一种储能电池组的高效散热系统

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。