一种电池包、单相浸没储能集装箱的冷却系统和冷却方法与流程

本发明涉及新能源，具体涉及一种电池包、单相浸没储能集装箱的冷却系统和冷却方法。

背景技术：

1、储能技术可以改变电能生产、输送和使用必须同步完成的模式，提高电网运行的安全性、经济性和灵活性，成为支撑可再生能源发展的关键技术之一。储能是构建新型电力系统的重要技术和基础装备，是实现碳达峰碳中和目标的重要支撑。储能应用场景的多样性决定了储能技术的多元化发展，没有任何一种技术可以同时满足所有储能场景的需求。其中抽水蓄能是中国目前最为成熟的电力储能技术，但选址受地理因素限制较大且施工周期较长，在电力系统中的应用受限。

2、以电化学为代表的新型储能具有调节速度快、布置灵活、建设周期短等特点，已成为提升电力系统可靠性的重要手段。作为新型储能的主力军，电化学储能已经开始从兆瓦级别的示范应用迈向吉瓦级别的规模市场化。目前常规储能电池的合理工作温度为10-35℃，储能电池在充放电过程中，由于化学反应，需要释放大量的热量导致电池温度升高。同时由于电池组内电池数量多，排列密集，和冷源接触的电池部分容易被冷却，而和冷源没有接触的部分只能通过电池自身把热量导走，从而造成在整个电池内部，电池和电池之间存在较大的温差，给电池的使用带来极大的危害。因此，对电池进行热管理的目的是确保电池的寿命和安全性，储能电池热管理的主要作用是控制储能电池工作在一个合理范围内，同时控制所有电池的温差越小越好，即控制电池单元温度和温差处于合理的范围内，并且对于有缺陷的电池保证电池单元不进入热失控的状态。

3、目前储能电池热管理采用的主要冷却方式为风冷、液体冷却、热管冷却和相变材料冷却等方式。其中，风冷是指在电池包内安装风扇进行强制对流，由于电池包内空间受限，均温效果十分不理想；液体冷却是指在方壳电池包底部或者圆柱电池侧面加液冷板，冷却液在液冷板内部循环流动，外部连接制冷器降温，效果一般且严重影响电池包的结构紧凑性。热管冷却是指在电池包内部的使用热管将电池热量导出到外部进行冷却。电池包内部空间有限，使用热管会造成电池包体积过大，并且制造工艺困难。相变材料冷却是利用相变材料的相变潜热吸收热量的被动式冷却方式。相变材料冷却存在着密封性要求和结构复杂等特点，相变材料是一种能够在一定温度范围内改变自身物理状态的材料。

4、可见，现有技术中对电池的冷却仅是一部分冷却介质与电池的表面积接触，而且要通过界面材料把热量导出到冷却介质中，冷却效率偏低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种电池包、单相浸没储能集装箱的冷却系统和冷却方法，以解决现有技术中现的对电池的冷却仅是一部分冷却介质与电池的表面积接触，而且要通过界面材料把热量导出到冷却介质中，冷却效率偏低的技术问题。

2、为达上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种电池包，所述电池包包括：

3、电池箱，所述电池箱内设置有浸没液，所述浸没液为绝缘液体；

4、电池单元和电池管理单元，分别设置于所述电池箱的内部，并浸没于所述浸没液中；所述电池单元与所述电池管理单元电连接；

5、进液单元，设置于所述电池箱的顶部，所述进液单元上设置有若干进液孔，用来将浸没液流入所述电池箱内；

6、回液单元，设置于电池箱的底部，所述回液单元上设置有若干出液孔，用于将所述电池箱内的浸没液流出。

7、在一些可能的实施方式中，所述进液单元为多根进液管或者开槽的孔板；所述回液单元为多根回液管或者开槽的孔板。

8、在一些可能的实施方式中，所述电池包还包括：

9、第一可视液位计，设置于所述电池箱的侧面，用于监测所述电池箱内的液位；

10、所述第一可视液位计内设置有浮球，用于识别所述第一可视液位计内的液位高度。

11、在一些可能的实施方式中，所述电池包还包括：

12、第一呼吸阀，设置在所述电池箱的顶部，用于排出所述电池箱内部的多余空气，以调节所述电池箱内的压力；

13、第一排液阀，设置在所述电池箱的底部，用于排空所述电池箱内部的浸没液；

14、第一电子液位计，用于自动监测所述电池箱内的液位，当监测到所述电池箱内的液位低于预设值时，输出警报信号。

15、在一些可能的实施方式中，所述电池单元包括：若干电池单体，所述若干电池单体的正极和负极通过第一翅片金属排固定连接，所述若干电池单体另外一侧的正极和负极分别通过第二翅片金属排和与其相邻的电池单元中的电池单体的负极和正极固定连接；

