一种储能电池簇液冷装置的制作方法

1.本技术涉及电池储能技术领域，具体涉及一种储能电池簇液冷装置。


背景技术：

2.储能装置得到了越来越广泛的推广及应用，作为储能技术关键的系统结构，保证电池包和pcs模块(power conversion system)的稳定运行是整个储能装置的关键。然而，系统运行时电池簇会产生巨大的热量，如果无法及时排出热量，将会导致装置的温度升高，带来安全隐患，进而影响电池的性能及系统的正常运行。
3.现有的液冷装置中在对储能电池簇进行降温时，各个电池包的降温效果差，当液冷工质流入液冷管道中时，时常会发生降温不均匀的问题，液冷管道中还易发生流程不均、气泡堆积的现象，从而导致储能装置散热能力较弱，均温效果不足的问题，进而增加了电池储能系统的成本。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本技术公开了一种储能电池簇液冷装置，以达到为储能电池簇均匀散热、整体运输方便并降低使用成本的技术效果。
5.本技术采用的技术方案如下：提供了一种储能电池簇液冷装置，包括：均流液冷管道系统和多个储能电池簇，所述均流液冷管道系统包括供液母管、回液母管、多个分支供液母管、多个分支回液母管，
6.所述储能电池簇包括pcs逆变器和多个电池包，每个所述pcs逆变器和每个所述电池包上均设置有液冷进水接口和液冷出水接口，并且每个所述pcs逆变器和每个所述电池包的所述液冷进水接口均通过所述分支供液母管与所述供液母管相连通，每个所述pcs逆变器和每个所述电池包的所述液冷出水接口均通过所述分支回液母管与所述回液母管相连通。
7.进一步地，所述供液母管设置在所述多个储能电池簇的底部，所述回液母管设置在所述多个储能电池簇的顶部，所述供液母管的进液端设置有第一总阀门，所述回液母管的出液端设置有第二总阀门。
8.进一步地，所述均流液冷管道系统采用并行联接方式设置时，每个所述分支供液母管的两端分别连通其对应位置处的所述液冷进水接口和所述供液母管，每个所述分支回液母管的两端分别连通其对应位置处的所述液冷出水接口和所述回液母管。
9.进一步地，所述多个分支供液母管与所述供液母管的连接处均设置有第一分支阀门，所述多个分支回液母管与所述回液母管的连接处均设置有第二分支阀门。
10.进一步地，所述均流液冷管道系统采用串行联接方式设置时，所述多个储能电池簇中第一个储能电池簇的所述分支供液母管的两端分别连通其对应位置处的所述液冷进水接口和所述供液母管，所述多个储能电池簇中最后一个储能电池簇的所述分支回液母管的两端分别连通其对应位置处的所述液冷出水接口和所述回液母管。
11.进一步地，相邻两个所述储能电池簇中的其中一个储能电池簇的所述液冷出水接口与另外一个储能电池簇的所述液冷进水接口相连通。
12.进一步地，所述供液母管上设置有排水阀，所述回液母管上设置有排气阀。
13.进一步地，所述均流液冷管道系统还包括多个供液连接软管和多个回液连接软管，所述供液连接软管用以连接所述分支供液母管与所述液冷进水接口，所述回液连接软管用以连接所述分支回液母管与所述液冷出水接口。
14.进一步地，所述均流液冷管道系统为低压储能系统时，所述供液母管、所述回液母管、所述多个分支供液母管、所述多个分支回液母管采用不锈钢材料结构；所述均流液冷管道系统为级联型高压储能系统时，所述供液母管、所述回液母管、所述多个分支供液母管、所述多个分支回液母管采用绝缘材料结构。
15.进一步地，所述多个储能电池簇均设置有供冷却液体流通的内部散热流道，所述内部散热流道的入口均与其对应位置处的所述液冷进水接口相连通，所述内部散热流道的出口均与其对应位置处的所述液冷出水接口相连通。
16.本技术的优点及有益效果是：提供了一种储能电池簇液冷装置，包括：均流液冷管道系统和多个储能电池簇，所述均流液冷管道系统包括供液母管、回液母管、多个分支供液母管、多个分支回液母管，所述储能电池簇包括pcs逆变器和多个电池包，每个所述pcs逆变器和每个所述电池包上均设置有液冷进水接口和液冷出水接口，并且所述液冷进水接口均通过所述分支供液母管与所述供液母管相连通，所述液冷出水接口均通过所述分支回液母管与所述回液母管相连通。所述储能电池簇液冷装置的电池包及pcs模块通过采用共同的均流液冷管道系统，使得流经每个电池包及每个pcs逆变器内部的冷却液体流量均匀、冷却液体管压降基本相同，并且管道内部无气泡堆积；实现了为储能电池簇均匀散热的目的，整体结构强、系统安全可靠，满足了储能电池簇及其液冷装置整体运输的需要，进而提高了储能电池簇的使用寿命，降低了生产加工及维护成本。
附图说明
17.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
