一種大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng)的制作方法

本實(shí)用新型涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

分析報(bào)告顯示，日益增長(zhǎng)的能源消費(fèi)，特別是煤炭、石油等化石燃料的大量使用對(duì)環(huán)境和全球氣候所帶來的影響使得人類可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)面臨嚴(yán)峻威脅。如今電力行業(yè)發(fā)展迅猛，我國(guó)當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)面臨著最高用電負(fù)荷持續(xù)增加、間歇式能源接入占比擴(kuò)大，調(diào)峰手段有限等諸多挑戰(zhàn)，建設(shè)優(yōu)質(zhì)、自愈、安全、清潔、經(jīng)濟(jì)的智能電網(wǎng)是電力行業(yè)發(fā)展的既定目標(biāo)，而儲(chǔ)能技術(shù)則是構(gòu)建智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)。

在各種儲(chǔ)能技術(shù)中，儲(chǔ)能電池技術(shù)具有悠久的歷史，目前常用的儲(chǔ)能電池有鉛酸蓄電池，鋰電池等幾種，存在高溫使用壽命短，大容量難集成等缺點(diǎn)，容量和規(guī)模擴(kuò)大、集成度高的新型納硫電池具有廣闊的發(fā)展前景。但是大容量、高功率的儲(chǔ)能電池性能對(duì)溫度變化敏感，長(zhǎng)時(shí)間高低溫環(huán)境會(huì)縮減電池容量，長(zhǎng)時(shí)間積累則會(huì)造成電池過充點(diǎn)和過放電，影響電池的壽命和性能。對(duì)于高功率的儲(chǔ)能電池在工作時(shí)產(chǎn)生的熱量必須采用專門的冷卻裝置散熱。目前使用的電池冷卻裝置有以下幾種：

1)冷卻裝置采用空氣強(qiáng)制對(duì)流冷卻，空氣的比熱小，散熱效率低，額外功耗大，并且對(duì)空氣的潔凈度提出更高要求；

2)電池系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置導(dǎo)熱管間接傳熱，電池與散熱介質(zhì)之間為間接接觸，存在熱阻及流動(dòng)不均勻的問題，并且導(dǎo)熱管回路排布復(fù)雜，占用空間大。

公開號(hào)為CN201946715U的中國(guó)專利公開了“一種動(dòng)力鋰離子電池箱控溫循環(huán)水系統(tǒng)”，當(dāng)電池箱內(nèi)的電池正常工作時(shí)，BMS數(shù)據(jù)采集器將所采集到的電池箱的溫度狀況信號(hào)傳給溫控系統(tǒng)，溫控系統(tǒng)根據(jù)電池箱的溫度的高低來決定電池箱是需要升溫還是降溫。當(dāng)電池箱溫度較高時(shí)，冷卻水泵啟動(dòng)，將冷卻水從電池箱的左側(cè)底部泵入，冷卻水流從電池箱的鋼板上吸收大量熱后，從電池箱的左側(cè)頂部流出。當(dāng)電池箱內(nèi)部溫度較低需要加熱時(shí)，加熱水泵啟動(dòng)，加熱水從電池箱的左側(cè)頂部流進(jìn)，將自身熱量傳遞給電池箱的鋼板后，從電池箱的左側(cè)底部流出。在電池箱的冷卻過程中，如果冷卻水對(duì)電池箱的冷卻效果達(dá)不到要求時(shí)，可在水冷卻的同時(shí)啟動(dòng)風(fēng)冷系統(tǒng)。但是該系統(tǒng)采用冷卻水與電池箱鋼板接觸導(dǎo)熱的方式散熱，傳熱效率低下，尤其是電池箱內(nèi)如果裝載大功率電池，由于通過鋼板間接傳熱，電池與散熱介質(zhì)之間為間接接觸，存在熱阻及流動(dòng)不均勻的問題，從而導(dǎo)致電池箱內(nèi)的熱量積攢不能被及時(shí)帶出，嚴(yán)重影響大功率電池的使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提出一種大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng)及方法，本大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng)通過噴淋的形式將冷卻工質(zhì)直接與電池組接觸，通過流動(dòng)的冷卻工質(zhì)直接將電池組產(chǎn)生的熱量及時(shí)帶出，從而保證大功率電池組的正常運(yùn)行。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型提供了一種大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng)，包括：主油箱、油泵、散熱器、過濾器、分油器、分液管、布液模塊、總回油器和多個(gè)并聯(lián)排布的電池組，每個(gè)電池組上均安裝獨(dú)立的布液模塊，所述布液模塊的出口端均連接到總回油器，所述總回油器的出口連接到主油箱，所述主油箱的出口端通過油泵連接到散熱器的進(jìn)口端，過濾器安裝在散熱器的出口端，所述過濾器的出口端連接到分油器的入口端，所述分油器通過分液管連接到每個(gè)獨(dú)立布液模塊的進(jìn)口端。

