本實(shí)用新型涉及電池技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng)。
背景技術(shù):
分析報(bào)告顯示,日益增長(zhǎng)的能源消費(fèi),特別是煤炭、石油等化石燃料的大量使用對(duì)環(huán)境和全球氣候所帶來的影響使得人類可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)面臨嚴(yán)峻威脅。如今電力行業(yè)發(fā)展迅猛,我國(guó)當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)面臨著最高用電負(fù)荷持續(xù)增加、間歇式能源接入占比擴(kuò)大,調(diào)峰手段有限等諸多挑戰(zhàn),建設(shè)優(yōu)質(zhì)、自愈、安全、清潔、經(jīng)濟(jì)的智能電網(wǎng)是電力行業(yè)發(fā)展的既定目標(biāo),而儲(chǔ)能技術(shù)則是構(gòu)建智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)。
在各種儲(chǔ)能技術(shù)中,儲(chǔ)能電池技術(shù)具有悠久的歷史,目前常用的儲(chǔ)能電池有鉛酸蓄電池,鋰電池等幾種,存在高溫使用壽命短,大容量難集成等缺點(diǎn),容量和規(guī)模擴(kuò)大、集成度高的新型納硫電池具有廣闊的發(fā)展前景。但是大容量、高功率的儲(chǔ)能電池性能對(duì)溫度變化敏感,長(zhǎng)時(shí)間高低溫環(huán)境會(huì)縮減電池容量,長(zhǎng)時(shí)間積累則會(huì)造成電池過充點(diǎn)和過放電,影響電池的壽命和性能。對(duì)于高功率的儲(chǔ)能電池在工作時(shí)產(chǎn)生的熱量必須采用專門的冷卻裝置散熱。目前使用的電池冷卻裝置有以下幾種:
1)冷卻裝置采用空氣強(qiáng)制對(duì)流冷卻,空氣的比熱小,散熱效率低,額外功耗大,并且對(duì)空氣的潔凈度提出更高要求;
2)電池系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置導(dǎo)熱管間接傳熱,電池與散熱介質(zhì)之間為間接接觸,存在熱阻及流動(dòng)不均勻的問題,并且導(dǎo)熱管回路排布復(fù)雜,占用空間大。
公開號(hào)為CN201946715U的中國(guó)專利公開了“一種動(dòng)力鋰離子電池箱控溫循環(huán)水系統(tǒng)”,當(dāng)電池箱內(nèi)的電池正常工作時(shí),BMS數(shù)據(jù)采集器將所采集到的電池箱的溫度狀況信號(hào)傳給溫控系統(tǒng),溫控系統(tǒng)根據(jù)電池箱的溫度的高低來決定電池箱是需要升溫還是降溫。當(dāng)電池箱溫度較高時(shí),冷卻水泵啟動(dòng),將冷卻水從電池箱的左側(cè)底部泵入,冷卻水流從電池箱的鋼板上吸收大量熱后,從電池箱的左側(cè)頂部流出。當(dāng)電池箱內(nèi)部溫度較低需要加熱時(shí),加熱水泵啟動(dòng),加熱水從電池箱的左側(cè)頂部流進(jìn),將自身熱量傳遞給電池箱的鋼板后,從電池箱的左側(cè)底部流出。在電池箱的冷卻過程中,如果冷卻水對(duì)電池箱的冷卻效果達(dá)不到要求時(shí),可在水冷卻的同時(shí)啟動(dòng)風(fēng)冷系統(tǒng)。但是該系統(tǒng)采用冷卻水與電池箱鋼板接觸導(dǎo)熱的方式散熱,傳熱效率低下,尤其是電池箱內(nèi)如果裝載大功率電池,由于通過鋼板間接傳熱,電池與散熱介質(zhì)之間為間接接觸,存在熱阻及流動(dòng)不均勻的問題,從而導(dǎo)致電池箱內(nèi)的熱量積攢不能被及時(shí)帶出,嚴(yán)重影響大功率電池的使用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,本實(shí)用新型提出一種大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng)及方法,本大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng)通過噴淋的形式將冷卻工質(zhì)直接與電池組接觸,通過流動(dòng)的冷卻工質(zhì)直接將電池組產(chǎn)生的熱量及時(shí)帶出,從而保證大功率電池組的正常運(yùn)行。
