一种储能电池组的高效散热系统
文献发布时间:2024-04-18 20:01:30
技术领域
本发明属于储能领域,涉及一种储能电池组的高效散热系统,具体为储能电池组提供一种高效、安全的散热系统。
背景技术
储能是能源利用及发展过程中的重要一环,特别是电能的存储具有十分重要的应用意义,电能的存储方式主要可分为机械储能、电磁储能、电化学储能和相变储能等。在众多的形式中最简便、效率最高的是采用蓄电池的形式,随着储能行业的不断发展,电池组发展到目前的MW级集装箱储能系统。此时,对于储能柜的热管理十分重要,由于电池组的密集分布及发热量较大,温度升提高后会影响电池效率,甚至引起安全事故,需要采用强制冷却方案,实际应用中一般采用风冷的形式来降低电池组温度。对于单个电池组来说,由于制造缺陷或工作过程中的损伤,在充电过程中,可能产生局部位置热量突然升高,进而引起着火等事故。因此,对于集装箱储能系统冷却来说,提升散热效率,保证整个系统的安全是研究追求的目标。
本发明提供了一种储能电池组的高效散热系统,可根据每一个散热组的温度自动、且独立的调节进风量,从而有效利用散热资源,实现整体散热效率的提升。同时,本散热系统可检测电池组局部温度过高问题,提前报警并切断电源,从而避免事故的发生。
发明内容
本发明目的在于提供一种结构精巧、操控简便、安全的储能系统。
本发明的技术方案:
一种储能电池组的高效散热系统,主要由进风通道2、多个散热组1和出风通道3三部分组成;
所述散热组1为主要由外层包裹的长方体散热室4,外层为中空,长方体散热室的两端开口,一端开口处安装有进风网9;散热室4内安放有电池架5,电池架5内部安放多个预警座10和电池组13,电池架5开口端连接电池封盖11,电池封盖11上留有充放电的线路口,并安装有探测器12;电池架5另一端连接膨胀囊6,膨胀囊6与进风开关7相嵌合,进风开关7与进风网9之间为定位弹簧8。
所述电池架5主体结构为中空长方体的主框架5-1,主框架5-1内部安装有多个承载架5-4,每个承载架5-4上安放一个预警座10,预警座10上安放电池组13,主框架5-1底部有四个支撑脚5-5,主框架5-1留有密封口5-2,用于连接电池封盖11;主框架5-1开有定位槽5-3,用于连接膨胀囊6。
所述膨胀囊6由刚性支撑体6-1和柔性模6-2构成环形密封结构,在密封结构内部装有工作气体工作,例如空气,氦气等;膨胀囊6上具有与进风开关7上滑块7-1配合的槽型结构;
所述进风开关7由滑块7-1和挡板7-2两部分结构,滑块7-1与膨胀囊6相连接,矩形挡板7-2上下部位为斜面,可封闭散热室4;挡板7-2另一侧留有凹槽,用于安装定位弹簧8。
所述预警座10由片状导热的底板10-1和上部的升华片10-1构成,底板10-1上部开有槽口,升华片10-1材料为固态硫。
所述探测器12根据升华片10-1的材料来配备,例如当升华片为固态硫时,相应的,探测器为气态硫探测器。
工作原理大致如下:如图1所示,系统在未工作或电池组13温度较低情况下,定位弹簧8支撑进风开关7,从而堵住散热室4,使得进风通道2的冷却风无法通过散热室4到达出风通道,防止了能量的浪费。而当工作过程中,电池组13的温度逐渐升高,热量通过电池架5传输给膨胀囊6,膨胀囊6内气体受热碰撞,推开进风开关7,(如图7所示),此时进风通道2的冷却风进入散热室4,在通过散热室4到达出风通道3的过程中对电池架5进行冷却,工作过程中,随着电池组13温度的不断升高,膨胀囊6内气体体积逐渐增大,进风开关7进一步压缩弹簧8,从而增大进风量;而当电池架5温度下降后,膨胀囊6内气体温度降低,体积逐渐减小,在压缩弹簧8的作用下进气量降低;因此,根据电池架5温度自动调节每个散热组13的进风量,提高冷却效率。
