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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及将液浸方式热管理系统和电池进行一体化的独立型盒体,更详细而言涉及一种与盒体整合的液浸方式电池系统,其作为与液浸方式一体化的电池系统,可以与外部环境条件无关地进行电池运转,其中所述液浸方式中通过弥补采用了液浸方式的电池系统所具有的多种缺点来使其具备生产成本节省、制作简便性、维护管理修理容易、高效率的热管理以及高的火灾安全性,并且考虑到了防止因作为液浸制冷剂的流体的泄露所引起的周边环境污染。
技术介绍
1、电能虽然在多样的领域中使用,但是因用于产生的电能的化石能源的枯竭和温室气体排放缩减政策以及各种环境限制规定等,不断推出有鼓励使用更加环保且无需担心枯竭的无限的新再生能源的政策。但是,在新再生能源的特性上,无法保障持续且稳定的能源供应。
2、储能装置(ess)具有能够弥补新再生能源的间歇性的优点,因此,伴随着电池技术的发展,其最近表现出急剧的成长,而这样的趋势有望延续。
3、迎合这样的市场的需求,储能装置中为了改善能量密度、效率性、安全性、经济性而展开有持续的技术开发。在储能装置的多种类型的电池中,鉴于高能量密度和经济性方面上的考虑,最多地使用有作为电化学电池的锂离子电池。但是,储能装置对于温度比较敏感,当超过适当的温度范围而运转一定时长时,在局部的部分发生过热或电池间温度偏差变大,从而可能对性能和安全性构成威胁,因此亟需提供适当的热管理系统(thermalmanagement system)。
4、储能装置的电池在充电和放电过程中产生热量,在所产生的热量过多的情况下,将可能导致电池
5、作为控制电池的热量的方法有空冷式、水冷式、液浸式等。空冷式是将空气作为冷却介质(cooling medium)使用,并使空气以自然对流或强制对流方式进行循环来冷却电池的热量的方式,其是最为简单且经济性的方法,在不需要高输出的用途的电池热管理系统中最多地使用该方式,但是存在有因所循环的空气而导致粉尘以及湿气可能会流入到电池内部,并且因空气所具有的低比热和密度而导致冷却性能低的缺点。
6、水冷式是通过冷却板将冷却水向电池周边进行循环的间接冷却方式,作为水冷方式的冷却介质主要使用水和乙二醇的混合物,其因制冷剂所具有的高比热和密度而冷却效率偏高,但是因追加的制作工艺、高的制作难易度、因传导性制冷剂而由漏水导致的发生短路的危险性、需要配备用于制冷剂的热交换的追加的装置等,存在有与空冷式相比其复杂性和费用增加的缺点。
7、液浸式是将热源完全或部分浸渍(fully or partially immersed)在作为制冷剂的流体,使得利用热源和制冷剂流体的直接接触来进行冷却的方式。液冷却中所使用的流体具有绝缘特性,并使用热安全性高的矿物油、合成油、硅油、生物分解性植物油等。
8、液冷却方式从十几年前开始在使用产生较多的量的热量的it设备的数据中心或加密货币挖掘场等中局部地使用。最近,开始出现作为ev用电池热管理系统采用液浸方式的事例。尤其是,在高性能汽车或被要求高输出的特殊车辆中采用的电池的情况下,为了缩短充放电时间和瞬间高起动,将以高的充电率(c-rate)进行放电,因而将产生较多的热量。因此,即使使用以往的水冷式热管理系统也不易控制电池的发热,因而尝试有使用将电池模块利用绝缘流体(di-electric fluid)填充来直接控制电池的热量的液浸方式。
9、作为制冷剂流体使用的绝缘性流体通过与热源直接接触,使得其散热面积宽,与空气相比热能吸收能力达到1000倍以上,使得其冷却效率卓越,因而能够有效地控制电池的温度。被加热的流体通过热交换装置得到冷却,使其再次返回到电池进行循环,从而能够使冷却效果最大化。
10、并且,利用绝缘流体所具有的高导热能力和高燃点(high flash point),即使在电池中发生热失控,也能够通过将热能迅速地扩散到周边来去除局部的热点(hot spot)。并且,在液浸状态下,由于周边氧气不充分而燃烧条件受到限制,因此具有即使发生热失控也能够消除燃烧可能性,从而火灾安全性优异的优点。
11、但是,采用液冷却方式的电池系统中大部分以ev电池为主进行研究或开发,将作为容置电池单体的壳体的电池模块内部利用绝缘流体填充并冷却电池单体,或者为了实现更加有效的冷却而还追加有通过利用歧管以及配管连接模块来形成的外部循环环路对被加热的流体进行冷却循环的装置。
