储能柜用电池热管理装置的制作方法

本发明涉及储能技术领域，尤其涉及一种储能柜用电池热管理装置。

背景技术：

目前，电池储能系统在新能源、智能电网、节能技术等领域从发电到用电的各个环节得到越来越广泛的应用，其作用主要包括传统电网的升级改造、削峰填谷，提高可再生能源并网能力。

以储能柜为例，储能柜作为电池储能系统中的重要组成部分，其包括的动力电池受温度的影响较大，当锂离子动力电池的温度超出动力电池安全使用范围，长期在高温环境下工作时，动力电池本身内部将产生不可逆的反应，降低了储能柜整体使用性能；当锂离子动力电池温度达到动力电池内部材料燃点时，动力电池本身产生的热量若不能及时散失掉时，动力电池将会发生热失控现象。此外，若动力电池的温度长期分布不均匀，动力电池内各电芯性能将会呈现出差异性，进而影响储能柜的循环使用寿命。

现有技术中，为了降低储能柜内动力电池的温度，通常采用不带有冷却部件的空气冷却和自然冷却热管理方式对储能柜进行散热。然而，采用不带有冷却部件的空气冷却热管理方式时，空气冷却对流换热系数低，空气与动力电池间的换热量少，换热效率低，难以满足储能柜的热管理要求。自然冷却的热管理方式与环境温度息息相关，在高温环境或者储能柜大电流放电情况下，均会造成储能柜本身温度过高，储能柜温度分布均匀性差，也难以满足储能柜的热管理要求。因此，采用现有的热管理方式，使得储能柜内的换热效率低，且缩短了储能柜的循环使用寿命。

技术实现要素：

本发明提供一种储能柜用电池热管理装置，以提高储能柜内的换热效率，并延长储能柜的循环使用寿命。

本发明实施例提供一种储能柜用电池热管理装置，包括：

冷却部件、储能柜柜体、至少一个电池模组及高压箱，所述至少一个电池模组中的每一个电池模组均与所述高压箱连接，且所述至少一个电池模组和所述高压箱均设置在所述储能柜柜体的内部，所述冷却部件设置在所述储能柜柜体的内部，且与所述至少一个电池模组和所述高压箱间隙设置；

其中，所述冷却部件用于向所述至少一个电池模组和所述高压箱输入冷却气体，以通过所述冷却气体降低所述电池模组和所述高压箱的温度。

在本发明一实施例中，所述储能柜柜体包括第一柜体部和第二柜体部；所述第一柜体部和所述第二柜体部相对平行设置；

其中，所述至少一个电池模组设置在所述第一柜体部的上方，所述高压箱设置在所述第一柜体部的下方；所述冷却部件设置在所述第二柜体部中，且所述冷却部件的上方与所述第一柜体部上方的电池模组平齐，所述冷却部件的下方与所述第一柜体部下方的高压箱平齐。

在本发明一实施例中，所述冷却部件包括：冷却风入口及送风管道；

其中，所述冷却部件用于将通过所述冷却风入口进入的冷却气体输入至所述至少一个电池模组和所述高压箱中。

在本发明一实施例中，所述冷却部件还包括至少两个排风管道；

所述至少两个排风管道均匀地与所述送风管道垂直连通设置；

所述冷却部件用于将所述送风管道中的气体经过所述排风管道输入至所述至少一个电池模组和所述高压箱中。

在本发明一实施例中，所述冷却部件的顶部设置有通风孔；

所述冷却部件用于通过所述通风孔向第一电池模组输入冷却气体；所述第一电池模组为所述至少一个电池模组中与所述冷却部件的顶部距离最小的电池模组。

在本发明一实施例中，所述储能柜柜体的顶部设置有风扇和进风口；

其中，所述进风口和所述风扇对应设置，且和所述冷却风入口对应设置；

所述风扇用于控制通过所述送风管道的冷却气体的气体量，以使所述冷却气体依次通过所述进风口和所述冷却风入口进入到所述送风管道中。

在本发明一实施例中，所述至少一个电池模组中每一个电池模组均包括电池模块和电池采集模块，所述电池模块与所述电池采集模块连接，所述高压箱包括电池管理模块；所述电池采集模块还与所述电池管理模块电连接；

