【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储能电池热管理，尤其涉及一种储能电池浸没式冷却装置及方法。
技术介绍
1、近年来，全球能源模式正在加速变革，能源安全或将面临更加复杂的挑战。发展储能产业对“深入推进能源革命，加快规划建设新型能源体系”至关重要。锂离子电池作为关键的储能技术，因其容量大、能量密度高、循环寿命长等显著优势，广泛应用于电动汽车、太阳能和风能领域。然而，锂离子电池对温度较为敏感，温度过高会对其工作性能和循环寿命造成负面影响，严重时甚至引发热失控，因此如何对锂离子电池进行有效的热性能调控是亟需解决的关键问题。
2、储能领域常见的电池热管理技术包括风冷和液冷。风冷具有结构简单、易维护等优点，但在高负荷工况下散热能力有限已逐步被液冷取代。相对而言，液冷具有更高和更稳定的换热效率，它包括间接式液冷和浸没式冷却。间接式液冷通常由冷却液流经不同类型的冷板带走电池的热量，作为传统的液冷方式，它具有良好的导热性和精准的控温能力。浸没式冷却过去常用于数据中心和电子设备的散热，在新能源行业中尚处于起步阶段。
3、目前针对浸没式电池组的结构设计尚存不足，浸没式的冷却能力还需进一步分析与验证。如中国专利公布号为cn 117996273 a、cn 117855680 a、cn 117393912b公开的三种浸没式冷却结构，他们分别在电池大面间加装了“十”、“三”和“回”字型分隔件，一方面横向分隔件阻断了冷却液在大面处上下流动的路径，减少了电池大面的换热机会，另一方面三者冷却液的进、出口均为上下分布，而横向分隔件势必增大了冷却液垂直流动的阻力，
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种换热能力强、温度场均匀性高且泵功消耗低的电池冷却装置及方法。
2、为达到上述目的，本专利技术提出一种储能电池浸没式冷却装置，包括电池模组、箱体和隔条：所述箱体内部设有空腔，所述电池模组设于所述空腔内；所述箱体的两侧分别设有与所述空腔相连通的进液口和出液口；
3、所述电池模组由电池排列组成，所述隔条包括大面隔条和侧面隔条，所述大面隔条设于相邻电池的大面之间，形成大面流道；所述侧面隔条设于所述电池的侧面，形成侧面流道；
4、所述箱体装配有箱盖，所述箱盖与所述电池模组之间形成顶部流道；所述电池模组靠近所述进液口的一端安装有稳压块，所述稳压块和所述电池模组的底部设有导流条，形成底部流道。
5、所述电池模组、稳压块、导流条和隔条均安装在箱体空腔内，且所述导流条与电池模组、稳压块、箱体空腔之间通过粘胶连接。
6、进一步的，所述隔条为长方体，所述隔条的厚度与相邻电池的间隙大小相同；所述隔条的高度与电池高度相同，单根隔条的宽度占电池大面宽度的5％～10％。
7、进一步的，所述隔条的作用除了在电池的大面和侧面处构造上下流通的流道外，还可以有效地抑制所述电池的鼓包，降低储能装置的安全风险
8、进一步的，所述侧面隔条竖直居中贴合于每个电池的侧面上，且与所述箱体空腔内壁相贴合；每个电池侧面上设有1个侧面隔条，形成2条上下流通的侧面流道。
9、进一步的，所述电池的大面上设有至少4个大面隔条；所述大面隔条均匀贴合于所述电池的大面上，从而在电池的每个大面上形成至少5条上下流通的大面流道。相邻的两个电池大面之间共享同一个大面隔条。
10、进一步的，所述大面隔条的数量不少于4，不大于8，即电池的每个大面上的大面隔条的覆盖面积不超过电池大面面积的40％，以保证电池大面与冷却液有足够的换热面积。
