RU199413U1

RU199413U1 - Battery storage rack

Info

Publication number: RU199413U1
Application number: RU2020115147U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Сергеевич Романов; Павел Георгиевич Попов; Михаил Юрьевич Грачев; Денис Геннадьевич Метальников; Вячеслав Александрович Колесников
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью «Системы накопления энергии»
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2020-08-31

Abstract

Техническое решение относится к области электротехники и может быть использовано, в частности, для размещения аккумуляторных батарей, входящих в состав систем хранения энергии. Стеллаж для размещения аккумуляторной батареи включает полые горизонтальные перекладины, прикрепленные к полым вертикальным стойкам, и полки. Стойки выполнены с возможностью подключения воздуховодов к их внутреннему пространству, а горизонтальные перекладины прикреплены к вертикальным стойкам с формированием воздушного канала и на боковой поверхности содержат отверстия для выхода воздуха. Полки могут быть закреплены на горизонтальных перекладинах. В отверстиях для выхода воздуха могут быть установлены устройства, направляющие поток воздуха. Технический результат заключается в повышении показателей эффективности охлаждения аккумуляторной батареи. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.The technical solution relates to the field of electrical engineering and can be used, in particular, to accommodate storage batteries that are part of energy storage systems. The battery storage rack includes hollow horizontal rails attached to hollow uprights and shelves. The racks are made with the possibility of connecting the air ducts to their internal space, and the horizontal bars are attached to the vertical racks with the formation of an air channel and contain holes for air outlet on the side surface. The shelves can be fixed on horizontal bars. Air vents can be fitted with air deflectors. The technical result consists in increasing the efficiency of the battery cooling. 2 wp f-ly, 1 dwg

Description

Техническое решение относится к области электротехники и может быть использовано, в частности, для размещения аккумуляторных батарей, входящих в состав систем хранения энергии.The technical solution relates to the field of electrical engineering and can be used, in particular, to accommodate storage batteries that are part of energy storage systems.

Так как аккумуляторы батареи имеют конечное электрическое сопротивление, то при заряде или разряде аккумуляторной батареи, выделяется тепло. Также тепло выделяется при использовании системы пассивной балансировки аккумуляторной батареи (система пассивной балансировки служит для выравнивания степени заряженности аккумуляторов в батарее и разряжает наиболее заряженные аккумуляторы в аккумуляторной батарее, подключая параллельно этим аккумуляторам балансировочные резисторы). Все выделяющееся при работе тепло требует отвода для исключения перегрева аккумуляторов. С целью получения максимальной плотности запасаемой электроэнергии, аккумуляторы в батарее устанавливаются в стеллажах в несколько ярусов. При этом, в большинстве конструкций недостаточно пассивного охлаждения аккумуляторов.Since batteries in a battery have finite electrical resistance, heat is generated when the battery is charged or discharged. Heat is also generated when using the passive balancing system of the battery (the passive balancing system serves to equalize the state of charge of the batteries in the battery and discharges the most charged batteries in the battery by connecting balancing resistors in parallel with these batteries). All the heat released during operation requires removal to prevent overheating of the batteries. In order to obtain the maximum density of the stored electricity, the batteries in the battery are installed in racks in several tiers. At the same time, in most designs, passive battery cooling is not enough.

Из уровня техники известно решение по патенту США на изобретение №US10426061 «Computer server heat regulation utilizing integrated precision air flow (Регулирование нагрева компьютерного сервера с использованием встроенного прецизионного воздушного потока)» (МПК F16K27/00; F16K3/02; F16K3/03; H01L35/28; H05K7/20, опубликован 24.09.2019). Известное решение включает серверную стойку, содержащую полые трубчатые опорные стойки с направляющими для приема серверов, между которыми расположены боковые панели. Внутри боковых панелей предусмотрены простирающиеся по всей их высоте проходы для воздуха, к которым подается холодный воздух от кондиционера, и картриджи с клапанными элементами для подвода воздуха к серверам. Недостатками такого решения являются сложная конструкция и отсутствие возможности использования стойки для размещения аккумуляторной батареи. В отличие от данного решения заявляемый стеллаж имеет простую конструкцию, содержащую полые горизонтальные перекладины, прикрепленные к полым вертикальным стойкам, и полки для размещения аккумуляторной батареи. From the prior art, a decision is known for US patent for invention No. US10426061 "Computer server heat regulation utilizing integrated precision air flow" (IPC F16K27 / 00; F16K3 / 02; F16K3 / 03; H01L35 / 28; H05K7 / 20, published September 24, 2019). The known solution includes a server rack containing hollow tubular support racks with rails for receiving servers, between which side panels are located. Inside the side panels, there are full-height air passages to which cold air from the air conditioner is supplied, and cartridges with valve elements to supply air to the servers. The disadvantages of this solution are the complex design and the inability to use a rack to accommodate the battery. In contrast to this solution, the inventive rack has a simple structure containing hollow horizontal beams attached to hollow vertical posts, and shelves for accommodating a battery.