在上述技術(shù)方案中，冷卻液體儲(chǔ)存于主油箱中，當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，冷卻液體通過油泵輸送至散熱器，然后經(jīng)過過濾器進(jìn)入分油器，最后通過分液管進(jìn)入各級(jí)布液模塊噴淋至電池組，對(duì)電池組進(jìn)行冷卻，經(jīng)過換熱后的冷卻油最后匯總至總回油器并重新流入主油箱中，如此循環(huán)。

優(yōu)選的，所述布液模塊包括回油腔、噴淋油腔、進(jìn)油口、回油口、溢流孔和淋油孔，所述進(jìn)油口與分液管連接，噴淋油腔設(shè)置在進(jìn)油口下方，淋油孔均勻分布在噴淋油腔的底面，回油腔設(shè)置在噴淋油腔的上方，噴淋油腔和回油腔之間通過溢流孔連接，回油口設(shè)置在回油腔上與進(jìn)油口相對(duì)的一側(cè)。當(dāng)電池組進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，布液模塊可以采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊，系統(tǒng)工作時(shí)，冷卻液先由布液模塊的進(jìn)油口進(jìn)入到噴淋油腔，噴淋油腔底面開有淋油孔，冷卻油從淋油孔流出，進(jìn)入電池組內(nèi)，對(duì)電池組進(jìn)行冷卻。同時(shí)，在噴淋油腔的底面還設(shè)置有溢流孔，當(dāng)噴淋油腔液位高于設(shè)定液位時(shí)，冷卻油就會(huì)通過溢流孔流出至電池組內(nèi)，對(duì)電池組進(jìn)行冷卻，也即是說，多出來的冷卻油并沒有浪費(fèi)，全部參與到冷卻工作中。對(duì)電池組進(jìn)行冷卻后的冷卻油，最終由電池組底部流出，流至回油腔，通過回油腔把冷卻油匯集到回油口，最后匯集在總回油器。

優(yōu)選的，所述噴淋油腔沿冷卻油流動(dòng)方向體積逐漸減少，可以確保冷卻油噴出時(shí)壓力穩(wěn)定，使得噴淋更加均勻。

優(yōu)選的，所述布液模塊包括淋油器和接油器，所述淋油器與分液管連接，接油器安裝在淋油器的下方，所述接油器的出口端與總回油器連接。當(dāng)電池組采用目前通用的結(jié)構(gòu)時(shí)，系統(tǒng)工作時(shí)，冷卻液先進(jìn)入淋油器，通過底面設(shè)置的淋油孔均流到電池組上，然后自上而下最終流到接油器中，通過接油器的回油口匯聚到總回油器。

優(yōu)選的，所述分油器為恒壓恒流分流器，包括油量調(diào)節(jié)器和恒壓恒流外接管，所述油量調(diào)節(jié)器安裝在分液管與分油器連接處的正上方，所述恒壓恒流外接管的一端固定在分液管上，另外一端與大氣連通。分油器成設(shè)計(jì)恒壓恒流分流結(jié)構(gòu)，可以解決管路流量不穩(wěn)定的技術(shù)問題。通過在分油器的進(jìn)油口處引伸出一根恒壓恒流外接管，開口朝上，且開口處高度大于儲(chǔ)水油箱的液面高度。使恒壓恒流外接管內(nèi)部與外界環(huán)境相通，即恒壓恒流外接管內(nèi)部壓強(qiáng)與外界相等，消除了由于管路內(nèi)部壓強(qiáng)隨油箱內(nèi)油的沖擊力不同造成的流量不穩(wěn)定的情況。當(dāng)噴淋系統(tǒng)采用重力噴淋時(shí)，分油器啟動(dòng)；當(dāng)噴淋系統(tǒng)采用壓力噴淋時(shí)，分油器關(guān)閉，冷卻液通過泵直接進(jìn)入布液模塊。

