[发明专利]一种定向控温的储能电池密封舱系统

说明书

一种定向控温的储能电池系统密封舱，由密封舱、膜分离氮氧装置、双向气流控制单元、换热器、控制气流单元、传感器组和控制器组成。密封舱为保温、防水、气密、承压的舱体。双向气流控制单元安装在密封舱内底部一侧转角处；控制气流单元分别安装排布在密封舱内顶部和底部；换热器置于密封舱侧面背阴面，密封舱内气体通过换热器与密封舱外空气换热；膜分离氮氧装置置于密封舱外顶部靠近边缘一侧；通过控制器读取储能电池管理系统BMS获得安放在密封舱内的每块储能电池温度；控制器嵌入安装在密封舱舱门上，接收传感器数据和设备控制。通过压缩空气、膜氮氧分离装置、定向控温，实现防尘、防火、提高换热效率。

技术领域

本发明涉及一种密封舱。

背景技术

目前大量户外储能电池采用集装箱式安装，然而集中装箱空间小，要求设备安装密度高，散热成为保证设备可靠工作的关键点之一。目前多采用空调或风扇一点出风形成气体对流，由于设备排列会阻碍气流的流动，随着设备摆放密度增加，有效控温可能性大大降低，而不需散热的设备参与热交换，争夺有限的资源，加大散热功耗。尤其集装箱排风式散热直接与户外大气交换热量，导致粉尘污染、湿度增加，绝缘度降低，火灾伴随发生，同时风扇长时间的机械转动寿命降低。近年来新能源技术快速兴起，伴随储能设计集成技术、储能电池的快速发展，大型储能电池储能柜是典型应用之一。然而储能电池柜的火灾、爆炸多出现报端，除储能电池自身原因外，还有集装箱散热不及时、单节电池控温效果差、粉尘聚集降低绝缘强度、满足燃烧空气的环境等。而目前的灭火手段为都事后措施灭火，造成财产巨大的损失。在大型储能系统运行中，多节电池串并联紧凑排放，由于摆放位置的差异以及充放电连续运行会导致电池之间温度不均衡，长时间的换热死角问题会导致串并联电池的短板效应，导致整个储能系统电池性能降低，不仅缩短电池使用寿命，也无法满足系统充放电功率要求，因此，多节电池串并联集装箱式储能电池的散热控热成为关键问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种定向控温的储能电池系统密封舱。本发明可降低散热功耗，增加储能电池系统的安装密度，并具有防尘、防火、避免换热死角、防潮精准控温等功能，提高定向控温的储能电池系统密封舱储能电池的工作效率及可靠性。

本发明通过对密封舱通入一定量的压缩气体，提高空气密度，经除湿、过滤，使密封舱内形成正压干燥的气体环境，并利用密封舱内与密封舱外压力差，以及膜分离制氧技术，将氧气排出，降低空气中氧气含量。由此增加空气密度提高换热效率、避免粉尘进入、火灾发生和绝缘度的降低。

本发明基于空气动力学原理，每块储能电池通过控制密封舱内储能电池系统对应位置的上、下、左、右气压差，形成定向的气流路径和方向，约束气流只在被换热的储能电池系统上流过，扰动该位置区域的气流，对储能电池系统进行定向换热。

本发明基于气体传热原理，当空气密度越大，单位体积内分子数量越多，分子间碰撞的概率越大，通过分子间碰撞传递的能量最快，换热效率越高，反之效率越低，由此建立表示密封舱内目标空气密度与环境空气密度之比的空气密度比值系数α。

本发明基于巴森定律：气体绝缘击穿电压U_f与气体的压力P_a和电极间隙d的乘积的函数关系：U_f＝f(P_α*d)，对于气温并非恒定的情况应为U_f＝f(α*d)，α为气体的相对密度。通过增加一定的空气密度，提高气体绝缘击穿电压U_f。

本发明基于密封舱压缩空气压力大于密封舱外的大气压力关系，采用膜氮氧分离技术将氮气和氧气分离。利用氧气的分子的尺寸小于氮气的分子尺寸特点，氧气在高分子膜内的扩散速率大于氮气，当密封舱内的压缩空气通过高分子膜时，大部份氮气被隔离在密封舱内，富氧的空气排出密封舱外。将密封舱内氮气与氧气占比78％：21％控制在氮气86％、氧气14％的范围内，降低密封舱内空气中氧气的含量，使之不具备燃烧条件，避免火灾发生。