一种用户侧液流电池的主动冷却集成系统的制作方法

1.本实用新型涉及液流电池冷却技术领域，尤其是一种用户侧液流电池的主动冷却集成系统。


背景技术：

2.液流电池作为电力储能技术的核心产品在清洁电能转化、分配、消纳环节中起到了“基石”般的作用。但液流电池在放电过程中自发热现象严重影响电池系统工作稳定性，为了使液流电池具有适宜的工作温度以保证其工作性能的稳定，需要对液流电池进行精准快速的冷却降温，现有的液流电池冷却一般为采用风冷或水冷的方式以实时的对电池储液桶进行降温以维持电解液的温度，采用现有制冷方式无法在结构上与液流电池充分结合，同时，造成冷却装置体积和功率较大，进而增加了液流电池的体积，并增大了制冷需求电量以及降低了电池工作效率。


技术实现要素：

3.本实用新型针对上述问题而提出了一种用户侧液流电池的主动冷却集成系统。
4.本实用新型采用的技术手段如下：
5.一种用户侧液流电池的主动冷却集成系统，其中，液流电池包括电堆、液流电池附件以及电池储液桶，所述电堆和所述液流电池附件设置在所述电池储液桶上，所述电堆与所述液流电池附件间隔设置，所述电堆与所述液流电池附件之间形成冷却系统容纳空间，所述冷却系统容纳空间中置有液流电池主动冷却集成系统，所述液流电池主动冷却集成系统包括钛管蒸发器、压缩机、电子膨胀阀、冷凝器以及智能控制箱；
6.所述钛管蒸发器的壳程的进口通过管路与所述电堆上的电解液出口连通；
7.所述钛管蒸发器的壳程的出口通过管路与所述电池储液桶上的电解液进口连通；
8.所述钛管蒸发器的管程的进出口通过管路分别与所述冷凝器上的制冷剂进出口连通；
9.所述钛管蒸发器的管程的进口与所述冷凝器上的制冷剂出口之间的设有所述电子膨胀阀；
10.所述钛管蒸发器的管程的出口与所述冷凝器上的制冷剂进口之间的设有所述压缩机。
11.进一步地，所述液流电池上部还设有液流电池上部端盖，所述冷凝器设置在所述液流电池上部端盖上，且所述冷凝器的风机的排风方向为朝向液流电池上部端盖上方。
12.进一步地，还包括高压开关，所述高压开关设置在所述压缩机和所述冷凝器之间的管路上。
13.进一步地，还包括吸气温度传感器，所述吸气温度传感器设置在所述压缩机与所述钛管蒸发器之间的管路上。
14.进一步地，还包括低压压力传感器，所述低压压力传感器设置在用于连通所述钛
管蒸发器与所述压缩机的管路上。
15.与现有技术比较，本实用新型公开的用户侧液流电池的主动冷却集成系统具有以下有益效果：由于设置有钛管蒸发器、冷凝器、压缩机以及电子膨胀阀等结构，钛管蒸发器能够实现电池电解液与冷凝机的直接、精准、快速热交换，进而提高了对电池电解液的换热效率，进而能够缩小冷却系统的体积和换热所需求的电量，提高了电池的效率。
附图说明
16.图1为具有本实用新型公开的用户侧液流电池的主动冷却集成系统的液流电池的结构图；
17.图2为本实用新型公开的用户侧液流电池的主动冷却集成系统的轴测图；
18.图3为本实用新型公开的用户侧液流电池的主动冷却集成系统的主视图；
19.图4为本实用新型公开的用户侧液流电池的主动冷却集成系统的右视图；
20.图5为本实用新型公开的用户侧液流电池的主动冷却集成系统的左视图；
21.图6为本实用新型公开的用户侧液流电池的主动冷却集成系统的俯视图；
22.图7为本实用新型公开的用户侧液流电池的主动冷却集成系统的系统连接示意图。
23.图中：1、液流电池，10、电堆，11、液流电池附件，12、电池储液桶，13、冷却系统容纳空间，14、液流电池上部端盖，2、液流电池主动冷却集成系统，20、钛管蒸发器，21、压缩机，22、电子膨胀阀，23、冷凝器，24、风机，25、冷却系统壳体，252、下壳板，253、连接梁，26、智能控制箱，30、低压压力传感器31、高压开关，32、吸气温度传感器。
具体实施方式
24.如图1至图7所示为本实用新型公开的用户侧液流电池的主动冷却集成系统，其中，液流电池1包括电堆10、液流电池附件11以及电池储液桶12，电池储液桶12包括正极电解液储液桶和负极电解液储液桶，电池储液桶12中存储有酸性或碱性电解液，液流电池附件11包括电解液循环泵、各种阀门、管路以及监测装置等，电池储液桶12设置在下侧，在所述电池储液桶12上设置所述电堆10和所述液流电池附件11，所述电堆10与所述液流电池附件11间隔设置，即电堆10和液流电池附件11设置在电池储液桶12上部靠近两端的位置，所述电堆10与所述液流电池附件11之间留有一定的空间形成冷却系统容纳空间13，所述冷却系统容纳空间13中置有液流电池主动冷却集成系统2，所述液流电池主动冷却集成系统2包括钛管蒸发器20、压缩机21、电子膨胀阀22以及冷凝器23；
25.所述钛管蒸发器20的壳程的进口通过管路与所述电堆10上的电解液出口连通；