為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案,本實(shí)用新型提供了一種大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng),包括:主油箱、油泵、散熱器、過濾器、分油器、分液管、布液模塊、總回油器和多個(gè)并聯(lián)排布的電池組,每個(gè)電池組上均安裝獨(dú)立的布液模塊,所述布液模塊的出口端均連接到總回油器,所述總回油器的出口連接到主油箱,所述主油箱的出口端通過油泵連接到散熱器的進(jìn)口端,過濾器安裝在散熱器的出口端,所述過濾器的出口端連接到分油器的入口端,所述分油器通過分液管連接到每個(gè)獨(dú)立布液模塊的進(jìn)口端。
在上述技術(shù)方案中,冷卻液體儲(chǔ)存于主油箱中,當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí),冷卻液體通過油泵輸送至散熱器,然后經(jīng)過過濾器進(jìn)入分油器,最后通過分液管進(jìn)入各級(jí)布液模塊噴淋至電池組,對(duì)電池組進(jìn)行冷卻,經(jīng)過換熱后的冷卻油最后匯總至總回油器并重新流入主油箱中,如此循環(huán)。
優(yōu)選的,所述布液模塊包括回油腔、噴淋油腔、進(jìn)油口、回油口、溢流孔和淋油孔,所述進(jìn)油口與分液管連接,噴淋油腔設(shè)置在進(jìn)油口下方,淋油孔均勻分布在噴淋油腔的底面,回油腔設(shè)置在噴淋油腔的上方,噴淋油腔和回油腔之間通過溢流孔連接,回油口設(shè)置在回油腔上與進(jìn)油口相對(duì)的一側(cè)。當(dāng)電池組進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),布液模塊可以采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊,系統(tǒng)工作時(shí),冷卻液先由布液模塊的進(jìn)油口進(jìn)入到噴淋油腔,噴淋油腔底面開有淋油孔,冷卻油從淋油孔流出,進(jìn)入電池組內(nèi),對(duì)電池組進(jìn)行冷卻。同時(shí),在噴淋油腔的底面還設(shè)置有溢流孔,當(dāng)噴淋油腔液位高于設(shè)定液位時(shí),冷卻油就會(huì)通過溢流孔流出至電池組內(nèi),對(duì)電池組進(jìn)行冷卻,也即是說,多出來的冷卻油并沒有浪費(fèi),全部參與到冷卻工作中。對(duì)電池組進(jìn)行冷卻后的冷卻油,最終由電池組底部流出,流至回油腔,通過回油腔把冷卻油匯集到回油口,最后匯集在總回油器。
優(yōu)選的,所述噴淋油腔沿冷卻油流動(dòng)方向體積逐漸減少,可以確保冷卻油噴出時(shí)壓力穩(wěn)定,使得噴淋更加均勻。
優(yōu)選的,所述布液模塊包括淋油器和接油器,所述淋油器與分液管連接,接油器安裝在淋油器的下方,所述接油器的出口端與總回油器連接。當(dāng)電池組采用目前通用的結(jié)構(gòu)時(shí),系統(tǒng)工作時(shí),冷卻液先進(jìn)入淋油器,通過底面設(shè)置的淋油孔均流到電池組上,然后自上而下最終流到接油器中,通過接油器的回油口匯聚到總回油器。
優(yōu)選的,所述分油器為恒壓恒流分流器,包括油量調(diào)節(jié)器和恒壓恒流外接管,所述油量調(diào)節(jié)器安裝在分液管與分油器連接處的正上方,所述恒壓恒流外接管的一端固定在分液管上,另外一端與大氣連通。分油器成設(shè)計(jì)恒壓恒流分流結(jié)構(gòu),可以解決管路流量不穩(wěn)定的技術(shù)問題。通過在分油器的進(jìn)油口處引伸出一根恒壓恒流外接管,開口朝上,且開口處高度大于儲(chǔ)水油箱的液面高度。使恒壓恒流外接管內(nèi)部與外界環(huán)境相通,即恒壓恒流外接管內(nèi)部壓強(qiáng)與外界相等,消除了由于管路內(nèi)部壓強(qiáng)隨油箱內(nèi)油的沖擊力不同造成的流量不穩(wěn)定的情況。當(dāng)噴淋系統(tǒng)采用重力噴淋時(shí),分油器啟動(dòng);當(dāng)噴淋系統(tǒng)采用壓力噴淋時(shí),分油器關(guān)閉,冷卻液通過泵直接進(jìn)入布液模塊。
優(yōu)選的,所述電池組的極耳上安裝有型材散熱器式極板,所述型材散熱器式極板的中部開設(shè)有安裝凹槽,所述凹槽內(nèi)設(shè)置有多個(gè)并行間隔設(shè)置的安裝孔,所述凹槽左右兩側(cè)各設(shè)置有多個(gè)對(duì)稱分布的散熱翅片。通過散熱翅片可以擴(kuò)大極耳與冷卻液的接觸面積,進(jìn)而可以將電池極耳產(chǎn)生的熱量通過冷卻液快速帶走。