優(yōu)選的，所述電池組的極耳上安裝有型材散熱器式極板，所述型材散熱器式極板的中部開設(shè)有安裝凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)置有多個(gè)并行間隔設(shè)置的安裝孔，所述凹槽左右兩側(cè)各設(shè)置有多個(gè)對(duì)稱分布的散熱翅片。通過散熱翅片可以擴(kuò)大極耳與冷卻液的接觸面積，進(jìn)而可以將電池極耳產(chǎn)生的熱量通過冷卻液快速帶走。

本實(shí)用新型提供的一種大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng)及方法的有益效果在于：

(1)本大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng)通過噴淋的形式將冷卻工質(zhì)直接與電池組接觸，增大接觸面積，降低接觸熱阻，通過流動(dòng)的冷卻工質(zhì)直接將電池組產(chǎn)生的熱量快速帶出，電池組的散熱效率明顯提高；

(2)本大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng)采用流動(dòng)狀態(tài)的冷卻工質(zhì)，能提升電池組內(nèi)部的均溫效果，依靠液體浸泡及流動(dòng)先均溫可以避免個(gè)別熱點(diǎn)損害個(gè)別電池，達(dá)到臨界溫度后再啟動(dòng)散熱，進(jìn)一步降低能耗同時(shí)提高散熱模組使用壽命；

(3)本大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng)在針對(duì)電池極耳部分，對(duì)連接電池極耳的極板，進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)，將連接極耳極板設(shè)計(jì)成型材散熱器形式，有效增加散熱面積；

(4)本大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng)中的分油器設(shè)計(jì)恒壓恒流分流結(jié)構(gòu)，可以消除由于管路內(nèi)部壓強(qiáng)隨油箱內(nèi)油的沖擊力不同造成的流量不穩(wěn)定的情況；通過分油器的開啟與關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)壓力噴淋和重力噴淋兩種不同的噴淋形式；

(5)本大功率電池組的噴淋液冷系統(tǒng)中的布液模塊不僅可以對(duì)電池組進(jìn)行均勻噴淋，而且當(dāng)該腔液位高于設(shè)定液位時(shí)，油就會(huì)通過溢流孔流出至電池組內(nèi)，對(duì)電池組進(jìn)行冷卻，多出來的油并沒有浪費(fèi)，全部參與到冷卻工作中，提高了冷卻液的冷卻效率。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型采用壓力噴淋時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型采用重力噴淋時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型中通用布液模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實(shí)用新型中模塊化布液模塊的側(cè)視圖。

圖5為本實(shí)用新型中模塊化布液模塊的仰視圖。

圖6為本實(shí)用新型中分油器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本實(shí)用新型中電池組的安裝示意圖。

圖8為本實(shí)用新型中型材散熱器式極板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、主油箱；2、油泵；3、散熱器；4、過濾器；5、分油器；6、分液管；7、布液模塊；8、總回油器；9、型材散熱器式極板；10、電池組；51、油量調(diào)節(jié)器；52、恒壓恒流外接管；91、凹槽；92、安裝孔；93、散熱翅片；711、淋油器；712、接油器；721、回油腔；722、噴淋油腔；723、進(jìn)油口；724、回油口；725、溢流孔；726、淋油孔。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。本領(lǐng)域普通人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1：一種大功率電池組的壓力噴淋液冷系統(tǒng)。

參照?qǐng)D1、圖3、圖4和圖5所示，一種大功率電池組的壓力噴淋液冷系統(tǒng)，包括：主油箱1、油泵2、散熱器3、過濾器4、分油器5、分液管6、布液模塊7、總回油器8和多個(gè)并聯(lián)排布的電池組10，每個(gè)電池組10上均安裝獨(dú)立的布液模塊7，所述布液模塊7的出口端均連接到總回油器8，所述總回油器8的出口連接到主油箱1，所述主油箱1的出口端通過油泵2連接到散熱器3的進(jìn)口端，過濾器4安裝在散熱器3的出口端，所述過濾器4的出口端連接到分油器5的入口端，所述分油器5為普通的管路結(jié)構(gòu)，通過分液管6連接到每個(gè)獨(dú)立布液模塊7的進(jìn)口端。冷卻液體儲(chǔ)存于主油箱1中，當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，冷卻液體通過油泵2輸送至散熱器3，然后經(jīng)過過濾器4進(jìn)入分油器5，分油器5通過泵的壓差將冷卻油通過分液管6壓入各級(jí)布液模塊7噴淋至電池組10，對(duì)電池組10進(jìn)行冷卻，經(jīng)過換熱后的冷卻油最后匯總至總回油器8并重新流入主油箱1中，如此循環(huán)。

