1.本實(shí)用新型涉及動力電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種液冷儲能系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

2.儲能系統(tǒng)是將大量儲能鋰電池存放在集裝箱或機(jī)柜內(nèi)，進(jìn)行削峰填谷、調(diào)頻等功能的新能源設(shè)備；具有易安裝、易運(yùn)輸、模塊化等優(yōu)點(diǎn)。儲能系統(tǒng)內(nèi)部大量的鋰電池潛在巨大的安全隱患，其中一種最嚴(yán)重的問題是熱失控擴(kuò)散。

3.首先，熱失控的定義是：電化學(xué)電池以不可控制的方式通過自加熱升高其溫度的事故即為熱失控。當(dāng)電芯發(fā)生熱失控時，其能量釋放、有毒有害物質(zhì)釋放且不可控，甚至起火、爆炸，此時即可判定電芯發(fā)生了安全事故。

4.再來看下熱失控擴(kuò)散的定義：熱失控電池產(chǎn)生的熱量高于它可以消散的熱量時，熱量進(jìn)一步積累，可能導(dǎo)致火災(zāi)，爆炸和氣體釋放。如果電池系統(tǒng)中，由于一個電芯產(chǎn)生熱失控而引發(fā)其他電芯熱失控，即為熱失控擴(kuò)散。

5.單體電芯的熱失控以目前技術(shù)無法避免，但單體電芯熱失控放出來的能量有限，很難會產(chǎn)生破壞性的影響，所以，如何不熱失控擴(kuò)散，是行業(yè)內(nèi)有關(guān)技術(shù)人員的主攻方向。現(xiàn)有的防止熱失控擴(kuò)散的方法大多為：在電池包的層級中，于電芯間、模組間添加耐火隔熱材料，防止電芯熱失控產(chǎn)生能量危害其他電芯；系統(tǒng)層級通過消防手段防止熱失控的能量危害其他電池包，以上兩種手段均是通過“堵”的方式，指標(biāo)不治本，效果差，風(fēng)險較大，要達(dá)到效果需要大量的絕熱材料、消防設(shè)備，成本很高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

6.有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種液冷儲能系統(tǒng)，以改善因單個電芯熱失控所引起的熱失控擴(kuò)散問題。

7.為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

8.一種液冷儲能系統(tǒng)，包括電池室和制冷裝置，所述電池室中排布有多個電池包；

9.所述電池室中設(shè)有供液管路和回液管路，所述供液管路和所述回液管路均填充有冷卻液并與所述制冷裝置連通，且各所述電池包中均配置有連通于所述供液管路和所述回液管路之間的液冷單元；由所述回液管路回流至所述制冷裝置中的所述冷卻液經(jīng)所述制冷裝置降溫后由所述供液管路供出，并流經(jīng)所述液冷單元后進(jìn)入所述回液管路；

10.所述液冷單元設(shè)于所述電池包的殼體中，因與所述殼體中的電芯的熱交換而形成對所述電芯的降溫。

11.進(jìn)一步的，所述液冷單元包括并聯(lián)設(shè)置于所述供液管路和所述回液管路之間的第一液冷單元和第二液冷單元；所述第一液冷單元設(shè)于所述殼體的底部，所述第二液冷單元位于所述殼體中。

12.進(jìn)一步的，所述第一液冷單元為墊設(shè)于所述電芯底部的液冷板；所述液冷板中構(gòu)造有供所述冷卻液流經(jīng)的通道。

13.進(jìn)一步的，所述液冷板采用可受熱破裂或熔化的熱敏感材料制成。

14.進(jìn)一步的，所述第二液冷單元為布設(shè)于所述殼體內(nèi)壁上的吸熱管，且所述吸熱管的至少部分被配置為火探管。

15.進(jìn)一步的，所述第二液冷單元包括開設(shè)于所述殼體上的進(jìn)液口和出液口，所述進(jìn)液口經(jīng)第二進(jìn)液支路與所述供液管路連通，所述出液口經(jīng)第二回液支路與所述回液管路連通；所述第二進(jìn)液支路和所述第二回液支路上均設(shè)有控制閥，所述控制閥能夠響應(yīng)所述電池包內(nèi)所述電芯的熱失控或溫度變化情況而通斷。