11、进一步的，所述稳压块的一面贴合于箱体空腔内壁，另一面与所述电池模组朝向所述进液口的一端(即电池模组的第一块电池的第一个大面)相贴合；所述稳压块的底部与所述电池模组的底部相齐平；所述稳压块的顶部与所述箱体的顶部相齐平，所述稳压块的宽度与所述箱体空腔的宽度相一致。通过所述稳压块，使得集流时电池底部流道内多个流道的流量分配更均匀，也防止电池模组前端因较大的空隙而导致冷却液大量的往上逃逸。
12、进一步的，所述稳压块的底部沿x方向开设有集流槽，使得所述进液口对准所述急流槽，用于收集从进液口流入的冷却液。所述集流槽的厚度h6占稳压块总厚度h5的50％～80％，以保证有足够的容积汇集冷却液。
13、进一步的，所述电池模组的底部设有至少2根导流条，形成至少3条底部流道；所述导流条均匀分布于所述电池模组的底部，以所述集流槽为起始点，沿y方向延伸至所述电池模组的最后一个大面上的隔条处。
14、进一步的，所述导流条粘贴于所述电池模组的底部，在导流条粘接位置的抗剪强度满足50倍电池模组和稳压块重力施压的工况下，所述导流条的数量应尽可能少，以确保电池底面与冷却液有足够的换热面积。所述导流条的作用主要如下：1)在电池模组的底部构造多个前后流通的流道，形成底部流道；2)引导冷却液从第一块电池的底部流向最后一块电池，使电池模组中靠后的电池也能享有足够的流量。
15、进一步的，所述箱盖与所述箱体之间通过焊接进行密封，使得所述箱盖与所述电池模组之间形成顶部流道；所述箱盖的中心位置处通过螺纹通孔安装有防爆阀，所述防爆阀的选型需满足所述浸没式冷却装置正常工作时的压力需求，当所述电池模组中某块电池发生热失控时，热失控电池会排出大量气体，随后所述浸没式冷却装置可通过防爆阀及时泄压，降低爆炸的风险；所述箱盖上还通过连接通孔安装有至少2个密封插头，所述密封插头可连接电线、传感器等，用于实现箱体内部到箱体外部的电连接。
16、进一步的，所述进液口和所述出液口焊接固定于所述箱体上，相应的内径为d；所述进液口设于所述箱体头端并居中靠近底端处，当以箱体内腔的底部为基准时，进液口的高度h3需满足h3＜h4-d/2(其中h4为集流槽顶面距箱体内腔底部的距离)；所述出液口设于所述箱体末端并居中靠近顶端处，且高于所述电池模组，当以箱体内腔的底部为基准时，出液口的高度h2需满足h2＞h1+d/2(其中h1为电池的高度)，以保证冷却液从电池模组顶部流出。
17、进一步的，可以通过改变隔条的厚度和导流条的高度来调整所述浸没冷却装置中浸没液的用量。
18、进一步的，所述隔条采用的材料包括但不限于微孔发泡聚丙烯和聚氨酯；所述稳压块可采用的材料包括但不限于不锈钢304、6061al和耐高温橡胶等；所述导流条可采用的材料包括但不限于聚氨酯。
19、本专利技术还提出一种储能电池浸没式冷却方法，基于上述储能电池浸没式冷却装置，该方法通过“下进上出”的流动方式，即“进液口→电池底部流道→电池大面、侧面流道→电池顶部流道→出液口”，具体为：冷却液从进液口流入底部流道，从底部流道分别流入大面流道和侧面流道，之后再流入顶部流道，最后从出液口流出，实现储能电池浸没式冷却。
20、与现有技术相比，本专利技术的优势之处在于：
21、1、与传统的冷板式间接液冷相比，本专利技术通过设置顶部流道、底部流道、大面流道和侧面流道，直接将电池模组本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种储能电池浸没式冷却装置，其特征在于，包括电池模组、箱体和隔条：所述箱体内部设有空腔，所述电池模组设于所述空腔内；所述箱体的两侧分别设有与所述空腔相连通的进液口和出液口；
2.根据权利要求1所述的储能电池浸没式冷却装置，其特征在于，所述隔条为长方体，所述隔条的厚度与相邻电池的间隙大小相同；所述隔条的高度与电池高度相同，单根隔条的宽度占电池大面宽度的5％～10％。
