ventilador puede estar eléctricamente conectado a la unidad 160 de control, al sensor 140 de temperatura de bastidor, y a la unidad 900 de sensor de temperatura. La unidad 160 de control puede ajustar la cantidad de refrigeración del refrigerante 220, C2 cambiando la cantidad de rotación de ventilador del primer ventilador 830 de soplado según la información de temperatura del sensor 140 de temperatura de bastidor y la unidad 900 de sensor de temperatura.
Si el refrigerante 220, C3 que ha pasado por el primer intercambiador 630 de calor está por debajo de una temperatura previamente establecida, la unidad 160 de control puede abrir la porción 710 de entrada y la porción 730 de salida de la válvula 700 de desviación y cerrar la porción 750 de desviación de la válvula 700 de desviación. Por consiguiente, el refrigerante 220, C3 que ha pasado a través del primer intercambiador 630 de calor puede volver a introducirse en el depósito 200 de refrigerante a través de la porción 710 de entrada y la porción 730 de salida de la válvula 700 de desviación. En este caso, el refrigerante 220, C3 después de pasar a través del primer intercambiador 630 de calor puede tener una temperatura inferior al refrigerante 220, C2 antes de pasar a través del primer intercambiador 630 de calor.
El refrigerante 230 introducido de nuevo en el depósito 200 de refrigerante puede circular a lo largo de la unidad 300 de tubo según el control de la unidad 160 de control o similar hasta que la temperatura de las celdas 110 de batería en el bastidor 100 de batería cumple un intervalo de temperatura previamente establecido.
Mientras tanto, en el sistema 10 de almacenamiento de energía, el refrigerante 220, C3 que ha pasado por el primer intercambiador 630 de calor puede estar por encima de la temperatura previamente establecida.
Haciendo referencia a la figura 7, cuando el refrigerante 220, C3 que ha pasado a través del primer intercambiador 630 de calor está por encima de la temperatura previamente establecida, la unidad 160 de control puede abrir la porción 710 de entrada y la porción 750 de desviación de la válvula 700 de desviación y cerrar la porción 730 de salida de la válvula 700 de desviación a través del primer sensor 930 de temperatura.
Por consiguiente, el refrigerante 220, C3 que ha pasado a través del primer intercambiador 630 de calor puede pasar a través del segundo intercambiador 650 de calor de la unidad 600 de intercambio de calor a través de la porción 710 de entrada y la porción 750 de desviación de la válvula 700 de desviación.
La unidad 160 de control puede accionar el segundo ventilador 850 de soplado de la unidad 800 de ventilador para reducir la temperatura del refrigerante 220, C4 que se emite desde la porción 750 de desviación de la válvula 700 de desviación, cuando el refrigerante 220, C4 pasa a través del segundo intercambiador 650 de calor de la unidad 600 de intercambio de calor.
En este caso, el segundo ventilador 850 de soplado de la unidad 800 de ventilador puede estar eléctricamente conectado a la unidad 160 de control, al sensor 140 de temperatura de bastidor, y a la unidad 900 de sensor de temperatura. La unidad 160 de control puede cambiar la cantidad de rotación de ventilador del segundo ventilador 850 de soplado, como el primer ventilador 830 de soplado, según la información de temperatura del sensor 140 de temperatura de bastidor y la unidad 900 de sensor de temperatura para ajustar la cantidad de refrigeración del refrigerante 220, C4.
Como tal, en esta realización, cuando el refrigerante 220, C3 que ha pasado a través del primer intercambiador 630 de calor está por encima de la temperatura previamente establecida, en el sistema 10 de almacenamiento de energía, el refrigerante 220, C3 puede desviarse al segundo intercambiador 650 de calor a través de la porción 750 de desviación de la válvula 700 de desviación para refrigerar adicionalmente el refrigerante 220, C4 o control adicionalmente la temperatura del refrigerante 220, C4 a través del segundo intercambiador 650 de calor y el segundo ventilador 850 de soplado.
El refrigerante 220 y C4 que ha pasado a través del segundo intercambiador 650 de calor puede volver a introducirse en el depósito 200 de refrigerante a través del cuarto tubo 390 de la unidad 300 de tubo. En este caso, el refrigerante 220, C4 que pasa a través del segundo intercambiador 650 de calor puede tener una temperatura inferior al refrigerante 220, c 3 que pasa a través del primer intercambiador 630 de calor.
El refrigerante 230 introducido de nuevo en el depósito 200 de refrigerante puede circular a lo largo de la unidad 300 de tubo según el control de la unidad 160 de control hasta que la temperatura de las celdas 110 de batería en el bastidor 100 de batería cumple el intervalo de temperatura previamente establecido.