Из уровня техники известен также многоярусный стеллаж по патенту РФ на полезную модель RU 78369 «МНОГОЯРУСНЫЙ СТЕЛЛАЖ ДЛЯ КОМПЛЕКТА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ» (МПК H01M 2/10, опубликован 20.11.2008), выбранный в качестве ближайшего аналога. Известный стеллаж для комплекта аккумуляторных батарей включает несущий каркас, состоящий из стоек, перекладин и ригелей. Стойки, перекладины и ригели, изготовленные из сортового проката из профильных прямоугольных труб, соединены с образованием ячеек. Каждая ячейка снабжена лотком, открытым наружу с одного из торцов, для установки аккумуляторной батареи. Однако при такой конструкции стеллажа возникает необходимость использования большого количества вентиляторов для охлаждения аккумуляторной батареи, что в целом усложняет конструкцию, схему разводки электрических цепей, схему управления вентиляторами. А использование общего вентилятора не обеспечивает эффективного отвода тепла от элементов, расположенных в глубине стеллажа (возможен локальный перегрев отдельных элементов), при этом требует большей мощности для повышенного воздухообмена в помещении. Отличиями заявляемого решения являются возможность подключения воздуховодов от вентилятора к внутреннему пространству вертикальных стоек, наличие воздушного канала в горизонтальных перекладинах и вертикальных стойках и отверстий для выхода охлаждающего воздуха, расположенных на боковой поверхности горизонтальных перекладин, установленные в них устройства, направляющие поток воздуха, за счет чего осуществляется охлаждение батареи, в частности, ее наиболее нагревающихся элементов.From the prior art, there is also known a multi-tiered rack according to the RF patent for utility model RU 78369 "MULTI-TIER RACK FOR A SET OF BATTERIES" (IPC H01M 2/10, published on November 20, 2008), selected as the closest analogue. A known rack for a set of batteries includes a supporting frame consisting of racks, crossbars and crossbars. Racks, crossbars and crossbars made of rolled section from shaped rectangular pipes are connected to form cells. Each cell is equipped with a tray open outward from one of the ends for installing a storage battery. However, with such a rack design, it becomes necessary to use a large number of fans to cool the storage battery, which generally complicates the design, wiring diagram of electrical circuits, and fan control circuit. And the use of a common fan does not provide effective heat removal from the elements located in the depth of the rack (local overheating of individual elements is possible), while it requires more power for increased air exchange in the room. The differences of the proposed solution are the ability to connect the air ducts from the fan to the inner space of the vertical racks, the presence of an air channel in the horizontal beams and vertical racks and holes for the outlet of cooling air located on the lateral surface of the horizontal beams, devices installed in them that direct the air flow, due to which the battery is cooled, in particular, its hottest elements.

Задачей заявляемого технического решения является создание стеллажа, характеризующегося простотой конструкции, для размещения аккумуляторной батареи в процессе ее эксплуатации, позволяющего осуществить эффективное охлаждение, то есть охлаждать и поддерживать температуру воздуха в месте размещения аккумуляторной батарее на уровне заданных параметров и исключить локальный перегрев компонентов аккумуляторной батареи. Технический результат заключается в повышении показателей эффективности охлаждения аккумуляторной батареи. The objective of the proposed technical solution is to create a rack, characterized by simplicity of design, for placing the battery during its operation, allowing for effective cooling, that is, to cool and maintain the air temperature at the location of the battery at the specified parameters and to exclude local overheating of the battery components. The technical result consists in increasing the efficiency of the battery cooling.

Для оценки эффективности функционирования технических средств используют критерии эффективности, как качественные или количественные значения показателей, определяющих свойства технического средства и меру соответствия достигнутых результатов в отношении принятого параметра. Заявленное техническое решение позволяет охлаждать и поддерживать температуру воздуха в месте размещения аккумуляторной батареи на уровне заданных параметров, используя при этом минимальное количество вентиляторов и мощностей, тем самым упрощая конструкцию в целом.To assess the efficiency of the functioning of technical means, performance criteria are used as qualitative or quantitative values of indicators that determine the properties of the technical means and the measure of compliance of the results achieved in relation to the adopted parameter. The claimed technical solution makes it possible to cool and maintain the air temperature at the location of the storage battery at the level of the specified parameters, while using the minimum number of fans and powers, thereby simplifying the design as a whole.

