[發明專利]一種電池儲能系統緊急制冷裝置

在審

• 申請號: 201510877276.2
• 申請日: 2015-12-03
• 公開（公告）號: CN105449307A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 周哲明
• 申請（專利權）人: 周哲明
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/637;H01M10/6569;H01M10/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電池儲能系統安全領域，尤其涉及動力電池安全領域。

背景技術

在全球新能源革命快速發展的趨勢下，世界各國都在競相發展光伏、風電、電動汽車等產業，其核心技術之一是儲能系統，尤其是電池儲能系統。但是在現有的電池技術條件下，電池在充電和放電的工作過程中會產生大量熱量，在過充、過熱以及短路等情況下還可能燃燒和爆炸。作為儲能系統的電池組，電池密集在一起，使用過程中熱量容易累積，發生電池燃燒爆炸時容易引起連鎖反應。電池儲能系統是能量密集的物體，發生燃燒和爆炸時釋放的能量巨大，危害性也極大。安全是新能源發展的必要基礎條件，電池儲能系統的安全管理是目前新能源革命中的一項核心技術。

要解決目前電池儲能系統的安全問題，主要是要解決電池組的熱失控問題，包括電池密集在一起的熱量累積引起的熱失控，和電池組局部燃燒爆炸時引起的熱失控連鎖反應。

要解決電池組的熱失控問題，必須能夠快速降溫。散熱的三個要素是散熱面積、散熱流速和散熱溫差，在電池組有限的散熱面積和緊湊的空間內，很難快速提高散熱面積和散熱流速，只有快速提高散熱溫差是可行的辦法，因此使用低溫液態氣體緊急制冷是一種解決電池組的熱失控問題的有效方法。在眾多種低溫液態氣體中，綜合考慮獲取成本、安全性能和制冷效果等要素，比較可取的是液氮。

發明內容

為解決目前電池儲能系統的安全問題，本發明提出一種電池儲能系統緊急制冷裝置，防止電池組的熱失控和阻止熱失控連鎖反應。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種電池儲能系統緊急制冷裝置，使用液氮相變制冷，包含制氮器、液氮罐、供冷管、供冷閥門、制冷通道和泄壓閥。

制氮器與液氮罐相連接，在電池充電時制氮，儲存冷量。液氮罐與供冷管相連接，供冷管為杜瓦管，即真空絕熱夾層管，液氮罐上的壓力控制裝置將液氮罐和供冷管內的液氮控制在合理的壓力范圍內。

供冷管上安裝有供冷閥門，供冷閥門包含控制器、微型電池和最少一個電子膨脹閥，控制器包含邏輯處理器、記憶體、通訊端口、溫度傳感器、壓力傳感器和震動傳感器。控制器通過通訊端口與BMS（電池管理系統）通訊，根據傳感器和通訊端口反饋的信息，判斷是否發生了熱失控、短路、碰撞和爆炸等事故，根據預設的方案調節電子膨脹閥的流量，并將信息寫入記憶體。電子膨脹閥和控制器由微型電池供電，微型電池由電池儲能系統充電。

電子膨脹閥與制冷通道相連接，制冷通道包括封閉式制冷通道和開放式制冷通道。封閉式制冷通道由兩端分別連接到電子膨脹閥和泄壓閥的封閉管道組成，管道內部有溝槽或者燒結等毛細結構。封閉式制冷通道一般安裝在電池的散熱模塊上，通過散熱模塊給電池散熱；散熱模塊可以是風冷、液冷和熱管等結構。在液氮儲量充足的情況下，還可以作為電池的常規散熱方式使用。封閉式制冷通道還可以安裝在電池上，直接給電池散熱。開放式制冷通道由一端連接到電子膨脹閥另一端安裝在電池上的半開放管道，密封的電池箱體，以及安裝在電池箱體上的泄壓閥組成，半開放管道的末端封閉，靠近電池的部分有多個小孔，用于將液氮均勻的噴灑在電池上。

控制器的傳感器安裝在制冷通道所經過的散熱模塊、電池、泄壓閥和電池箱體等處。

制冷通道內的液氮吸熱氣化后通過泄壓閥排出。