一種大功率電池組的噴淋液冷系統的制作方法

本實用新型涉及電池技術領域，具體涉及一種大功率電池組的噴淋液冷系統。

背景技術：

分析報告顯示，日益增長的能源消費，特別是煤炭、石油等化石燃料的大量使用對環境和全球氣候所帶來的影響使得人類可持續發展的目標面臨嚴峻威脅。如今電力行業發展迅猛，我國當前電網運營面臨著最高用電負荷持續增加、間歇式能源接入占比擴大，調峰手段有限等諸多挑戰，建設優質、自愈、安全、清潔、經濟的智能電網是電力行業發展的既定目標，而儲能技術則是構建智能電網的重要環節。

在各種儲能技術中，儲能電池技術具有悠久的歷史，目前常用的儲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，容量和規模擴大、集成度高的新型納硫電池具有廣闊的發展前景。但是大容量、高功率的儲能電池性能對溫度變化敏感，長時間高低溫環境會縮減電池容量，長時間積累則會造成電池過充點和過放電，影響電池的壽命和性能。對于高功率的儲能電池在工作時產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制對流冷卻，空氣的比熱小，散熱效率低，額外功耗大，并且對空氣的潔凈度提出更高要求；

2)電池系統內設置導熱管間接傳熱，電池與散熱介質之間為間接接觸，存在熱阻及流動不均勻的問題，并且導熱管回路排布復雜，占用空間大。

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

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本實用新型提出一種大功率電池組的噴淋液冷系統及方法，本大功率電池組的噴淋液冷系統通過噴淋的形式將冷卻工質直接與電池組接觸，通過流動的冷卻工質直接將電池組產生的熱量及時帶出，從而保證大功率電池組的正常運行。

為實現上述技術方案，本實用新型提供了一種大功率電池組的噴淋液冷系統，包括：主油箱、油泵、散熱器、過濾器、分油器、分液管、布液模塊、總回油器和多個并聯排布的電池組，每個電池組上均安裝獨立的布液模塊，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獨立布液模塊的進口端。

在上述技術方案中，冷卻液體儲存于主油箱中，當系統工作時，冷卻液體通過油泵輸送至散熱器，然后經過過濾器進入分油器，最后通過分液管進入各級布液模塊噴淋至電池組，對電池組進行冷卻，經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。

優選的，所述布液模塊包括回油腔、噴淋油腔、進油口、回油口、溢流孔和淋油孔，所述進油口與分液管連接，噴淋油腔設置在進油口下方，淋油孔均勻分布在噴淋油腔的底面，回油腔設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，回油口設置在回油腔上與進油口相對的一側。當電池組進行模塊化設計，布液模塊可以采用標準化模塊，系統工作時，冷卻液先由布液模塊的進油口進入到噴淋油腔，噴淋油腔底面開有淋油孔，冷卻油從淋油孔流出，進入電池組內，對電池組進行冷卻。同時，在噴淋油腔的底面還設置有溢流孔，當噴淋油腔液位高于設定液位時，冷卻油就會通過溢流孔流出至電池組內，對電池組進行冷卻，也即是說，多出來的冷卻油并沒有浪費，全部參與到冷卻工作中。對電池組進行冷卻后的冷卻油，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。

優選的，所述噴淋油腔沿冷卻油流動方向體積逐漸減少，可以確保冷卻油噴出時壓力穩定，使得噴淋更加均勻。

優選的，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。當電池組采用目前通用的結構時，系統工作時，冷卻液先進入淋油器，通過底面設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。

優選的，所述分油器為恒壓恒流分流器，包括油量調節器和恒壓恒流外接管，所述油量調節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。分油器成設計恒壓恒流分流結構，可以解決管路流量不穩定的技術問題。通過在分油器的進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水油箱的液面高度。使恒壓恒流外接管內部與外界環境相通，即恒壓恒流外接管內部壓強與外界相等，消除了由于管路內部壓強隨油箱內油的沖擊力不同造成的流量不穩定的情況。當噴淋系統采用重力噴淋時，分油器啟動；當噴淋系統采用壓力噴淋時，分油器關閉，冷卻液通過泵直接進入布液模塊。

優選的，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有安裝凹槽，所述凹槽內設置有多個并行間隔設置的安裝孔，所述凹槽左右兩側各設置有多個對稱分布的散熱翅片。通過散熱翅片可以擴大極耳與冷卻液的接觸面積，進而可以將電池極耳產生的熱量通過冷卻液快速帶走。

本實用新型提供的一種大功率電池組的噴淋液冷系統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通過噴淋的形式將冷卻工質直接與電池組接觸，增大接觸面積，降低接觸熱阻，通過流動的冷卻工質直接將電池組產生的熱量快速帶出，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采用流動狀態的冷卻工質，能提升電池組內部的均溫效果，依靠液體浸泡及流動先均溫可以避免個別熱點損害個別電池，達到臨界溫度后再啟動散熱，進一步降低能耗同時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在針對電池極耳部分，對連接電池極耳的極板，進行了專門設計，將連接極耳極板設計成型材散熱器形式，有效增加散熱面積；

(4)本大功率電池組的噴淋液冷系統中的分油器設計恒壓恒流分流結構，可以消除由于管路內部壓強隨油箱內油的沖擊力不同造成的流量不穩定的情況；通過分油器的開啟與關閉，實現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中的布液模塊不僅可以對電池組進行均勻噴淋，而且當該腔液位高于設定液位時，油就會通過溢流孔流出至電池組內，對電池組進行冷卻，多出來的油并沒有浪費，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為本實用新型采用壓力噴淋時的結構示意圖。