Заявленный технический результат достигается тем, что в стеллаже для размещения аккумуляторной батареи, включающем полые горизонтальные перекладины, прикрепленные к полым вертикальным стойкам, и полки, стойки выполнены с возможностью подключения воздуховодов к их внутреннему пространству, горизонтальные перекладины прикреплены к вертикальным стойкам с формированием воздушного канала и на боковой поверхности содержат отверстия для выхода воздуха. Полки могут быть закреплены на горизонтальных перекладинах. В отверстиях для выхода воздуха могут быть установлены устройства, направляющие поток воздуха.The claimed technical result is achieved by the fact that in a rack for placing a battery, including hollow horizontal beams attached to hollow vertical racks, and shelves, racks are made with the possibility of connecting air ducts to their internal space, horizontal rails are attached to vertical racks with the formation of an air channel and on the side surface they contain openings for air outlet. The shelves can be fixed to horizontal beams. Air vents can be fitted with air deflectors.

Для реализации назначения, а именно размещения аккумуляторной батареи во время ее эксплуатации, стеллаж включает полые горизонтальные перекладины, прикрепленные к полым вертикальным стойкам, и полки.To realize the purpose, namely, the placement of the battery during its operation, the rack includes hollow horizontal beams attached to hollow vertical racks and shelves.

Стойки и перекладины выполнены полыми, при этом перекладины прикреплены к стойкам с формированием воздушного канала, а стойки выполнены с возможностью подключения воздуховодов к их внутреннему пространству. Такое исполнение позволяет использовать несущие элементы стеллажа в качестве воздуховодов, для подведения охлаждающего воздуха ко всем частям аккумуляторной батареи, что обеспечивает возможность использования стеллажа для охлаждения аккумуляторной батареи, не усложняя при этом конструкцию, так как исключаются дополнительные воздуховоды, вентиляторы и прочие вспомогательные средства.The posts and crossbars are hollow, with the crossbars attached to the posts with the formation of an air channel, and the posts are made with the ability to connect air ducts to their interior space. This design makes it possible to use the supporting elements of the rack as air ducts for supplying cooling air to all parts of the battery, which makes it possible to use the rack for cooling the battery, without complicating the design, since additional air ducts, fans and other auxiliary means are excluded.

Расположенные на боковой поверхности перекладин отверстия для выхода воздуха и установленные в них устройства, направляющие поток воздуха позволяют более эффективно распределять направленный поток воздуха, поступающий по внутреннему пространству стоек и перекладин для поддержания требуемой температуры, как всей батареи, так и ее отдельных частей, выделяющих наибольшее количество тепла, тем самым исключив локальный перегрев компонентов батареи. Air outlet openings located on the lateral surface of the crossbars and devices installed in them, directing the air flow, allow more efficient distribution of the directed air flow entering the internal space of the racks and crossbars to maintain the required temperature, both of the entire battery and its individual parts that emit the greatest the amount of heat, thereby eliminating local overheating of the battery components.

Полки для размещения батареи могут быть закреплены как на горизонтальных перекладинах, так и непосредственно к вертикальным стойкам любым известным из уровня техники способом.The shelves for placing the battery can be fixed both on the horizontal beams and directly on the vertical posts by any method known from the prior art.

Заявляемое решение поясняется с помощью фигуры, на которой представлен предпочтительный вариант исполнения стеллажа для размещения аккумуляторной батареи.The claimed solution is illustrated with the help of the figure, which shows a preferred embodiment of a rack for placing a storage battery.

Цифрами на фигуре обозначены: 1 - вертикальные стойки, 2 - горизонтальные перекладины, 3 - отверстия для выхода воздуха, 4 - аккумуляторная батарея.The numbers in the figure indicate: 1 - vertical posts, 2 - horizontal beams, 3 - openings for air outlet, 4 - rechargeable battery.

Далее со ссылками на фигуру описана конструкция стеллажа. Next, the structure of the rack is described with reference to the figure.

Стеллаж для размещения аккумуляторной батареи 4 включает полые горизонтальные перекладины 2, прикрепленные к полым вертикальным стойкам 1, и полки. В предпочтительном варианте стойки 1 и перекладины 2 изготовлены из тонкостенной профильной трубы.The rack for placing the storage battery 4 includes hollow horizontal beams 2, attached to the hollow vertical posts 1, and shelves. In a preferred embodiment, the posts 1 and the crossbeams 2 are made of a thin-walled shaped tube.