本實(shí)用新型提供的一種大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng)及方法的有益效果在于:
(1)本大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng)通過噴淋的形式將冷卻工質(zhì)直接與電池組接觸,增大接觸面積,降低接觸熱阻,通過流動(dòng)的冷卻工質(zhì)直接將電池組產(chǎn)生的熱量快速帶出,電池組的散熱效率明顯提高;
(2)本大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng)采用流動(dòng)狀態(tài)的冷卻工質(zhì),能提升電池組內(nèi)部的均溫效果,依靠液體浸泡及流動(dòng)先均溫可以避免個(gè)別熱點(diǎn)損害個(gè)別電池,達(dá)到臨界溫度后再啟動(dòng)散熱,進(jìn)一步降低能耗同時(shí)提高散熱模組使用壽命;
(3)本大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng)在針對(duì)電池極耳部分,對(duì)連接電池極耳的極板,進(jìn)行了專門設(shè)計(jì),將連接極耳極板設(shè)計(jì)成型材散熱器形式,有效增加散熱面積;
(4)本大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng)中的分油器設(shè)計(jì)恒壓恒流分流結(jié)構(gòu),可以消除由于管路內(nèi)部壓強(qiáng)隨油箱內(nèi)油的沖擊力不同造成的流量不穩(wěn)定的情況;通過分油器的開啟與關(guān)閉,實(shí)現(xiàn)壓力噴淋和重力噴淋兩種不同的噴淋形式;
(5)本大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng)中的布液模塊不僅可以對(duì)電池組進(jìn)行均勻噴淋,而且當(dāng)該腔液位高于設(shè)定液位時(shí),油就會(huì)通過溢流孔流出至電池組內(nèi),對(duì)電池組進(jìn)行冷卻,多出來的油并沒有浪費(fèi),全部參與到冷卻工作中,提高了冷卻液的冷卻效率。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型采用壓力噴淋時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型采用重力噴淋時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)用新型中通用布液模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本實(shí)用新型中模塊化布液模塊的側(cè)視圖。
圖5為本實(shí)用新型中模塊化布液模塊的仰視圖。
圖6為本實(shí)用新型中分油器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為本實(shí)用新型中電池組的安裝示意圖。
圖8為本實(shí)用新型中型材散熱器式極板的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中:1、主油箱;2、油泵;3、散熱器;4、過濾器;5、分油器;6、分液管;7、布液模塊;8、總回油器;9、型材散熱器式極板;10、電池組;51、油量調(diào)節(jié)器;52、恒壓恒流外接管;91、凹槽;92、安裝孔;93、散熱翅片;711、淋油器;712、接油器;721、回油腔;722、噴淋油腔;723、進(jìn)油口;724、回油口;725、溢流孔;726、淋油孔。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖,對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。本領(lǐng)域普通人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1:一種大功率電池組的壓力噴淋液冷系統(tǒng)。