16.進(jìn)一步的，所述控制閥采用自力式溫控閥，所述控制閥的感溫元件設(shè)于所述殼體內(nèi)。

17.進(jìn)一步的，所述液冷儲能系統(tǒng)配置有控制單元，所述電池包中配置有與所述控制單元連接的檢測裝置；所述檢測裝置構(gòu)成對所述殼體內(nèi)可燃?xì)怏w含量、所述電芯的溫度和所述電池包的電壓中至少其一的檢測；所述控制閥與所述控制單元連接，并接受所述控制單元的控制而通斷。

18.進(jìn)一步的，所述制冷裝置包括換熱器、以及用于對所述換熱器降溫的制冷單元；所述供液管路和所述回液管路均連通于所述換熱器上，且所述供液管路或所述回液管路上安裝有循環(huán)泵。

19.進(jìn)一步的，所述制冷單元包括連通所述換熱器的冷媒循環(huán)管路，以及設(shè)于所述冷媒循環(huán)管路上的壓縮機(jī)和冷凝器；所述冷媒循環(huán)管路中填充有冷媒。

20.相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)勢：

21.本實(shí)用新型的液冷儲能系統(tǒng)，通過在電池室中設(shè)置的制冷裝置和在電氣室中設(shè)置的液冷單元，在電芯出現(xiàn)熱失控時，制冷裝置和液冷單元能夠及時為電芯進(jìn)行冷卻降溫，使電芯在熱失控剛出現(xiàn)時就被冷卻阻滯，從而可大為減緩熱失控在不同電芯或電池包之間的擴(kuò)散速度。

22.同時，通過在液冷單元中設(shè)置的第一液冷單元和第二液冷單元，可在殼體內(nèi)的電芯出現(xiàn)熱失控時為電芯進(jìn)行降溫；并且，通過將第一液冷單元設(shè)為墊設(shè)于電芯底部的液冷板，且采用可受熱破裂或熔化的熱敏感材料制成液冷板，可在電芯發(fā)生熱失控時，第一時間為電芯進(jìn)行冷卻降溫，盡可能的避免電芯熱失控的擴(kuò)散。

23.此外，通過在殼體上設(shè)置的第二進(jìn)液支路，以及對第一進(jìn)液支路結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化，可在第一液冷單元出現(xiàn)問題的情況下，將冷卻液灌進(jìn)電池包內(nèi)，使電芯全淹在冷卻液之內(nèi)，從而提高了該液冷儲能系統(tǒng)的安全性，可進(jìn)一步改善因單個電芯熱失控所引起的熱失控擴(kuò)散的問題。

24.另外，通過在液冷儲能系統(tǒng)中設(shè)置的控制單元，以及在供液管路上安裝的循環(huán)泵，和與換熱器聯(lián)通的制冷單元，可在電芯出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象時，以增大循環(huán)泵循環(huán)工率的方式來增加供液管路和回液管路內(nèi)冷卻液的循環(huán)效率，為電芯進(jìn)行冷卻降溫；在電芯正常工作時，也能夠使電芯保持在一個較為合適的工作溫度，增長電芯的使用壽命。

附圖說明

25.構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖，是用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明是用于解釋本實(shí)用新型，其中涉及到的前后、上下等方位

詞語僅用于表示相對的位置關(guān)系，均不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

26.圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一所述的液冷儲能系統(tǒng)的整體布置示意圖；

27.圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一所述的液冷儲能系統(tǒng)的原理示意圖；

28.圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一所述的液冷儲能系統(tǒng)的液冷單元和殼體的布置圖；

29.圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例一所述的液冷儲能系統(tǒng)的第一液冷單元和殼體的布置圖；

30.圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例一所述的液冷儲能系統(tǒng)的第二液冷單元和殼體的布置圖；

31.附圖標(biāo)記說明：

32.1、電池室；

33.2、電氣室；

34.3、空調(diào)室；

35.4、電池包；40、殼體；400、電芯；

36.502、第一進(jìn)液支路；503、第一回液支路；504、液冷板；506、第二進(jìn)液支路；507、第二回液支路；508、吸熱管；51、控制閥；54、供液管路；55、回液管路；56、制冷裝置；