12、但是,在将模块利用流体填充的模块单位浸渍设计中,模块被要求具有高的密闭度,为此,不可避免地使用特别的模块壳体制作和价格昂贵的连接件。尤其是,一般的储能装置中采用将容置电池单体的多个模块并排地层叠在箱体,从而增加每单位面积的系统容量的形式,此时,由于连接件的数目与模块数目大小成比例地增加,因而无法避免制作成本的上升。并且,与根据组装品质而增加的连接件数目大小相应地增加潜在的漏液部位,存在有在维护管理上会成为问题的可能性。
13、为了容置与流体的热膨胀和收缩对应的压力变化,可能需要配备额外的流体储存装置(reservoir),当在电池单体中发生热失控时,密闭的电池模块内部达到过压状态,为了保护内部结构物或模块壳体以使其免受结构上的损伤,需要配备有泄压安全装置。但是,通过安全装置无法避免与压力一同发生的漏液。
14、随着流体流出,当达到模块内部电池单体的主体的一部分被露出的部分浸渍状态时,在向周边电池单体直接地传递的热冲击(thermal shock)的作用下,还可能导致热失控(thermal runaway)现象瞬间扩散到周边,因此在火灾安全性方面上并不优选。为了避免这样的情形,可以增加模块的容积以在即使发生一定量的漏液的情况下也保持完全浸渍状态,但是这在空间利用的效率性方面上并不优选。
15、在通常由多个模块构成的储能装置中,将利用作为制冷剂的流体填充的模块使用配管进行连接,并形成使流体向外部移动的循环环路(loop)。这样的构成在安装时或维护修理时,在重新填充或排放流体的过程中,其作业非常繁琐,在作业期间因在底面发生漏液而作业者受伤的危险性高,并且在作业后还可能需要对安装场所另行清扫的追加的作业。因此,在安装作业或维护修理作业期间,需要配备额外的单元以防止漏液或即使发生漏液也不对作业构成影响。尤其是,普通的绝缘流体无法被自然分解而可能会引起周边环境污染,因此需要配备额外的防漏液单元。
16、因此,以这样的
技术介绍
为基础,亟需提供采用液冷却方式的电池系统和容置其的盒体。
17、即,本专利技术不仅可以应用到ess用电池,还可以应用到有效地控制在多样的领域中使用的电池的热量的情形。
技术实现思路
1、所要解决的技术问题
2、本专利技术为了改善前述的问题而提出,本专利技术的目的在于提供一种与盒体整合的液浸冷却方式电池系统,其包括电池模块和流体,所述电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种与盒体整合的液浸冷却方式电池系统,其特征在于,
2.根据权利要求1所述的与盒体整合的液浸冷却方式电池系统,其特征在于,
3.根据权利要求2所述的与盒体整合的液浸冷却方式电池系统,其特征在于,
4.根据权利要求3所述的与盒体整合的液浸冷却方式电池系统,其特征在于,
5.根据权利要求2所述的与盒体整合的液浸冷却方式电池系统,其特征在于,
6.根据权利要求2所述的与盒体整合的液浸冷却方式电池系统,其特征在于,
7.根据权利要求6所述的与盒体整合的液浸冷却方式电池系统,其特征在于,
8.根据权利要求1所述的与盒体整合的液浸冷却方式电池系统,其特征在于,
9.根据权利要求8所述的与盒体整合的液浸冷却方式电池系统,其特征在于,
10.根据权利要求1所述的与盒体整合的液浸冷却方式电池系统,其特征在于,
11.根据权利要求10所述的与盒体整合的液浸冷却方式电池系统,其特征在于,
12.根据权利要求11所述的与盒体整合的液浸冷却方式电池系统,其特征在于,
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15.根据权利要求10所述的与盒体整合的液浸冷却方式电池系统,其特征在于,
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...【技术特征摘要】
1.一种与盒体整合的液浸冷却方式电池系统,其特征在于,
2.根据权利要求1所述的与盒体整合的液浸冷却方式电池系统,其特征在于,
3.根据权利要求2所述的与盒体整合的液浸冷却方式电池系统,其特征在于,
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