本實(shí)施例中，布液模塊7的形式有兩種，當(dāng)電池組10采用目前通用的結(jié)構(gòu)時(shí)，布液模塊7結(jié)構(gòu)如圖3所示。布液模塊7由淋油器711和接油器712組成。系統(tǒng)工作時(shí)，冷卻油先進(jìn)入淋油器711，通過底面設(shè)置的噴淋孔均勻噴灑到電池組上，然后冷卻油自上而下流到接油器712中，并通過接油器712的回油口匯聚到總回油器8。當(dāng)電池組10進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，布液模塊7可以采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊，如圖4和圖5所示，標(biāo)準(zhǔn)化布液模塊7結(jié)構(gòu)包括回油腔721、噴淋油腔722、進(jìn)油口723、回油口724、溢流孔725和淋油孔726，所述進(jìn)油口723與分液管6連接，噴淋油腔722設(shè)置在進(jìn)油口723下方，淋油孔726均勻分布在噴淋油腔722的底面，回油腔721設(shè)置在噴淋油腔722的上方，噴淋油腔722和回油腔721之間通過溢流孔725連接，回油口724設(shè)置在回油腔721上與進(jìn)油口723相對(duì)的一側(cè)。系統(tǒng)工作時(shí)，冷卻液先由布液模塊7的進(jìn)油口723進(jìn)入到噴淋油腔722，噴淋油腔722底面開有淋油孔726，冷卻油從淋油孔726流出，進(jìn)入電池組10內(nèi)，對(duì)電池組10進(jìn)行冷卻。同時(shí)，在噴淋油腔722的底面還設(shè)置有溢流孔725，當(dāng)噴淋油腔722液位高于設(shè)定液位時(shí)，冷卻油就會(huì)通過溢流孔725流出至電池組10內(nèi)，對(duì)電池組10進(jìn)行冷卻，也即是說，多出來的冷卻油并沒有浪費(fèi)，全部參與到冷卻工作中。對(duì)電池組10進(jìn)行冷卻后的冷卻油，最終由電池組10底部流出，流至回油腔721，通過回油腔721把冷卻油匯集到回油口724，最后匯集在總回油器8。

參照?qǐng)D4所示，所述噴淋油腔722沿冷卻油流動(dòng)方向體積逐漸減少，可以確保冷卻油噴出時(shí)壓力穩(wěn)定，使得噴淋更加均勻。

參照?qǐng)D7和圖8所示，所述電池組10的極耳上安裝有型材散熱器式極板9，所述型材散熱器式極板9的中部開設(shè)有安裝凹槽91，所述凹槽91內(nèi)設(shè)置有多個(gè)并行間隔設(shè)置的安裝孔92，所述凹槽91左右兩側(cè)各設(shè)置有多個(gè)對(duì)稱分布的散熱翅片93。通過散熱翅片93可以擴(kuò)大極耳與冷卻液的接觸面積，進(jìn)而可以將極耳產(chǎn)生的熱量通過冷卻液快速帶走。

實(shí)施例2：一種大功率電池組的重力噴淋液冷系統(tǒng)。

參照?qǐng)D2至圖8所示，一種大功率電池組的重力噴淋液冷系統(tǒng)，包括：主油箱1、油泵2、散熱器3、過濾器4、分油器5、分液管6、布液模塊7、總回油器8和多個(gè)并聯(lián)排布的電池組10，每個(gè)電池組10上均安裝獨(dú)立的布液模塊7，所述布液模塊7的出口端均連接到總回油器8，所述總回油器8的出口連接到主油箱1，所述主油箱1的出口端通過油泵2連接到散熱器3的進(jìn)口端，過濾器4安裝在散熱器3的出口端，所述過濾器4的出口端連接到分油器5的入口端，所述分油器5通過分液管6連接到每個(gè)獨(dú)立布液模塊7的進(jìn)口端。所述分油器5為恒壓恒流分流器，包括油量調(diào)節(jié)器51和恒壓恒流外接管52，所述油量調(diào)節(jié)器51安裝在分液管6與分油器5連接處的正上方，所述恒壓恒流外接管52的一端固定在分液管6上，另外一端與大氣連通。