37.600、壓縮機(jī)；601、換熱器；602、冷凝器；603、循環(huán)泵。

具體實(shí)施方式

38.需要說明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

39.在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，若出現(xiàn)“上”、“下”、“內(nèi)”、“背”等指示方位或位置關(guān)系的術(shù)語，其為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制；若出現(xiàn)“第一”、“第二”等術(shù)語，其也僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

40.此外，在本實(shí)用新型的描述中，除非另有明確的限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“連接件”應(yīng)做廣義理解。例如，連接可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，亦或是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以結(jié)合具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

41.下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。

42.本實(shí)用新型涉及一種液冷儲能系統(tǒng)，其一種示例性結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示。

43.整體而言，該液冷儲能系統(tǒng)包括電池室1和制冷裝置56，電池室1中排布有多個電池包4；電池室1中設(shè)有供液管路54和回液管路55，供液管路54和回液管路55均填充有冷卻液并與制冷裝置56連通，且各電池包4中均配置有連通于供液管路54和回液管路55之間的液冷單元；由回液管路55回流至制冷裝置56中的冷卻液經(jīng)制冷裝置56降溫后由供液管路54供出，并流經(jīng)液冷單元后進(jìn)入回液管路55；液冷單元設(shè)于電池包4的殼體40中，因與殼體40中的電芯400的熱交換而形成對電芯400的降溫。

44.具體來講，如圖3并結(jié)合圖4和圖5所示；為防止熱失控的擴(kuò)散，液冷單元包括并聯(lián)

設(shè)置于供液管路54和回液管路55之間的第一液冷單元和第二液冷單元；第一液冷單元設(shè)于殼體40的底部，第二液冷單元位于殼體40中。進(jìn)而，液冷單元可與殼體40中的電芯400的熱交換而形成對電芯400熱失控反應(yīng)過程的降溫和阻滯；并且，電芯400的熱失控也被局限在殼體40以內(nèi)，從而避免因單個電芯400的熱失控而影響到儲能系統(tǒng)中的其他電池包4。

45.對于第一液冷單元的具體布置形式，有多種選擇；本實(shí)施例中，如圖3所示，第一液冷單元為墊設(shè)于電芯400底部的液冷板504，其被設(shè)置在殼體40的底部。液冷板504中構(gòu)造有供冷卻液流經(jīng)的通道；冷卻液經(jīng)第一進(jìn)液支路502 流入，并通過第一回液支路503流出；此種布置方式，不僅平時可為電芯400 降溫，且可在電芯400發(fā)生熱失控時，及時為電芯400進(jìn)行冷卻降溫，盡可能的避免電芯400熱失控的擴(kuò)散。

46.不僅如此，優(yōu)選液冷板504采用可受熱破裂或熔化的熱敏感材料制成。這樣一來，當(dāng)殼體40內(nèi)的電芯400在發(fā)生熱失控時，其產(chǎn)生的高溫會使液冷板 504中含有冷卻液的通道破裂，進(jìn)而使冷卻液將電芯400全淹在殼體40內(nèi)，阻滯該電芯400的熱失控的反應(yīng)過程。

47.需要說明的是，本實(shí)施例中的冷卻液需符合絕緣、比熱容高、腐蝕性低、安全無毒的特點(diǎn)；例如，可選用電子氟化液，其具備上述的絕緣、比熱容高、腐蝕性低、安全無毒等性能優(yōu)勢。

48.為了在第一液冷單元出現(xiàn)問題的情況下，仍可將冷卻液灌進(jìn)電池包4內(nèi)；在本實(shí)施例中，如圖5所示；第二液冷單元可選用為吸熱管508，將其布設(shè)在殼體40內(nèi)壁上，而且吸熱管508應(yīng)至少有一小段被配置為火探管；在電芯400 出現(xiàn)熱失控，即使上述的第一液冷單元出現(xiàn)故障，火探管在受到高溫刺激之后，管壁會破裂而使內(nèi)部的冷卻液流出，進(jìn)而冷卻液全淹電芯400，阻滯熱失控反應(yīng)過程的進(jìn)行。