3.根据权利要求2所述的储能电池浸没式冷却装置，其特征在于，所述侧面隔条竖直居中贴合于每个电池的侧面上，且与所述箱体空腔内壁相贴合；每个电池侧面上设有1个侧面隔条，形成2条上下流通的侧面流道。
4.根据权利要求2所述的储能电池浸没式冷却装置，其特征在于，所述电池的大面上设有至少4个大面隔条；所述大面隔条均匀贴合于所述电池的大面上，从而在电池的每个大面上形成至少5条上下流通的大面流道。
5.根据权利要求1所述的储能电池浸没式冷却装置，其特征在于，所述稳压块的一面贴合于箱体空腔内壁，另一面与所述电池模组朝向所述进液口的一端相贴合；所述稳压块的底部与所述电池模组的底部相齐平
6.根据权利要求5所述的储能电池浸没式冷却装置，其特征在于，所述稳压块的底部沿X方向开设有集流槽，使得所述进液口对准所述急流槽。
7.根据权利要求6所述的储能电池浸没式冷却装置，其特征在于，所述电池模组的底部设有至少2根导流条，形成至少3条底部流道；所述导流条均匀分布于所述电池模组的底部，以所述集流槽为起始点，沿Y方向延伸至所述电池模组的最后一个大面上的隔条处。
8.根据权利要求1所述的储能电池浸没式冷却装置，其特征在于，所述箱盖与所述箱体之间通过焊接进行密封，使得所述箱盖与所述电池模组之间形成顶部流道；所述箱盖的中心位置处通过螺纹通孔安装有防爆阀；所述箱盖上还安装有至少2个密封插头。
9.根据权利要求1所述的储能电池浸没式冷却装置，其特征在于，所述进液口和所述出液口焊接固定于所述箱体上，所述进液口设于所述箱体头端并居中靠近底端处；所述出液口设于所述箱体末端并居中靠近顶端处，且高于所述电池模组。
10.一种储能电池浸没式冷却方法，基于如权利要求1-9任意一项所述的储能电池浸没式冷却装置，其特征在于，通过“下进上出”的流动方式，实现储能电池浸没式冷却，具体为：冷却液从进液口流入底部流道，从底部流道分别流入大面流道和侧面流道，之后再流入顶部流道，最后从出液口流出。
...【技术特征摘要】
1.一种储能电池浸没式冷却装置，其特征在于，包括电池模组、箱体和隔条：所述箱体内部设有空腔，所述电池模组设于所述空腔内；所述箱体的两侧分别设有与所述空腔相连通的进液口和出液口；
2.根据权利要求1所述的储能电池浸没式冷却装置，其特征在于，所述隔条为长方体，所述隔条的厚度与相邻电池的间隙大小相同；所述隔条的高度与电池高度相同，单根隔条的宽度占电池大面宽度的5％～10％。
3.根据权利要求2所述的储能电池浸没式冷却装置，其特征在于，所述侧面隔条竖直居中贴合于每个电池的侧面上，且与所述箱体空腔内壁相贴合；每个电池侧面上设有1个侧面隔条，形成2条上下流通的侧面流道。
4.根据权利要求2所述的储能电池浸没式冷却装置，其特征在于，所述电池的大面上设有至少4个大面隔条；所述大面隔条均匀贴合于所述电池的大面上，从而在电池的每个大面上形成至少5条上下流通的大面流道。
5.根据权利要求1所述的储能电池浸没式冷却装置，其特征在于，所述稳压块的一面贴合于箱体空腔内壁，另一面与所述电池模组朝向所述进液口的一端相贴合；所述稳压块的底部与所述电池模组的底部相齐平；所述稳压块的顶部与所述箱体的顶部相齐平，所述稳压块的宽度与所述箱体空腔的宽度相一致。
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱泽华，张振东，盛雷，姚新宇，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：
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