所述电池采集模块用于采集所述电池模块的状态信息，并将所述电池模块的状态信息发送给所述电池管理模块；

所述电池管理模块用于根据所述电池模块的状态信息对所述电池模块进行管理。

在本发明一实施例中，所述至少一个电池模组中每一个电池模组上均设置有温度传感器；

其中，所述温度传感器用于检测所述电池模块的温度，并将检测到的温度信息发送给所述电池采集模块；

所述电池采集模块还用于将所述温度信息发送给所述电池管理模块；

所述电池管理模块还用于根据所述温度信息确定所述电池模块的温度大于预设阈值时，控制风扇以预设转速运转。

在本发明一实施例中，储能柜用电池热管理装置还包括至少一个电池托架和一个固定架；

其中，所述至少一个电池托架的数量与所述至少一个电池模组的数量相同，且每一个电池模组下方均设置有一个电池托架，所述至少一个电池模组通过所述固定架固定在所述储能柜柜体的内部；

所述电池托架用于承载所述电池模组。

在本发明一实施例中，所述至少一个电池模组的数量为9个，且9个电池模组在所述储能柜柜体内串联设置或并联设置。

本发明实施例提供一种储能柜用电池热管理装置，该储能柜用电池热管理装置可以包括：冷却部件、储能柜柜体、至少一个电池模组及高压箱，至少一个电池模组中的每一个电池模组均与高压箱连接，且至少一个电池模组和高压箱均设置在储能柜柜体的内部，冷却部件设置在储能柜柜体的内部，且与至少一个电池模组和高压箱间隙设置；其中，冷却部件用于向至少一个电池模组和高压箱输入冷却气体，以通过冷却气体降低电池模组和高压箱的温度。由此可见，本发明实施例提供的储能柜用电池热管理装置，通过设置冷却部件，以通过冷却部件将冷却气体输入至储能柜柜体中的至少一个电池模组和高压箱输入冷却气体，以通过冷却气体降低电池模组和高压箱的温度，从而提高了储能柜内的换热效率，且延长了储能柜的循环使用寿命。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本发明实施例提供的一种储能柜用电池热管理装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种储能柜用电池热管理装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种电池模组的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种控制风扇运行的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种冷却部件的立体结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种送风管道的结构示意图。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包括了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现有技术中，为了降低储能柜内动力电池的温度，通常采用不带有冷却部件的空气冷却和自然冷却热管理方式对储能柜进行散热。然而，采用空气冷却热管理方式时，空气冷却对流换热系数低，空气与动力电池间的换热量少，换热效率低，难以满足储能柜的热管理要求。自然冷却的热管理方式与环境温度息息相关，在高温环境或者储能柜大电流放电情况下，均会造成储能柜本身温度过高，储能柜温度分布均匀性差，也难以满足储能柜的热管理要求。因此，采用现有的热管理方式，使得储能柜内的换热效率低，且缩短了储能柜的循环使用寿命。为了提高储能柜内的换热效率，且延长储能柜的循环使用寿命，本发明实施例提供一种储能柜用电池热管理装置，该储能柜用电池热管理装置可以包括：冷却部件、储能柜柜体、至少一个电池模组及高压箱，至少一个电池模组中的每一个电池模组均与高压箱连接，且至少一个电池模组和高压箱均设置在储能柜柜体的内部，冷却部件设置在储能柜柜体的内部，且与至少一个电池模组和高压箱间隙设置；其中，冷却部件用于向至少一个电池模组和高压箱输入冷却气体，以通过冷却气体降低电池模组和高压箱的温度。由此可见，本发明实施例提供的储能柜用电池热管理装置，通过设置冷却部件，以通过冷却部件将冷却气体输入至储能柜柜体中的至少一个电池模组和高压箱输入冷却气体，以通过冷却气体降低电池模组和高压箱的温度，从而提高了储能柜内的换热效率，且延长了储能柜的循环使用寿命。

下面以具体的实施例对本发明的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。

图1为本发明实施例一种储能柜用电池热管理装置的结构示意图，当然，本发明实施例只是以图1为例进行说明，但并不代表本发明实施例仅局限于此，具体请参见图1所示，该储能柜用电池热管理装置可以包括：