49.此外，第二液冷單元也可采用下述的形式。其包括開設(shè)于殼體40上的進(jìn)液口和出液口，進(jìn)液口經(jīng)第二進(jìn)液支路506與供液管路54連通，出液口經(jīng)第二回液支路507與回液管路55連通；第二進(jìn)液支路506和第二回液支路507上均設(shè)有控制閥51，控制閥51能夠響應(yīng)電池包4內(nèi)電芯400的熱失控或溫度變化情況而通斷。

50.上述的控制閥51可采用電控閥，或采用自力式溫控閥。采用自力式溫控閥時，控制閥51的感溫元件設(shè)于殼體40內(nèi)這樣，控制閥51即可通過感溫元件的反饋來使冷卻液進(jìn)入殼體40內(nèi)；這樣可節(jié)省控制閥51的配置和控制成本。

51.在本實(shí)施例中，上述液冷板504的作用不止對電芯400熱失控反應(yīng)過程中的阻滯，其還可以在電芯400日常工作的過程中對電芯400進(jìn)行降溫；當(dāng)然，第二液冷單元選用吸熱管508時也有同樣的作用。

52.此外，本實(shí)施例的液冷儲能系統(tǒng)還配置有控制單元，電池包4中配置有與控制單元連接的檢測裝置；該檢測裝置可以是氣體成分分析檢測儀器、溫度傳感器或者電池包4的電壓檢測單元，以構(gòu)成對殼體40內(nèi)可燃?xì)怏w含量、電芯 400的溫度和電池包4的電壓中至少其一的檢測。此刻，當(dāng)?shù)诙豪鋯卧獮檫M(jìn)液口和出液口形式時，控制閥51與控制單元連接，并接受控制單元的控制而通斷；從而可在檢測到電池包4內(nèi)電芯400熱失控時開通控制閥51而將冷卻液注入電池包4內(nèi)。

53.同時，通過在液冷儲能系統(tǒng)中設(shè)置的控制單元，以及在供液管路54上安裝的循環(huán)泵603，和與換熱器601聯(lián)通的制冷單元，可在電芯400出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象，檢測裝置檢測到殼體40中溫度、可燃?xì)怏w含量、電壓三者中有超過安全范圍上限時，即可增大循環(huán)泵603循環(huán)

的功率，來增加供液管路54和回液管路 55內(nèi)冷卻液的循環(huán)流量，供液管路54和回液管路55均連通于換熱器601上，進(jìn)而可提升對電芯400冷卻降溫的效能；在電芯400正常工作時，也能夠使電芯400保持在一個較為合適的工作溫度，增長電芯400的使用壽命。

54.在本實(shí)施例中，需要有制冷單元來與換熱器601進(jìn)行熱量交換，該制冷單元裝設(shè)在空調(diào)室3中，其包括連通換熱器601的冷媒循環(huán)管路，以及設(shè)于冷媒循環(huán)管路上的壓縮機(jī)600和冷凝器602；冷媒循環(huán)管路中填充有冷媒。

55.具體來說，該制冷單元中的冷媒可采用氟利昂，其通過壓縮機(jī)600來進(jìn)行壓縮，并在通過換熱器601時蒸發(fā)吸熱，與冷卻液進(jìn)行熱交換，降低冷卻液的溫度；氟利昂在經(jīng)過冷凝器602時，再被降溫，進(jìn)而被壓縮機(jī)600壓縮，并進(jìn)行上述的循環(huán)過程。

56.綜上所述，本實(shí)施例的液冷儲能系統(tǒng)，通過在電池室1中設(shè)置的制冷裝置 56和在電氣室2中設(shè)置的液冷單元，在電芯400出現(xiàn)熱失控時，制冷裝置56 和液冷單元能夠及時為電芯400進(jìn)行冷卻降溫，使電芯400在熱失控剛出現(xiàn)時就被冷卻阻滯，從而防止熱失控在電池儲能系統(tǒng)中的擴(kuò)散。