本實(shí)施例中，所述冷卻液體儲(chǔ)存于主油箱1中，當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，冷卻液體通過油泵2輸送至散熱器3，然后經(jīng)過過濾器4進(jìn)入分油器5，分油器5成設(shè)計(jì)恒壓恒流分流結(jié)構(gòu)，通過在分油器5的進(jìn)油口處引伸出一根恒壓恒流外接管52，開口朝上，且開口處高度大于儲(chǔ)水油箱的液面高度，使恒壓恒流外接管52內(nèi)部與外界環(huán)境相通，即恒壓恒流外接管52內(nèi)部壓強(qiáng)與外界相等，消除了由于管路內(nèi)部壓強(qiáng)隨油箱內(nèi)油的沖擊力不同造成的流量不穩(wěn)定的情況，最后冷卻油在重力作用下通過分液管6進(jìn)入各級(jí)布液模塊7噴淋至電池組10，對(duì)電池組10進(jìn)行冷卻，經(jīng)過換熱后的冷卻油最后匯總至總回油器8并重新流入主油箱1中，如此循環(huán)。

本實(shí)施例中，布液模塊7的形式有兩種，當(dāng)電池組10采用目前通用的結(jié)構(gòu)時(shí)，布液模塊7結(jié)構(gòu)如圖3所示。布液模塊7由淋油器711和接油器712組成。系統(tǒng)工作時(shí)，冷卻油先進(jìn)入淋油器711，通過底面設(shè)置的噴淋孔均勻噴灑到電池組上，然后冷卻油自上而下流到接油器712中，并通過接油器712的回油口匯聚到總回油器8。當(dāng)電池組10進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，布液模塊7可以采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊，如圖4和圖5所示，標(biāo)準(zhǔn)化布液模塊7結(jié)構(gòu)包括回油腔721、噴淋油腔722、進(jìn)油口723、回油口724、溢流孔725和淋油孔726，所述進(jìn)油口723與分液管6連接，噴淋油腔722設(shè)置在進(jìn)油口723下方，淋油孔726均勻分布在噴淋油腔722的底面，回油腔721設(shè)置在噴淋油腔722的上方，噴淋油腔722和回油腔721之間通過溢流孔725連接，回油口724設(shè)置在回油腔721上與進(jìn)油口723相對(duì)的一側(cè)。系統(tǒng)工作時(shí)，冷卻液先由布液模塊7的進(jìn)油口723進(jìn)入到噴淋油腔722，噴淋油腔722底面開有淋油孔726，冷卻油從淋油孔726流出，進(jìn)入電池組10內(nèi)，對(duì)電池組10進(jìn)行冷卻。同時(shí)，在噴淋油腔722的底面還設(shè)置有溢流孔725，當(dāng)噴淋油腔722液位高于設(shè)定液位時(shí)，冷卻油就會(huì)通過溢流孔725流出至電池組10內(nèi)，對(duì)電池組10進(jìn)行冷卻，也即是說，多出來的冷卻油并沒有浪費(fèi)，全部參與到冷卻工作中。對(duì)電池組10進(jìn)行冷卻后的冷卻油，最終由電池組10底部流出，流至回油腔721，通過回油腔721把冷卻油匯集到回油口724，最后匯集在總回油器8。

參照?qǐng)D4所示，所述噴淋油腔722沿冷卻油流動(dòng)方向體積逐漸減少，可以確保冷卻油噴出時(shí)壓力穩(wěn)定，使得噴淋更加均勻。

參照?qǐng)D7和圖8所示，所述電池組10的極耳上安裝有型材散熱器式極板9，所述型材散熱器式極板9的中部開設(shè)有安裝凹槽91，所述凹槽91內(nèi)設(shè)置有多個(gè)并行間隔設(shè)置的安裝孔92，所述凹槽91左右兩側(cè)各設(shè)置有多個(gè)對(duì)稱分布的散熱翅片93。通過散熱翅片93可以擴(kuò)大極耳與冷卻液的接觸面積，進(jìn)而可以將極耳產(chǎn)生的熱量通過冷卻液快速帶走。

以上所述為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，但本實(shí)用新型不應(yīng)局限于該實(shí)施例和附圖所公開的內(nèi)容，所以凡是不脫離本實(shí)用新型所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。