18.图1为本技术一个实施例中的采用并行联接方式设置的储能电池簇液冷装置的结构示意图；
19.图2为本技术一个实施例中的采用串行联接方式设置的储能电池簇液冷装置的结构示意图；
20.图3为本技术一个实施例中的储能电池簇液冷装置的管道流程图。
21.图中：1、电池包：101-电池包液冷进水接口，102-电池包液冷出水接口；2、pcs逆变器：201-pcs液冷进水接口，202-pcs液冷出水接口；3、供液母管；4、回液母管；5、分支供液母管；6、分支回液母管；7、第一总阀门；8、第二总阀门；9、第一分支阀门；10、第二分支阀门；11、排水阀；12、排气阀；13、供液连接软管；14、回液连接软管；15、串行分支连接管。
具体实施方式
22.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.以下结合附图，详细说明本技术各实施例提供的技术方案。
24.参照图1，图1为本技术一个实施例中的采用并行联接方式设置的储能电池簇液冷装置的结构示意图。
25.在本技术的一个实施例中，提出了一种储能电池簇液冷装置，包括：均流液冷管道系统和多个储能电池簇，所述均流液冷管道系统包括供液母管3、回液母管4、多个分支供液母管5、多个分支回液母管6，所述储能电池簇包括多个电池包1和pcs逆变器2，每个所述电池包1上均设置有电池包液冷进水接口101和电池包液冷出水接口102，每个所述pcs逆变器2上均设置有pcs液冷进水接口201和pcs液冷出水接口202，并且每个所述pcs逆变器和每个所述电池包的所述液冷进水接口均通过所述分支供液母管5与所述供液母管3相连通，每个所述pcs逆变器和每个所述电池包的所述液冷出水接口均通过所述分支回液母管6与所述回液母管4相连通。
26.具体地，多个储能电池簇可以并排放置，所述储能电池簇的组件包括但不限于电池包、pcs模块(包括pcs逆变器等组件)、电池架、支撑件等结构，在本实施例中，pcs逆变器和多个电池包形成了一个整体的电池簇结构，并且共用一个均流液冷管道系统进行降温和散热，所述均流液冷管道系统主要由供液母管3、分支供液母管5、供液连接软管13、回液连接软管14、分支回液母管6、回液母管4等管道组成。多个分支供液母管及分支回液母管的分支管道均与其对应位置的电池包或者pcs逆变器上的液冷进水接口、液冷出水接口相连通，并且各个分支管道之间相互连通并且其内部流经的冷却液体可以汇集在一起。所述储能电池簇液冷装置的整体结构性很强，有利于电池包、pcs模块以及均流液冷管道系统的整体运输，并且能够为储能电池簇提供热场均匀、稳定可靠的工作环境，从而满足了储能系统中各类组件的散热需求。
27.在本技术的一个实施例中，如图1所示，所述供液母管3设置在所述多个储能电池簇的底部，所述回液母管4设置在所述多个储能电池簇的顶部，所述供液母管的进液端设置有第一总阀门7，所述回液母管的出液端设置有第二总阀门8。
28.具体地，由于重力的作用，如果将储能电池簇液冷装置中的管道系统的供液母管设置在顶部、回液母管设置在底部，则有可能导致冷却液体无法充分流经每个电池包和pcs逆变器的内部流道中，无法达到为各个电池簇均匀散热的目的。因此，本实施例中的均流液冷管道系统采用了下进上出、先进后出的原则，以确保储能电池簇中每个电池包及pcs逆变器中的流量一致、管压降一致。
29.在一些实施例中，所述供液母管的进液端设置有水泵装置，同时，所述供液母管的进液端设置有第一总阀门7，所述回液母管的出液端设置有第二总阀门8，设置阀门可以更好地控制冷却液体的流动，当冷却液体从底部供液母管流入、从顶部回液母管流出时，电池包及pcs逆变器的进液端和出液端存在一定的压力差，以确保电池包及pcs逆变器内散热装
置及各个管道中堆积的气泡和废液完全排空，实现为电池电芯及pcs模块良好散热的目的。
30.在本技术的一个实施例中，如图1所示，图中的均流液冷管道系统采用并行联接方式设置，此时，每个所述分支供液母管5的两端分别连通其对应位置处的所述液冷进水接口(电池包液冷进水接口101、pcs液冷进水接口201)和所述供液母管3，每个所述分支回液母管6的两端分别连通其对应位置处的所述液冷出水接口(电池包液冷出水接口102、pcs液冷出水接口202)和所述回液母管4。
31.在采用并行联接方案时，图中的两个储能电池簇并排设置，每个所述电池簇都具有其独立的分支供液母管和分支回液母管，冷却液体由供液母管流入后，经由分支供液母管送至各个电池包和pcs逆变器的液冷进水接口，在完成散热后冷却液体从各个电池包和pcs逆变器中的液冷出水接口流出，又经由分支回液母管后由回液母管排出。