參照?qǐng)D1、圖3、圖4和圖5所示,一種大功率電池組的壓力噴淋液冷系統(tǒng),包括:主油箱1、油泵2、散熱器3、過濾器4、分油器5、分液管6、布液模塊7、總回油器8和多個(gè)并聯(lián)排布的電池組10,每個(gè)電池組10上均安裝獨(dú)立的布液模塊7,所述布液模塊7的出口端均連接到總回油器8,所述總回油器8的出口連接到主油箱1,所述主油箱1的出口端通過油泵2連接到散熱器3的進(jìn)口端,過濾器4安裝在散熱器3的出口端,所述過濾器4的出口端連接到分油器5的入口端,所述分油器5為普通的管路結(jié)構(gòu),通過分液管6連接到每個(gè)獨(dú)立布液模塊7的進(jìn)口端。冷卻液體儲(chǔ)存于主油箱1中,當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí),冷卻液體通過油泵2輸送至散熱器3,然后經(jīng)過過濾器4進(jìn)入分油器5,分油器5通過泵的壓差將冷卻油通過分液管6壓入各級(jí)布液模塊7噴淋至電池組10,對(duì)電池組10進(jìn)行冷卻,經(jīng)過換熱后的冷卻油最后匯總至總回油器8并重新流入主油箱1中,如此循環(huán)。
本實(shí)施例中,布液模塊7的形式有兩種,當(dāng)電池組10采用目前通用的結(jié)構(gòu)時(shí),布液模塊7結(jié)構(gòu)如圖3所示。布液模塊7由淋油器711和接油器712組成。系統(tǒng)工作時(shí),冷卻油先進(jìn)入淋油器711,通過底面設(shè)置的噴淋孔均勻噴灑到電池組上,然后冷卻油自上而下流到接油器712中,并通過接油器712的回油口匯聚到總回油器8。當(dāng)電池組10進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),布液模塊7可以采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊,如圖4和圖5所示,標(biāo)準(zhǔn)化布液模塊7結(jié)構(gòu)包括回油腔721、噴淋油腔722、進(jìn)油口723、回油口724、溢流孔725和淋油孔726,所述進(jìn)油口723與分液管6連接,噴淋油腔722設(shè)置在進(jìn)油口723下方,淋油孔726均勻分布在噴淋油腔722的底面,回油腔721設(shè)置在噴淋油腔722的上方,噴淋油腔722和回油腔721之間通過溢流孔725連接,回油口724設(shè)置在回油腔721上與進(jìn)油口723相對(duì)的一側(cè)。系統(tǒng)工作時(shí),冷卻液先由布液模塊7的進(jìn)油口723進(jìn)入到噴淋油腔722,噴淋油腔722底面開有淋油孔726,冷卻油從淋油孔726流出,進(jìn)入電池組10內(nèi),對(duì)電池組10進(jìn)行冷卻。同時(shí),在噴淋油腔722的底面還設(shè)置有溢流孔725,當(dāng)噴淋油腔722液位高于設(shè)定液位時(shí),冷卻油就會(huì)通過溢流孔725流出至電池組10內(nèi),對(duì)電池組10進(jìn)行冷卻,也即是說,多出來的冷卻油并沒有浪費(fèi),全部參與到冷卻工作中。對(duì)電池組10進(jìn)行冷卻后的冷卻油,最終由電池組10底部流出,流至回油腔721,通過回油腔721把冷卻油匯集到回油口724,最后匯集在總回油器8。
參照?qǐng)D4所示,所述噴淋油腔722沿冷卻油流動(dòng)方向體積逐漸減少,可以確保冷卻油噴出時(shí)壓力穩(wěn)定,使得噴淋更加均勻。
參照?qǐng)D7和圖8所示,所述電池組10的極耳上安裝有型材散熱器式極板9,所述型材散熱器式極板9的中部開設(shè)有安裝凹槽91,所述凹槽91內(nèi)設(shè)置有多個(gè)并行間隔設(shè)置的安裝孔92,所述凹槽91左右兩側(cè)各設(shè)置有多個(gè)對(duì)稱分布的散熱翅片93。通過散熱翅片93可以擴(kuò)大極耳與冷卻液的接觸面積,進(jìn)而可以將極耳產(chǎn)生的熱量通過冷卻液快速帶走。
實(shí)施例2:一種大功率電池組的重力噴淋液冷系統(tǒng)。
參照?qǐng)D2至圖8所示,一種大功率電池組的重力噴淋液冷系統(tǒng),包括:主油箱1、油泵2、散熱器3、過濾器4、分油器5、分液管6、布液模塊7、總回油器8和多個(gè)并聯(lián)排布的電池組10,每個(gè)電池組10上均安裝獨(dú)立的布液模塊7,所述布液模塊7的出口端均連接到總回油器8,所述總回油器8的出口連接到主油箱1,所述主油箱1的出口端通過油泵2連接到散熱器3的進(jìn)口端,過濾器4安裝在散熱器3的出口端,所述過濾器4的出口端連接到分油器5的入口端,所述分油器5通過分液管6連接到每個(gè)獨(dú)立布液模塊7的進(jìn)口端。所述分油器5為恒壓恒流分流器,包括油量調(diào)節(jié)器51和恒壓恒流外接管52,所述油量調(diào)節(jié)器51安裝在分液管6與分油器5連接處的正上方,所述恒壓恒流外接管52的一端固定在分液管6上,另外一端與大氣連通。