Como tal, el sistema 10 de almacenamiento de energía según esta realización de acuerdo con la invención reivindicada realiza de manera apropiada una refrigeración adicional a través del segundo intercambiador 650 de calor controlando la válvula 700 de desviación según la temperatura del refrigerante 220 que ha pasado a través del bastidor 100 de batería y el primer intercambiador 630 de calor.
Es decir, si la temperatura del refrigerante 220 es lo suficientemente inferior al intervalo de temperatura previamente establecido, el refrigerante 220 se mueve directamente al depósito 200 de refrigerante sin pasar a través del segundo intercambiador 650 de calor, y sólo cuando la temperatura del refrigerante 220 es superior al intervalo de temperatura previamente establecido, puede realizarse refrigeración adicional a través del segundo intercambiador 650 de calor.
Por consiguiente, en esta realización, a través de la válvula 700 de desviación, el segundo intercambiador 650 de calor y el segundo ventilador 850 de soplado se accionan selectivamente, de modo que puede aumentarse significativamente la eficiencia de todo el sistema de refrigeración.
A continuación en el presente documento, se describirá el diagrama de flujo sobre el mecanismo de refrigeración según el flujo del refrigerante 220 después de pasar a través del primer intercambiador 630 de calor del sistema 10 de almacenamiento de energía según esta realización.
La figura 8 es un diagrama de flujo para ilustrar el mecanismo de refrigeración del sistema de almacenamiento de energía según una realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la figura 8, en primer lugar, puede refrigerarse un refrigerante a través del primer intercambiador de calor (S10). Después de eso, la unidad de control puede comparar la temperatura del refrigerante medida a través del primer sensor de temperatura con una temperatura de refrigerante previamente establecida (S20). Si la temperatura del refrigerante medida a través del primer sensor de temperatura es inferior a la temperatura de refrigerante previamente establecida, la unidad de control puede abrir la porción de salida de la válvula de desviación (S21).
Por consiguiente, el refrigerante puede fluir al tercer tubo de la unidad de tubo (S23) y puede introducirse en el depósito de refrigerante (S30).
Si la temperatura del refrigerante medida a través del primer sensor de temperatura es igual o superior a la temperatura de refrigerante previamente establecida, la unidad de control puede abrir la porción de desviación de la válvula de desviación (S25).
Por consiguiente, el refrigerante puede fluir al cuarto tubo de la unidad de tubo (S27), puede refrigerarse adicionalmente a través del segundo intercambiador de calor (S29), y después puede introducirse en el depósito de refrigerante (S30).
Como tal, el sistema 10 de almacenamiento de energía según esta realización puede realizar una refrigeración adicional selectiva del refrigerante 220 según la temperatura del refrigerante 220, a través de la válvula 700 de desviación y el segundo intercambiador 650 de calor, y, por tanto, es posible maximizar la eficiencia de refrigeración o eficiencia de gestión de temperatura.
La figura 9 es un diagrama para ilustrar un mecanismo de calentamiento de depósito de refrigerante del sistema de almacenamiento de energía según una realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la figura 9, en el caso del refrigerante 220 dentro del depósito 200 de refrigerante, cuando la temperatura exterior es baja, tal como en invierno, el refrigerante 220 dentro del cuerpo 210 de depósito del depósito 200 de refrigerante puede superenfriarse o congelarse.
En este momento, la unidad 160 de control (véase la figura 2) hace funcionar la unidad 250 de calentador cuando la temperatura del refrigerante 220 dentro del cuerpo 210 de depósito del depósito 200 de refrigerante medida a través del tercer sensor 970 de temperatura es inferior a la temperatura previamente establecida. La unidad 250 de calentador puede calentar el refrigerante 220 dentro del cuerpo 210 de depósito del depósito 200 de refrigerante hasta que alcanza la temperatura previamente establecida.
Por otro lado, la unidad 160 de control (véase la figura 2) puede hacer funcionar la válvula de apertura/cierre 300, la unidad 400 de bomba, o similar, para hacer circular el refrigerante calentado hasta la temperatura predeterminada cuando la temperatura exterior, tal como en invierno, es baja tal como se describió anteriormente. Según la circulación del refrigerante calentado hasta la temperatura predeterminada, puede prevenirse la congelación o similar de la unidad 300 de tubo.
Según diversas realizaciones tal como se describieron anteriormente, es posible proporcionar el sistema 10 de almacenamiento de energía que puede gestionar de manera más eficiente la temperatura de la celda 110 de batería o la zona que rodea la celda 110 de batería.