32.进一步地，在本技术的一些实施例中，如图1所示，所述多个分支供液母管与所述供液母管的连接处均设置有第一分支阀门9，所述多个分支回液母管与所述回液母管的连接处均设置有第二分支阀门10。如前文所述，均流液冷管道系统采用并行联接方式设置时，每个储能电池簇都有相应的分支供液母管和分支回液母管，因此，为了方便整个储能装置的维护及使用，在每个分支供液母管的进液处和每个分支回液母管的出液处均设置有分支阀门。可以理解，在整个液冷装置的使用过程中，当冷却液体充满各个管道及内部流道时，可以将各个总阀门和分支阀门关闭，以保证储能电池簇系统的充分散热及均温效果。
33.在本技术的另一个实施例中，如图2所示，图2为本技术一个实施例中的采用串行联接方式设置的储能电池簇液冷装置的结构示意图。储能电池簇液冷装置中的均流液冷管道系统可以采用串行联接方式设置，此时，所述多个储能电池簇中第一个储能电池簇的所述分支供液母管5的两端分别连通其对应位置处的所述液冷进水接口(电池包液冷进水接口101、pcs液冷进水接口201)和所述供液母管3，所述多个储能电池簇中最后一个储能电池簇的所述分支回液母管6的两端分别连通其对应位置处的所述液冷出水接口(电池包液冷出水接口102、pcs液冷出水接口202)和所述回液母管4。具体地，所述液冷装置中可以包括多个并排设置的储能电池簇，图2中所示为两个储能电池簇的液冷管道串行联接设置，可以看出位于左侧(第一个)的储能电池簇设置有分支供液母管，用以连通其对应的液冷进水接口和供液母管；位于右侧(最后一个)的储能电池簇设置有分支回液母管，用以连通其对应的液冷出水接口和回液母管。采用串行联接方式设置的均流液冷管道系统主要应用于储能电池簇中的电池包及pcs模块发热量不大、进出水温差很小的情况下，两个储能电池簇之间采用水路串联方案，可以达到减少管道支路、减少系统液体流量、减少供液水泵流量等效果，进而节约了为储能系统散热的使用成本。此外，在均流液冷管道系统采用串行联接方式设置的情况下，所述多个储能电池簇中第一个储能电池簇的分支供液母管与所述供液母管的连接处同样设置有第一分支阀门9，所述多个储能电池簇中最后一个储能电池簇的分支回液母管与所述回液母管的连接处同样设置有第二分支阀门10。
34.进一步地，在本技术的一些实施例中，当储能电池簇液冷装置中的均流液冷管道系统可以采用串行联接方式设置时，相邻两个所述储能电池簇中的其中一个储能电池簇的所述液冷出水接口(电池包液冷出水接口102、pcs液冷出水接口202)与另外一个储能电池簇的所述液冷进水接口(电池包液冷进水接口101、pcs液冷进水接口201)相连通。具体地，如图2所示，图中位于左侧的电池簇中pcs逆变器和电池包上的液冷出水接口与位于右侧的
电池簇中pcs逆变器和电池包上的液冷进水接口通过多个串行分支连接管15连通，这样设计不仅能够减少管道支路及系统液体流量，而且可以达到循环利用冷却液体的效果并且降低整个液冷装置的使用成本。
35.在本技术的一个实施例中，所述储能电池簇液冷装置的供液母管上设置有排水阀11，所述回液母管上设置有排气阀12。结合图1和图2可以看出，供液母管3的回路上设置有排水阀11、回液母管4的回路上设置有排气阀12；这样的设计有利于所述液冷装置的检测及维修，而且在使用时，通过控制排水阀的开关，管道中废弃的冷却液体可以由供液母管中排除，当冷却液体从底部供液母管流入、从顶部回液母管流出时，将排气阀打开，可以使电池包及pcs逆变器内散热装置及各个管道中堆积的气泡由管道内完全排空。
36.在本技术的一些实施例中，如图1和图2所示，所述均流液冷管道系统还包括多个供液连接软管13和多个回液连接软管14，所述供液连接软管13用以连接所述分支供液母管5与所述电池包及pcs逆变器的液冷进水接口(电池包液冷进水接口101、pcs液冷进水接口201)，所述回液连接软管14用以连接所述分支回液母管6与所述电池包及pcs逆变器的液冷出水接口(电池包液冷出水接口102、pcs液冷出水接口202)。可见，供液连接软管13、回液连接软管14是连接所述均流液冷系统管道与电池包及pcs逆变器的桥梁，供液连接软管及回液连接软管的材料通常采用汽车用输水橡胶软管材料制作，所述软管与管道及液冷进、出水口的连接和安装方式包括但不限于配快接头或卡箍固定连接等。
37.在本技术的一些实施例中，如图1所示，所述均流液冷管道系统为低压储能系统时，所述供液母管3、所述回液母管4、所述多个分支供液母管5、所述多个分支回液母管6采用不锈钢材料结构；所述均流液冷管道系统为级联型高压储能系统时，所述供液母管3、所述回液母管4、所述多个分支供液母管5、所述多个分支回液母管6采用绝缘材料结构。