冷却部件101、储能柜柜体102、至少一个电池模组103及高压箱104，至少一个电池模组103中的每一个电池模组103均与高压箱104连接，且至少一个电池模组103和高压箱104均设置在储能柜柜体102的内部，冷却部件101设置在储能柜柜体102的内部，且与至少一个电池模组103和高压箱104间隙设置。

其中，冷却部件101用于向至少一个电池模组103和高压箱104输入冷却气体，以通过冷却气体降低电池模组103和高压箱104的温度。

可选的，该储能柜用电池热管理装置中的储能柜柜体102可以包括第一柜体部和第二柜体部；第一柜体部和第二柜体部相对平行设置。其中，至少一个电池模组103设置在第一柜体部的上方，高压箱104设置在第一柜体部的下方；冷却部件101设置在第二柜体部中，且所述冷却部件101的上方与所述第一柜体部上方的电池模组103平齐，所述冷却部件101的下方与所述第一柜体部下方的高压箱104平齐。换言之，至少一个电池模组103和高压箱104所在的第一柜体部和冷却部件101所在的第二柜体部为相对的，互相平行的两个柜体部，且第一柜体部设置在第二柜体部的正前方。通过将冷却部件101的上方与储能柜进风口连接，下端与电池模组103间的空腔贯通，使空气从电池模组103的上下部流过，从而提高了空气与电芯间的热交换率，通过将电池模组103并排设置在储能柜前部上层空间内，在相邻的电池模组103之间装排风管道1013，使空气流过电池模组103的流量尽量均匀分布，带走电芯相同的热量，从而保证电芯间的温度分布均匀性，且使空气穿过电芯的阻力损失最小。

可选的，至少一个电池模组103的数量可以为9个，且当至少一个电池模组103的数量为9个时，该9个电池模组103在储能柜柜体102内串联设置或并联设置。当然，本发明实施例只是以至少一个电池模组103的数量为9个为例进行说明，该至少一个电池模组103的数量也可以为八个或者七个，具体可以根据实际需要进行设置，在此，对于至少一个电池模组103的数量具体是多少，本发明实施例不做进一步地限制。

在设置9个电池模组103时，该9个电池模组103可以并排设置在储能柜的第一柜体部的上方，这样可以减少冷却气体吹向电池模组103的距离，不仅可以使冷却气体有效地与电池模组103进行热交换，提高了冷却效果，以达到对电芯有效降温的目的，而且使冷却气体穿过电芯的阻力损失减少，提高了冷却效率，提高了能源利用率。

此外，需要说明的是，在本发明实施例中，高压箱104采用整体式装配，且为了减少储能柜的重量，储能柜的柜体不装配，储能柜采用四角的框架进行支撑，从而减少了储能柜的重量。

由此可见，通过设置冷却部件101，以通过冷却部件101将冷却气体输入至储能柜柜体102中的至少一个电池模组103和高压箱104的表面和内部，即采用上抽风设置对储能柜进行主动散热，以通过冷却气体降低电池模组103和高压箱104的温度，从而提高了储能柜内的换热效率，且延长了储能柜的循环使用寿命。

本发明实施例提供的储能柜用电池热管理装置，包括：冷却部件101、储能柜柜体102、至少一个电池模组103及高压箱104，至少一个电池模组103中的每一个电池模组103均与高压箱104连接，且至少一个电池模组103和高压箱104均设置在储能柜柜体102的内部，冷却部件101设置在储能柜柜体102的内部，且与至少一个电池模组103和高压箱104间隙设置；其中，冷却部件101用于向至少一个电池模组103和高压箱104输入冷却气体，以通过冷却气体降低电池模组103和高压箱104的温度。由此可见，本发明实施例提供的储能柜用电池热管理装置，通过设置冷却部件101，以通过冷却部件101将冷却气体输入至储能柜柜体102中的至少一个电池模组103和高压箱104的表面和内部，以通过冷却气体降低电池模组103和高压箱104的温度，从而提高了储能柜内的换热效率，且延长了储能柜的循环使用寿命。