Además, según diversas realizaciones tal como se describieron anteriormente, es posible proporcionar un sistema 10 de almacenamiento de energía que puede mantener una temperatura apropiada de la celda 110 de batería según la temperatura de gestión de la celda 110 de batería.
Aunque se han mostrado y descrito las realizaciones de la presente divulgación, debe entenderse que la presente divulgación no se limita a las realizaciones específicas descritas, y que pueden realizarse diversos cambios y modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Sistema (10) de almacenamiento de energía, que comprende:
    un bastidor (100) de batería que incluye al menos una celda (110) de batería y que tiene un canal (130) de refrigeración para refrigerar la al menos una celda (110) de batería;
    un depósito (200) de refrigerante separado del bastidor (100) de batería una distancia predeterminada y que tiene un refrigerante (220) predeterminado;
    una unidad (300) de tubo configurada para conectar el depósito (200) de refrigerante y el bastidor (100) de batería y configurada para hacer circular el refrigerante (220) entre el bastidor (100) de batería y el depósito (200) de refrigerante; y
    una unidad (400) de bomba conectada a la unidad (300) de tubo, dispuesta entre el depósito (200) de refrigerante y el bastidor (100) de batería, y configurada para ajustar el suministro del refrigerante (220) al bastidor (100) de batería,
    en el que el sistema (10) de almacenamiento de energía comprende además:
    una válvula (700) de desviación conectada a la unidad (300) de tubo,
    un primer intercambiador (630) de calor dispuesto entre el bastidor (100) de batería y la válvula (700) de desviación; y
    un segundo intercambiador (650) de calor separado del primer intercambiador (630) de calor una distancia predeterminada y dispuesto entre la válvula (700) de desviación y el depósito (200) de refrigerante, caracterizado porque el sistema (10) de almacenamiento de energía está configurado para realizar refrigeración adicional a través del segundo intercambiador (650) de calor controlando la válvula (700) de desviación según la temperatura del refrigerante (220) que ha pasado a través del bastidor (100) de batería y el primer intercambiador (630) de calor.
  2. 2. Sistema de almacenamiento de energía según la reivindicación 1, en el que el bastidor (10) de batería incluye:
    un orificio (124) de entrada en el que se introduce el refrigerante (220), estando el orificio (124) de entrada configurado para comunicarse con el canal (130) de refrigeración; y
    un orificio (126) de salida separado del orificio (124) de entrada una distancia predeterminada y configurado para comunicarse con el canal (130) de refrigeración,
    en el que el depósito (200) de refrigerante incluye:
    un orificio (230) de salida de refrigerante configurado para descargar el refrigerante (220) hacia el bastidor (100) de batería; y
    al menos un orificio (240) de entrada de refrigerante separado del orificio (230) de salida de refrigerante y configurado de tal manera que el refrigerante (220) descargado a partir del bastidor (100) de batería se introduce en el mismo,
    en el que la unidad (400) de bomba está dispuesta entre el orificio (124) de entrada del bastidor (100) de batería y el orificio (230) de salida de refrigerante del depósito (200) de refrigerante.
  3. 3. Sistema (10) de almacenamiento de energía según la reivindicación 2, que comprende además:
    una válvula (500) de apertura/cierre conectada a la unidad (300) de tubo y proporcionada entre la unidad (400) de bomba y el orificio (230) de salida de refrigerante del depósito (200) de refrigerante.
  4. 4. Sistema (10) de almacenamiento de energía según la reivindicación 1,
    en el que la válvula (700) de desviación se proporciona entre la al menos una unidad (600; 630, 650) de intercambio de calor y el depósito (200) de refrigerante.
  5. 5. Sistema (10) de almacenamiento de energía según la reivindicación 1, que comprende además:
    al menos una unidad (800) de ventilador configurada para refrigerar la al menos una unidad (600; 630, 650) de intercambio de calor.
  6. 6. Sistema (10) de almacenamiento de energía según la reivindicación 1,
    en el que el bastidor (100) de batería incluye al menos un sensor (140) de temperatura de bastidor configurado para detectar la temperatura de la al menos una celda (110) de batería.
  7. 7. Sistema (10) de almacenamiento de energía según la reivindicación 1,
    en el que el bastidor (100) de batería incluye un sensor (150) de fuego configurado para detectar un fuego en la al menos una celda (110) de batería.
  8. 8. Sistema (10) de almacenamiento de energía según la reivindicación 1,
    en el que el depósito (200) de refrigerante incluye una unidad (250) de calentador configurada para aumentar la temperatura del refrigerante (220).
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