38.具体地，所述均流液冷管道系统中的供液母管、分支供液母管、分支回液母管、回液母管及管上阀门(包括但不限于第一、第二总阀门，第一、第二分支阀门)及相应的连接配件，在应用于低压储能系统中时通常采用不锈钢的材料结构制成；所述均流液冷管道系统中的供液母管、分支供液母管、分支回液母管、回液母管及管上阀门(包括第一、第二总阀门，第一、第二分支阀门)及相应的连接配件在应用于级联型高压储能系统中时，应采用pph或pvdf的绝缘材料结构制成，并且应当满足级联型高压储能系统的相应标准及具体要求。
39.在一些实施例中，不同系统对于液冷装置的冷却液体也有着不同的要求，低压储能系统中通常采用纯净水作为冷却液体，而级联型高压储能系统中则必须采用去离子纯净水作为冷却液体，当然可以结合具体场景使用其它各种具有冷却效果的液冷工质作为冷却液体。
40.在本技术的一个实施例中，所述多个储能电池簇均设置有供冷却液体流通的内部散热流道，所述内部散热流道的入口均与其对应位置处的所述液冷进水接口相连通，所述内部散热流道的出口均与其对应位置处的所述液冷出水接口相连通。
41.具体地，所述储能电池簇中的电池簇及pcs逆变器中均设置有散热装置，散热装置的内部流道的入口与其对应位置处的电池包或者pcs逆变器的液冷进水接口相连通，使得冷却液体流入电池包及pcs逆变器的液冷进水接口后，能够到达散热装置中为储能电池簇进行散热；散热完毕后，冷却液体由散热装置中内部流道的出口流出，由于内部散热流道的出口与对应位置处的电池包或者pcs逆变器的液冷出水接口相连通，所以冷却液体可以由
液冷出水接口流出，进而由回液母管排出均流液冷管道系统。
42.在本技术的一些实施例中，如图3所示，图3为储能电池簇液冷装置的管道流程图(管道并行联接)，可以看出，该均流液冷管道系统可以适用于多个储能电池簇的降温与散热(图中仅示出首尾两个储能电池簇)，并且所述液冷管道系统遵循同程原理，图中箭头所指方向即为冷却液体进入所述均流液冷管道系统后的流动方向，冷却液体由各分支管道进入每个电池包及pcs逆变器的流量均匀，并且每个被散热的电池包或pcs逆变器的总流道长度一致、管压降一致，由此，实现了储能电池簇中的各模块温度差异小、均温效果好的目的。
43.需要说明的是，在本技术的实施例中，均流液冷管道系统中的各个供液母管、回液母管、分支供液母管、分支回液母管等管道之间的连接包括但不限于采用采用焊接、螺纹、法兰、卡箍等各种连接方式进行安装和固定。前述储能电池簇液冷装置中的各个组件的样式及位置仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作等，均流液冷管道系统中各个管道的方向及其内部冷却液体的流动方向并不限于附图中所示，因此不能理解为对本实用新型的限制，如上述各部分组件有其它的样式及位置变化仍属于本技术请求保护的对象。
44.综上所述，本技术实施例提出了一种储能电池簇液冷装置，所述装置包括：均流液冷管道系统和多个储能电池簇，所述均流液冷管道系统包括供液母管、回液母管、多个分支供液母管、多个分支回液母管，所述储能电池簇包括pcs逆变器和多个电池包，每个所述pcs逆变器和每个所述电池包上的液冷进水接口均通过分支供液母管与供液母管相连通、液冷出水接口均通过分支回液母管与回液母管相连通。通过对多个储能电池簇采用共用均流液冷管道系统的设计，使得储能电池簇结构中的每个电池包及pcs逆变器内部的冷却液体总体流程相同、冷却液体管压降基本相同、流量均匀，实现了为储能电池簇均匀散热的目的，进而提高了储能电池簇的使用寿命；同时，所述装置整体结构强、能够满足储能电池簇及其液冷装置整体运输的需要，进一步降低了生产加工及维护成本。
45.需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
46.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
47.需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”“多台”的含义是两个或两个以上。还需要说明的是，术语“包括”“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
48.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅
表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
49.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
50.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。