57.以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種液冷儲能系統(tǒng)，包括電池室(1)和制冷裝置(56)，所述電池室(1)中排布有多個電池包(4)；其特征在于：所述電池室(1)中設(shè)有供液管路(54)和回液管路(55)，所述供液管路(54)和所述回液管路(55)均填充有冷卻液并與所述制冷裝置(56)連通，且各所述電池包(4)中均配置有連通于所述供液管路(54)和所述回液管路(55)之間的液冷單元；由所述回液管路(55)回流至所述制冷裝置(56)中的所述冷卻液經(jīng)所述制冷裝置(56)降溫后由所述供液管路(54)供出，并流經(jīng)所述液冷單元后進(jìn)入所述回液管路(55)；所述液冷單元設(shè)于所述電池包(4)的殼體(40)中，因與所述殼體(40)中的電芯(400)的熱交換而形成對所述電芯(400)的降溫。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液冷儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述液冷單元包括并聯(lián)設(shè)置于所述供液管路(54)和所述回液管路(55)之間的第一液冷單元和第二液冷單元；所述第一液冷單元設(shè)于所述殼體(40)的底部，所述第二液冷單元位于所述殼體(40)中。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液冷儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述第一液冷單元為墊設(shè)于所述電芯(400)底部的液冷板(504)；所述液冷板(504)中構(gòu)造有供所述冷卻液流經(jīng)的通道。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液冷儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述液冷板(504)采用可受熱破裂或熔化的熱敏感材料制成。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液冷儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述第二液冷單元為布設(shè)于所述殼體(40)內(nèi)壁上的吸熱管(508)，且所述吸熱管(508)的至少部分被配置為火探管。6.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的液冷儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述第二液冷單元包括開設(shè)于所述殼體(40)上的進(jìn)液口和出液口，所述進(jìn)液口經(jīng)第二進(jìn)液支路(506)與所述供液管路(54)連通，所述出液口經(jīng)第二回液支路(507)與所述回液管路(55)連通；所述第二進(jìn)液支路(506)和所述第二回液支路(507)上均設(shè)有控制閥(51)，所述控制閥(51)能夠響應(yīng)所述電池包(4)內(nèi)所述電芯(400)的熱失控或溫度變化情況而通斷。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液冷儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述控制閥(51)采用自力式溫控閥，所述控制閥(51)的感溫元件設(shè)于所述殼體(40)內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液冷儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述液冷儲能系統(tǒng)配置有控制單元，所述電池包(4)中配置有與所述控制單元連接的檢測裝置；所述檢測裝置構(gòu)成對所述殼體(40)內(nèi)可燃?xì)怏w含量、所述電芯(400)的溫度和所述電池包(4)的電壓中至少其一的檢測；所述控制閥(51)與所述控制單元連接，并接受所述控制單元的控制而通斷。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液冷儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述制冷裝置(56)包括換熱器(601)、以及用于對所述換熱器(601)降溫的制冷單元；所述供液管路(54)和所述回液管路(55)均連通于所述換熱器(601)上，且所述供液管路(54)或所述回液管路(55)上安裝有循環(huán)泵(603)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液冷儲能系統(tǒng)，其特征在于：

所述制冷單元連通所述換熱器(601)的冷媒循環(huán)管路，以及設(shè)于所述冷媒循環(huán)管路上的壓縮機(jī)(600)和冷凝器(602)。

技術(shù)總結(jié)

本實(shí)用新型提供了一種液冷儲能系統(tǒng)，包括電池室和制冷裝置。其中，電池室中排布有多個電池包，且電池室中設(shè)有供液管路和回液管路；供液管路和回液管路均填充有冷卻液并與制冷裝置連通，而且，各電池包中均配置有液冷單元。由回液管路回流至制冷裝置中的冷卻液經(jīng)制冷裝置降溫后由供液管路供出，并流經(jīng)液冷單元后進(jìn)入回液管路；液冷單元設(shè)于電池包的殼體中，與電芯進(jìn)行熱交換。本實(shí)用新型的液冷儲能系統(tǒng)，通過在電池室中設(shè)置的制冷裝置和在電氣室中設(shè)置的液冷單元，在電芯出現(xiàn)熱失控時，制冷裝置和液冷單元能夠及時為電芯進(jìn)行冷卻降溫，使電芯在熱失控剛出現(xiàn)時就被冷卻阻滯，從而可大為減緩熱失控在不同電芯或電池包之間的擴(kuò)散速度。散速度。散速度。

技術(shù)研發(fā)人員：湯胤博 談作偉 陳彬彬 王君生 任志博 關(guān)義勝 潘劍萍

受保護(hù)的技術(shù)使用者：蜂巢能源科技（無錫）有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.12.27

技術(shù)公布日：2022/5/29