本實(shí)施例中,所述冷卻液體儲(chǔ)存于主油箱1中,當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí),冷卻液體通過油泵2輸送至散熱器3,然后經(jīng)過過濾器4進(jìn)入分油器5,分油器5成設(shè)計(jì)恒壓恒流分流結(jié)構(gòu),通過在分油器5的進(jìn)油口處引伸出一根恒壓恒流外接管52,開口朝上,且開口處高度大于儲(chǔ)水油箱的液面高度,使恒壓恒流外接管52內(nèi)部與外界環(huán)境相通,即恒壓恒流外接管52內(nèi)部壓強(qiáng)與外界相等,消除了由于管路內(nèi)部壓強(qiáng)隨油箱內(nèi)油的沖擊力不同造成的流量不穩(wěn)定的情況,最后冷卻油在重力作用下通過分液管6進(jìn)入各級(jí)布液模塊7噴淋至電池組10,對(duì)電池組10進(jìn)行冷卻,經(jīng)過換熱后的冷卻油最后匯總至總回油器8并重新流入主油箱1中,如此循環(huán)。
本實(shí)施例中,布液模塊7的形式有兩種,當(dāng)電池組10采用目前通用的結(jié)構(gòu)時(shí),布液模塊7結(jié)構(gòu)如圖3所示。布液模塊7由淋油器711和接油器712組成。系統(tǒng)工作時(shí),冷卻油先進(jìn)入淋油器711,通過底面設(shè)置的噴淋孔均勻噴灑到電池組上,然后冷卻油自上而下流到接油器712中,并通過接油器712的回油口匯聚到總回油器8。當(dāng)電池組10進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),布液模塊7可以采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊,如圖4和圖5所示,標(biāo)準(zhǔn)化布液模塊7結(jié)構(gòu)包括回油腔721、噴淋油腔722、進(jìn)油口723、回油口724、溢流孔725和淋油孔726,所述進(jìn)油口723與分液管6連接,噴淋油腔722設(shè)置在進(jìn)油口723下方,淋油孔726均勻分布在噴淋油腔722的底面,回油腔721設(shè)置在噴淋油腔722的上方,噴淋油腔722和回油腔721之間通過溢流孔725連接,回油口724設(shè)置在回油腔721上與進(jìn)油口723相對(duì)的一側(cè)。系統(tǒng)工作時(shí),冷卻液先由布液模塊7的進(jìn)油口723進(jìn)入到噴淋油腔722,噴淋油腔722底面開有淋油孔726,冷卻油從淋油孔726流出,進(jìn)入電池組10內(nèi),對(duì)電池組10進(jìn)行冷卻。同時(shí),在噴淋油腔722的底面還設(shè)置有溢流孔725,當(dāng)噴淋油腔722液位高于設(shè)定液位時(shí),冷卻油就會(huì)通過溢流孔725流出至電池組10內(nèi),對(duì)電池組10進(jìn)行冷卻,也即是說,多出來的冷卻油并沒有浪費(fèi),全部參與到冷卻工作中。對(duì)電池組10進(jìn)行冷卻后的冷卻油,最終由電池組10底部流出,流至回油腔721,通過回油腔721把冷卻油匯集到回油口724,最后匯集在總回油器8。
參照?qǐng)D4所示,所述噴淋油腔722沿冷卻油流動(dòng)方向體積逐漸減少,可以確保冷卻油噴出時(shí)壓力穩(wěn)定,使得噴淋更加均勻。
參照?qǐng)D7和圖8所示,所述電池組10的極耳上安裝有型材散熱器式極板9,所述型材散熱器式極板9的中部開設(shè)有安裝凹槽91,所述凹槽91內(nèi)設(shè)置有多個(gè)并行間隔設(shè)置的安裝孔92,所述凹槽91左右兩側(cè)各設(shè)置有多個(gè)對(duì)稱分布的散熱翅片93。通過散熱翅片93可以擴(kuò)大極耳與冷卻液的接觸面積,進(jìn)而可以將極耳產(chǎn)生的熱量通過冷卻液快速帶走。
以上所述為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已,但本實(shí)用新型不應(yīng)局限于該實(shí)施例和附圖所公開的內(nèi)容,所以凡是不脫離本實(shí)用新型所公開的精神下完成的等效或修改,都落入本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。