26.所述钛管蒸发器20的壳程的出口通过管路与所述电池储液桶12上的电解液进口连通；
27.所述钛管蒸发器20的管程的进出口通过管路分别与所述冷凝器23上的制冷剂进出口连通；
28.所述钛管蒸发器20的管程的进口与所述冷凝器23上的制冷剂出口之间的设有所述电子膨胀阀22；
29.所述钛管蒸发器20的壳程的管程与所述冷凝器23上的制冷剂进口之间的设有所
述压缩机21。
30.具体地，如图2所示，本实用新型公开的液流电池冷却集成系统包括冷却系统壳体25和设置在冷却系统壳体内的钛管蒸发器20、压缩机21、电子膨胀阀22以及冷凝器23；冷却系统壳体25内还设有智能控制箱26；在本实施例中，冷却系统壳体包括下壳板252设置在下壳板上的多个支撑梁253，钛管蒸发器20设置在冷却系统壳体25的中间位置，在钛管蒸发器20的一侧设置有压缩机和电子膨胀阀以便于相互连接，在钛管蒸发器20的另一侧设有对冷却系统进行控制的智能控制箱26，智能控制箱内设置有控制器，以便于采集冷却系统中各种传感器信号，并根据各种采集信息控制冷却系统进行工作，智能控制箱26固定在冷却系统壳体25的一侧连接梁上，冷凝器23设置在支撑梁253上且位于钛管蒸发器、压缩机以及电子膨胀阀等部件的上部空间。
31.具有本实用新型公开的用户侧液流电池的主动冷却集成系统的液流电池工作过程如下，该液流电池由于具有包括钛管蒸发器20、压缩机21、电子膨胀阀22以及冷凝器23等结构的冷却系统，并且钛管蒸发器20直接安装在液流电池的电池储液桶12和电堆10之间，钛管蒸发器的壳程、电池储液桶、电解液循环泵以及电堆依次连通形成电解液回流通路，液流电池中的电解液循环泵工作时，将电解液由电池储液桶中泵入电堆中，然后由电堆出口进入钛管蒸发器的壳程后返回至电池储液桶，钛管蒸发器20的管程与压缩机21、冷凝器23以及电子膨胀阀22依次连通形成制冷剂回流通路，电解液和制冷剂在钛管蒸发器中进行热交换。本实用新型中由于采用钛管蒸发器直接进行电解液和制冷剂的热交换，钛管蒸发器具有较大的换热面积且耐酸耐碱性俱佳，因此，可以提高电池电解液和制冷剂的换热效率，并提高冷却系统的使用寿命，进而可以采用较小功率的冷却系统对液流电池进行精准、快速冷却降温，提高了换热效率与速度，提高了冷却系统综合能效，降低对本体电池的功耗需求；主动冷却集成系统与用户侧液流电池可以共用一套智能控制系统，由温度、流量传感器及控制模块组成，能够进行逐时冷负荷预测，调节制冷系统频率，以满足电池实时散热需求，控制模块要求具备精准快速调节机制，液流电池放能过程与主动冷却设备同步运行，使电解液温度处于高效运行区间，同时，液流电池主动冷却集成系统设置在电池储液箱上电堆和液流电池附件之间的空间，使得液流电池内部空间得到有效的利用，进而可以使得液流电池整体体积相对现有采用风冷或水冷直接对电池储液桶进行冷却的方式得到明显的减小。
32.进一步地，如图3和图4所示，所述液流电池1上部还设有液流电池上部端盖14，所述冷凝器23设置在所述液流电池上部端盖14上，且所述冷凝器23的风机24的排风方向为朝向液流电池上部端盖上方，将冷凝器设置在液流电池上部端盖14上，实现与液流电池端盖进行一体化设计，能够使得由冷凝器风机向外排出的热空气直接排向液流电池外侧环境空间，便于快速散热，从而保证液流电池的散热性能，同时，液流电池外侧还设有室内环温探头，室内环温探头用于探测液流电池所处的空间的环境温度，以便于根据环境温度对冷却系统进行控制，本实用新型中各种传感器的信息采集以及根据采集的信息进行冷却系统的控制是现有技术，本实用新型中不对其进行详细描述和说明，本领域技术人员可以根据需要进行设置。
33.进一步地，还包括高压开关31，所述高压开关31设置在所述压缩机21和所述冷凝器23之间的管路上，即高压开关设置在压缩机出口侧管路上，由于设置有高压开关，能够防
止制冷系统压力过高，及时进行泄压保护。
34.进一步地，还包括吸气温度传感器32，所述吸气温度传感器32设置在所述压缩机21与所述钛管蒸发器20之间的管路上，即吸气温度传感器设置在压缩机入口侧管路上。由于设置有吸气温度传感器，能够及时了解吸气管路传热影响，以采取措施降低无效制冷量，保证排气温度正常。
35.进一步地，还包括低压压力传感器30，所述低压压力传感器30设置在用于连通所述钛管蒸发器20与所述压缩机21的管路上，设置有低压压力传感器，智能控制箱内主控板通过低压压力信号以调节控制电子膨胀阀工作状态。
36.进一步地，主动冷却系统的智能控制箱与电池控制系统高度集成，制冷系统传感器信号与电池系统传感器信号均反馈至智能控制箱内，其中流量传感器、温度传感器为共用，控制屏幕可同时显示电池及制冷系统技术参数。
37.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。