16、所述第一翅片金属排和/或所述第二翅片金属排上设置有温度传感器，所述温度传感器与电池管理单元电连接。

17、在一些可能的实施方式中，所述第一翅片金属排和所述第二翅片金属排中的金属排的截面形状为圆形、方形、椭圆或三角形，所述第一翅片金属排和所述第二翅片金属排中的翅片的形状为直齿形、错齿形或针翅形；

18、所述第一翅片金属排和所述第二翅片金属排的翅片安装方向与浸没液的流动方向相同。

19、第二方面，本发明实施例提供了一种单相浸没储能集装箱的冷却系统，所述冷却系统包括：冷却单元、储能集装箱、若干电池簇、多级进液管和多级回液管，其中，

20、所述冷却单元、所述电池簇、多级进液管和多级回液管设置于所述储能集装箱的内部；

21、所述电池簇包括一个或多个电池包，每个所述电池包中包括电池单元；

22、每个所述电池包分别通过所述多级进液管和多级回液管与所述冷却单元连接，所述冷却单元用于对所述电池单元进行冷却。

23、在一些可能的实施方式中，所述多级进液管包括：依次连接的一级进液管、二级进液管和三级进液管；

24、所述多级回液管包括：依次连接的一级回液管、二级回液管和三级回液管；

25、所述一级进液管和所述一级回液管分别与所述冷却单元连接；

26、所述二级进液管用于将所述一级进液管中冷却后的浸没液通过所述三级进液管分流给所述电池包；

27、所述三级回液管用于将所述电池包中的浸没液通过所述二级回液管汇流至所述一级回液管流，并通过所述一级回液管流入所述冷却单元进行冷却；

28、所述二级进液管的顶部设置有自动排气阀，所述自动排气阀用于排放所述浸没液中混合的气体；

29、所述二级回液管的底部设置有第二排液阀，用于排出所述浸没液；

30、所述三级进液管和所述三级回液管分别通过具有闭合功能的快插接头连接。

31、在一些可能的实施方式中，所述冷却系统还包括：

32、高位液箱，设置于所述储能集装箱的顶部，所述高位液箱的底部通过球阀与所述多级回液管连接，所述高位液箱用于对所述冷却系统进行补充浸没液；

33、所述高位液箱包括：储液箱，以及设置在所述储液箱上的第二电子液位计、第二呼吸阀和第二可视液位计；

34、所述第二电子液位计用于自动监测所述储液箱内部的液位，当所述储液箱内部的液位低于预设值时，输出警报信号；

35、所述第二呼吸阀用于平衡所述储液箱内部的气压；

36、所述第二可视液位计用于监测所述储液箱内的液位。

37、在一些可能的实施方式中，所述冷却单元包括：浸没液循环系统、制冷剂循环系统和板式换热器，所述浸没液循环系统与所述制冷剂循环系统分别与所述板式换热器连接，并且通过所述板式换热器交换热量。

38、在一些可能的实施方式中，所述浸没液循环系统通过所述多级进液管和所述多级回液管与所述电池包连接，所述浸没液循环系统通过循环泵对所述电池包内部的浸没液进行循环冷却；

39、所述浸没液循环系统还包括加热器，所述加热器用于对所述电池包进行加热，此时，所述制冷剂循环系统关闭；

40、所述制冷剂循环系统包括压缩机、冷凝器和电子膨胀阀，所述板式换热器中的制冷剂在所述压缩机的作用下进入所述冷凝器进行散热；所述电子膨胀阀用于对所述制冷剂进行节流控制。

41、第三方面，本发明实施例提供的一种单相浸没储能集装箱的冷却方法，所述冷却方法包括：

42、实时获取所述电池包内部的温度；

43、判断所述温度是否大于第一预设温度阈值或者是否小于第二预设阈值；

44、当所述温度大于所述第一预设温度阈值时，开启制冷单元，通过多级进液管和多级回液管对所述电池包内的浸没液进行冷却；

45、当所述温度小于所述第二预设温度阈值时，关闭所述制冷单元；

46、上述技术方案的有益技术效果在于：

47、本发明实施例的一种电池包、电池单元、储能集装箱的冷却系统和方法，该电池包包括：电池箱，电池箱内设置有浸没液，浸没液为绝缘液体；电池单元和电池管理单元，分别设置于电池箱的内部，并浸没于浸没液中；电池单元与电池管理单元电连接；进液单元设置于电池箱的顶部，进液单元上设置有若干进液孔，用来将浸没液流入电池箱内；回液单元设置于电池箱的底部，回液单元上设置有若干出液孔，用于将电池箱内的浸没液流出。本发明实施例通过将电池单元浸没在绝缘、无腐蚀性、无闪点或者闪点高的浸没液中，即电池单元充分与液体接触，利用循环泵对浸没液进行循环冷却，并带走电池单元充放电过程中的热量，从而达到控制电池单元温度的目的，极大提高冷却效率。