基于图1所示的实施例，请参见图2所示，图2为本发明实施例提供的另一种储能柜用电池热管理装置的结构示意图，在通过冷却部件101向储能柜内的电池模组103和高压箱104输入冷却气体之前，可选的，储能柜柜体102的顶部设置有风扇(未示出)和进风口(未示出)；其中，进风口和风扇对应设置，且和冷却风入口1011对应设置。

风扇用于控制通过送风管道1012的冷却气体的气体量，以使冷却气体依次通过进风口和冷却风入口1011进入到送风管道1012中。

示例的，在本发明实施例中，通过在储能柜柜体102的顶部设置有风扇和进风口，其目的在于：可以通过该储能柜柜体102的顶部的风扇控制进入送风管道1012的冷却气体的气体量，以使冷却气体依次通过进风口和冷却风入口1011进入到送风管道1012中。

可选的，至少一个电池模组103中每一个电池模组103均包括电池模块1031和电池采集模块1032，电池模块1031与电池采集模块连接，高压箱104包括电池管理模块(未示出)；电池采集模块还与电池管理模块电连接。请参见图3所示，图3为本发明实施例提供的一种电池模组103的结构示意图。

电池采集模块1032用于采集电池模块1031的状态信息，并将电池模块1031的状态信息发送给电池管理模块；电池管理模块用于根据电池模块1031的状态信息对电池模块1031进行管理。

其中，电池模块1031可以由多个硬壳锂离子电芯单体串、并联构成。电池模块1031的状态信息可以包括电压值、电流值及温度值等。

电池采集模块1032在采集电池模块1031的状态信息之后，将电池模块1031的状态信息发送给电池管理模块，使得电池管理模块在接收到该电池模块1031的状态信息之后，可以根据电池模块1031的状态信息对电池模块1031进行管理。

结合上述的描述，在通过风扇控制通过送风管道1012的冷却气体的气体量时，可选的，可以在至少一个电池模组103中每一个电池模组103上均设置一个温度传感器(未示出)，其中，温度传感器用于检测电池模块1031的温度，并将检测到的温度信息发送给电池采集模块1031；电池采集模块1031用于将温度信息发送给电池管理模块；电池管理模块在接收到该温度信息之后，根据温度信息确定电池模块1031的温度大于预设阈值时，控制风扇以预设转速运转，其控制过程可以参考图4所示，图4为本发明实施例提供的一种控制风扇运行的示意图。

当储能柜进行充放电时，电池模组103中的电芯不断产生热量，电池模块1031的温度不断上升，当电池模块1031的温度达到预设阈值时，电池管理模块根据电池模块1031的温度控制风扇以预设转速运转，当风扇开始运行时，迫使冷却气体从储能柜用电池热管理装置的外部引入，进入冷却部件101的内部并吹向电池模组103上部和下部的空腔内，冷却气体与电池模组103表面进行热交换，从而吸收电芯的热量。具体的，电池管理模块根据电池模块1031的温度进而控制风扇以预设转速运转时可以为：当电池模块1031的温度大于30度时，电池管理模块控制风扇以低速运转；当电池模块1031的温度大于35度时，电池管理模块控制风扇以中速运转；当电池模块1031的温度大于40度时，电池管理模块控制风扇以高速运转，从而满足储能柜柜体102内的至少一个电池模组103和高压箱104对冷却气体的需求。当然，本发明实施例只是以此为例进行说明，具体可以根据实际需要进行设置。

电池管理模块根据电池模块1031的温度控制风扇运行，并将冷却气体通过冷却部件101输入至至少一个电池模组103和高压箱104，以通过冷却气体降低电池模组103和高压箱104的温度，为了更清楚地说明本发明实施例所示的冷却部件101，该冷却部件101可以包括：冷却风入口1011及送风管道1012，请参见图5和图6所示，图5为本发明实施例提供的一种冷却部件101的立体结构示意图，图6为本发明实施例提供的一种送风管道1012的结构示意图。

其中，冷却部件101用于将通过冷却风入口1011进入的冷却气体输入至至少一个电池模组103和高压箱104中。

需要说明的是，本发明实施例所示的冷却风入口1011和储能柜柜体102顶部的进风口对应设置，且该冷却风入口1011的大小和储能柜柜体102顶部的进风口的大小相匹配。