同时,鉴于电池过热、着火等事故多数由于电池局部缺陷产生,在充电过程中会产生局部面积很小的位置过热,通常的温度测量方法无法获得温度的分布特性,导致从缺陷位置开始的热失控。本系统每个电池组下放置一个预警座10,当电池组13某一个位置温度过高,就会加热预警座10上部的生化片10-2,从而产生气体,气体会通过底板10-1上的凹槽扩充到整个电池架5空间内,从而出发探测器12,切断电路,避免事故的发生,本系统不仅可以在过热的早期阶段出发报警,事后通过观察生化片10-2,可以找到对应电池包的缺陷位置。
本发明的有益效果:与现有技术相比,本发明的储能电池组的散热系统具有结构简单,换热效率高,工作安全等特点。
附图说明
图1是本发明的结构图。
图2是本发明的俯视图。
图3是电池架结构图,(a)正视剖图,(b)左视图,(c)右视图。
图4是本发明电子收集器与负电池组装图,(a)正视图,(b)侧视图。
图5是本发明中进风开关结构图,(a)侧视图,(b)正视图。
图6是本发明中预警座,(a)正视图,(b)内部结构示意图。
图7是本发明工作示意图。
图中:1散热组;2进风通道;3出风通道;4散热室;5电池架;6膨胀囊;7进风开关;8定位弹簧;9进风网;10预警座;11电池封盖;12探测器;13电池组;5-1主框架;5-2密封口;5-3定位槽;5-4承载架;5-5支撑脚;6-1刚性支撑体;6-2柔性膜;6-3工作气体;7-1滑块;7-2挡板;10-1底板;10-2升华片。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案,进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1所示,本设备运行过程中由进风通道2引入冷却风,进风通道2一侧为垂直排布的散热组1,每个散热组1内部为电池架5,以及与电池架5配合安装的膨胀囊6、进风开关7及电池封盖11。每个电池架5可安装多个电池组13,可根据实际应用情况不安装电池组13,或安装几个电池组13。电池组13通过电池封盖11的线路口连接充电线。
本系统在工作过程中,通过充电线对各个电池组13充电或放电,在工作过程中进风通道2引入冷却风,采用恒压强的形式供风,保持进风口的压强略高于标准大气压供风。在充放电过程中,当电池温度升高后,膨胀囊6内部气体膨胀会推动进风开关7,打开散热室4的入口,进风通道2内冷却风进入散热室4,带走热量后,通过出风通道3离开(图7)。由于进风通道2横压强,当电池组13温度较高,各个散热组13均打开进风开关7,所需冷却风的流量增大;系统总冷却功率增加。而当各电池组13温度下降,进风开关7逐渐关闭,系统总冷却功率也会随之降低。从而形成针对各个冷却组的自动调节冷却风量的功能。
实际应用过程中,也可以根据需求只对部分散热组1内部的电池组13充放电,未工作的电池组13由于温度较低,其所对应的进风开关一直处于关闭状态,不会形成冷却风的浪费。
本系统在工作过程中,每一个电池组13下部都安放有预警座10,预警座10与安装在电池封盖11上的探测器12组成了探测系统,当某一个电池组13局部温度升高,温度大于预警座10上生化片10-2的升华温度后(例如:当升华片10-2采用固态硫,升华温度约为95℃),生化片10-2中固体变为气体,并被探测器12探测,探测器12连接报警电路,可切断相应散热组1的充放电路,并给出警报。整个过程中不影响其他散热组13的工作。在散热组13切断电路并冷却后,可查看各个电池组13下的预警座10,根据预警座10上生化片10-2的损耗情况就可以找到具体故障电池组13及故障位置。
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