Полые горизонтальные перекладины 2 прикреплены к стойкам 1 таким образом, что формируется единый воздушный канал. В частности, для этого в стойках 1 в месте крепления к ним перекладин 2 могут быть выполнены отверстия, позволяющие воздуху, подаваемому во внутреннее пространство стоек 1 поступать далее во внутреннее пространство горизонтальных перекладин 2. Отверстия могут соответствовать внутреннему сечению перекладин 2 или быть другого сечения.Hollow horizontal bars 2 are attached to the posts 1 in such a way that a single air channel is formed. In particular, for this, openings can be made in the posts 1 at the point where the crossbars 2 are attached to them, allowing the air supplied to the inner space of the posts 1 to flow further into the inner space of the horizontal crossbars 2. The holes can correspond to the inner section of the crossbars 2 or be of a different section.

Вертикальные стойки 1 выполнены с возможностью подключения воздуховодов к их внутреннему пространству.Vertical racks 1 are made with the ability to connect air ducts to their internal space.

На боковой поверхности перекладин 2 расположены отверстия для выхода воздуха 3. Отверстия для выхода воздуха 3 могут быть равномерно распределены по боковой поверхности перекладины или занимать ее большую часть. В отверстиях для выхода воздуха 3 в целях подачи воздуха к токам, где происходит наибольший нагрев аккумуляторов батареи, могут быть установлены устройства, направляющие поток воздуха. Они могут представлять собой плоские или изогнутые пластины, короба, раструбы и т.д. On the lateral surface of the crossbeams 2 there are openings for the air outlet 3. The openings for the air outlet 3 can be evenly distributed over the lateral surface of the crossbar or occupy most of it. In the openings for air outlet 3 in order to supply air to the currents where the greatest heating of the battery accumulators occurs, devices that direct the air flow can be installed. They can be flat or curved plates, boxes, sockets, etc.

Полки для размещения батареи 4 могут быть закреплены на горизонтальных перекладинах 2.The battery shelves 4 can be fixed on the horizontal crossbars 2.

Стеллаж для АКБ используется следующим образом.The battery rack is used as follows.

Аккумуляторная батарея 4 размещается на полках стеллажа. К внутреннему пространству вертикальных стоек 1 подключают воздуховоды, через которые подается воздушный поток от вентилятора. Затем воздух проходит внутрь стоек стеллажа 1, через отверстия в стойках попадает во внутреннее пространство горизонтальных перекладин 2 и выходит через отверстия для выхода воздуха 3, обеспечивая эффективное охлаждение батареи 4, в частности, ее элементов выделяющих наибольшее количество тепла.The storage battery 4 is placed on the shelves of the rack. Air ducts are connected to the inner space of the vertical racks 1 through which the air flow from the fan is supplied. Then the air flows inside the racks of the rack 1, through the holes in the racks, it enters the inner space of the horizontal bars 2 and leaves through the holes for the air outlet 3, providing effective cooling of the battery 4, in particular, its elements that emit the greatest amount of heat.

Таким образом, конструкция стеллажа для аккумуляторных батарей позволяет разместить аккумуляторную батарею во время ее эксплуатации и обеспечить ее эффективное охлаждение, то есть охлаждение и поддержание температуры воздуха в месте размещения аккумуляторной батареи на уровне заданных параметров, предъявляемых к условиям эксплуатации АКБ.Thus, the design of the battery rack allows you to place the battery during its operation and ensure its effective cooling, that is, cooling and maintaining the air temperature at the location of the battery at the level of the specified parameters required for the operating conditions of the battery.

Стеллаж для размещения аккумуляторных батарей характеризуется простотой конструкции и возможностью эффективного охлаждения батареи, исключая локальный перегрев ее компонентов.The rack for storing batteries is characterized by a simple design and the ability to effectively cool the battery, eliminating local overheating of its components.

Специалисту в данной области очевидно, что приведенный пример стеллажа для размещения аккумуляторных батарей и отдельных его частей, а также вид, представленный на фигуре, не ограничивают объем заявляемого технического решения. Возможно изготовление и использование стеллажа в других видах в объеме заявляемой формулы. It is obvious to a person skilled in the art that the given example of a rack for placing batteries and its individual parts, as well as the view shown in the figure, do not limit the scope of the proposed technical solution. It is possible to manufacture and use the rack in other types within the scope of the claimed formula.

Claims

1. A rack for placing a battery, including hollow horizontal beams attached to hollow vertical racks, and shelves, characterized in that the racks are made with the possibility of connecting air ducts to their internal space, the horizontal bars are attached to the vertical racks with the formation of an air channel and on the side surfaces contain openings for air outlet.

2. A rack for placing a storage battery according to claim 1, characterized in that the shelves are fixed on horizontal bars.

3. A rack for storing a storage battery according to claim 1, characterized in that air flow guides are installed in the air outlet openings.