示例的，在本发明实施例中，通过设置冷却风入口1011及送风管道1012，其目的在于：可以使得储能柜用电池热管理装置外部的冷却气体依次通过储能柜柜体102顶部的进风口和冷却风入口1011进入到送风管道1012中，并通过该送风管道1012将冷却气体输入至至少一个电池模组103和高压箱104中，以通过冷却气体降低电池模组103和高压箱104的温度，从而提高了储能柜内的换热效率，且延长了储能柜的循环使用寿命。

为了使得送风管道1012中的冷却气体均匀地输入至至少一个电池模组103和高压箱104中，进一步地，该冷却部件101还可以包括至少两个排风管道1013；至少两个排风管道1013均匀地与送风管道1012垂直连通设置；冷却部件101用于将送风管道1012中的气体经过排风管道1013输入至至少一个电池模组103和高压箱104中。

可选的，排风管道1013的材质采用耐热的塑料材质。当然，本发明实施例只是以排风管道1013的材质为耐热的塑料材质为例进行说明，具体可以根据实际需要进行设置。

需要说明的是，至少两个排风管道1013的数量可以根据电池模组103的数量和高压箱104的数量确定。示例的，在本发明实施例中，当电池模组103的数量为9个，高压箱104的数量为1个时，则排风管道1013的数量为10个。当排风管道1013的数量为10个时，该10个排风管道1013可以均匀地与送风管道1012连通设置，从而使得冷却部件101将送风管道1012中的冷却气体经过该10个排风管道1013均匀地输入至9个电池模组103和高压箱104中，使冷却空气吸收每个模组内电芯的热量尽量保持相同，从而保证电芯温度分布均匀性。

在通过冷却部件101向至少一个电池模组103和高压箱104输入冷却气体时，为了防止吹向第一电池模组103的冷却气体量不足，可选的，冷却部件101的顶部设置有通风孔1014。冷却部件101用于通过通风孔1014向第一电池模组103输入冷却气体；第一电池模组103为至少一个电池模组103中与冷却部件101的顶部距离最小的电池模组103。

需要说明的是，在本发明实施例中，通风孔1014是设置在冷却风入口1011的正下方，从而使得通过冷却风入口1011的冷却气体可以经过该通风孔1014进入到第一电池模组103，以降低第一电池模组103的温度。可选的，通风孔1014的数量可以为一个，也可以为多个，具体可以根据实际需要进行设置，在此，对于通风孔1014的数量，本发明实施例不做进一步地限制。

可选的，该储能柜用电池热管理装置还可以包括至少一个电池托架105和一个固定架106；其中，至少一个电池托架105的数量与至少一个电池模组103的数量相同，且每一个电池模组103下方均设置有一个电池托架105，至少一个电池模组103通过固定架固定在储能柜柜体102的内部；电池托架105用于承载电池模组103。

示例的，在本发明实施例中，通过设置至少一个电池托架105和一个固定架106，其目的在于：可以通过该至少一个电池托架105承载至少一个电池模组103，从而起到固定至少一个电池模组103的作用；并进一步通过固定架将至少一个电池模组103固定在储能柜柜体102的内部，从而避免电池模组103的位置发生变动。

在实际应用过程中，当储能柜进行充放电时，电池模组103中的电芯不断产生热量，电池模块1031的温度不断上升，当电池温度达到预设阈值时，电池管理模块根据电池模块1031的温度控制风扇以预设转速运转，当风扇开始运行时，迫使储能柜用电池热管理装置外部的冷却气体一次通过储能柜柜体102的顶部的进风口和冷却风入口1011进入到送风管道1012中，为了使得送风管道1012中的冷却气体均匀地输入至至少一个电池模组103和高压箱104中，冷却部件101还可以均匀设置至少两个排风管道1013，使得送风管道1012中的冷却气体可以通过至少两个排风管道1013均匀地输入至至少一个个电池模组103和高压箱104中，以使冷却空气吸收每个模组内电芯的热量尽量保持相同，保证电芯温度分布均匀性，从而降低电池模组103和高压箱104的温度，进而提高了储能柜内的换热效率，且延长了储能柜的循环使用寿命。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。