圖2為本實用新型采用重力噴淋時的結構示意圖。

圖3為本實用新型中通用布液模塊的結構示意圖。

圖4為本實用新型中模塊化布液模塊的側視圖。

圖5為本實用新型中模塊化布液模塊的仰視圖。

圖6為本實用新型中分油器的結構示意圖。

圖7為本實用新型中電池組的安裝示意圖。

圖8為本實用新型中型材散熱器式極板的結構示意圖。

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、油量調節器；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、進油口；724、回油口；725、溢流孔；726、淋油孔。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。本領域普通人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，均屬于本實用新型的保護范圍。

實施例1：一種大功率電池組的壓力噴淋液冷系統。

參照圖1、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，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和多個并聯排布的電池組10，每個電池組10上均安裝獨立的布液模塊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為普通的管路結構，通過分液管6連接到每個獨立布液模塊7的進口端。冷卻液體儲存于主油箱1中，當系統工作時，冷卻液體通過油泵2輸送至散熱器3，然后經過過濾器4進入分油器5，分油器5通過泵的壓差將冷卻油通過分液管6壓入各級布液模塊7噴淋至電池組10，對電池組10進行冷卻，經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。

本實施例中，布液模塊7的形式有兩種，當電池組10采用目前通用的結構時，布液模塊7結構如圖3所示。布液模塊7由淋油器711和接油器712組成。系統工作時，冷卻油先進入淋油器711，通過底面設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。當電池組10進行模塊化設計，布液模塊7可以采用標準化模塊，如圖4和圖5所示，標準化布液模塊7結構包括回油腔721、噴淋油腔722、進油口723、回油口724、溢流孔725和淋油孔726，所述進油口723與分液管6連接，噴淋油腔722設置在進油口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設置在回油腔721上與進油口723相對的一側。系統工作時，冷卻液先由布液模塊7的進油口723進入到噴淋油腔722，噴淋油腔722底面開有淋油孔726，冷卻油從淋油孔726流出，進入電池組10內，對電池組10進行冷卻。同時，在噴淋油腔722的底面還設置有溢流孔725，當噴淋油腔722液位高于設定液位時，冷卻油就會通過溢流孔725流出至電池組10內，對電池組10進行冷卻，也即是說，多出來的冷卻油并沒有浪費，全部參與到冷卻工作中。對電池組10進行冷卻后的冷卻油，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。

參照圖4所示，所述噴淋油腔722沿冷卻油流動方向體積逐漸減少，可以確保冷卻油噴出時壓力穩定，使得噴淋更加均勻。

參照圖7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的中部開設有安裝凹槽91，所述凹槽91內設置有多個并行間隔設置的安裝孔92，所述凹槽91左右兩側各設置有多個對稱分布的散熱翅片93。通過散熱翅片93可以擴大極耳與冷卻液的接觸面積，進而可以將極耳產生的熱量通過冷卻液快速帶走。

實施例2：一種大功率電池組的重力噴淋液冷系統。

參照圖2至圖8所示，一種大功率電池組的重力噴淋液冷系統，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和多個并聯排布的電池組10，每個電池組10上均安裝獨立的布液模塊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連接到每個獨立布液模塊7的進口端。所述分油器5為恒壓恒流分流器，包括油量調節器51和恒壓恒流外接管52，所述油量調節器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。

本實施例中，所述冷卻液體儲存于主油箱1中，當系統工作時，冷卻液體通過油泵2輸送至散熱器3，然后經過過濾器4進入分油器5，分油器5成設計恒壓恒流分流結構，通過在分油器5的進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水油箱的液面高度，使恒壓恒流外接管52內部與外界環境相通，即恒壓恒流外接管52內部壓強與外界相等，消除了由于管路內部壓強隨油箱內油的沖擊力不同造成的流量不穩定的情況，最后冷卻油在重力作用下通過分液管6進入各級布液模塊7噴淋至電池組10，對電池組10進行冷卻，經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。

本實施例中，布液模塊7的形式有兩種，當電池組10采用目前通用的結構時，布液模塊7結構如圖3所示。布液模塊7由淋油器711和接油器712組成。系統工作時，冷卻油先進入淋油器711，通過底面設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。當電池組10進行模塊化設計，布液模塊7可以采用標準化模塊，如圖4和圖5所示，標準化布液模塊7結構包括回油腔721、噴淋油腔722、進油口723、回油口724、溢流孔725和淋油孔726，所述進油口723與分液管6連接，噴淋油腔722設置在進油口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設置在回油腔721上與進油口723相對的一側。系統工作時，冷卻液先由布液模塊7的進油口723進入到噴淋油腔722，噴淋油腔722底面開有淋油孔726，冷卻油從淋油孔726流出，進入電池組10內，對電池組10進行冷卻。同時，在噴淋油腔722的底面還設置有溢流孔725，當噴淋油腔722液位高于設定液位時，冷卻油就會通過溢流孔725流出至電池組10內，對電池組10進行冷卻，也即是說，多出來的冷卻油并沒有浪費，全部參與到冷卻工作中。對電池組10進行冷卻后的冷卻油，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。

參照圖4所示，所述噴淋油腔722沿冷卻油流動方向體積逐漸減少，可以確保冷卻油噴出時壓力穩定，使得噴淋更加均勻。

參照圖7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的中部開設有安裝凹槽91，所述凹槽91內設置有多個并行間隔設置的安裝孔92，所述凹槽91左右兩側各設置有多個對稱分布的散熱翅片93。通過散熱翅片93可以擴大極耳與冷卻液的接觸面積，進而可以將極耳產生的熱量通過冷卻液快速帶走。

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