[发明专利]带有环境控制系统的船用电池集装箱系统及其控制方法

说明书

本发明提供一种带有环境控制系统的船用电池集装箱系统及其控制方法，其中系统包括:包括至少一带有环境控制系统的船用电池集装箱，带有环境控制系统的船用电池集装箱包括一集装箱箱体、以及固定于集装箱箱体内的一循环风新风子系统、一冷水子系统、一应急通风子系统和一控制系统；循环风新风子系统、冷水子系统、应急通风子系统连接控制系统；控制系统设置于或部分设置于集装箱箱体内的一储能单元放置区域。本发明的一种带有环境控制系统的船用电池集装箱系统及其控制方法，可以实现电池集装箱在充电、放电、转运、存储各种工况下的电池冷却与内部环境控制功能，提高电池运行的可靠性，延长电池的使用寿命，简化操作，安全性高。

技术领域

本发明涉及储能设备领域，尤其涉及一种带有环境控制系统的船用电池集装箱系统及其控制方法。

背景技术

将锂电池置于集装箱内的箱式储能单元在陆地上已有广泛应用，随着电池技术的进一步成熟，这类箱式电池单元可以应用于船舶领域，作为船舶的主电源或储能装置，实现船舶动力的清洁化。

要实现箱式电池单元的安全、高效使用，首先需要注意实现对锂电池的有效热管理：锂电池在充电、放电过程中均会产生大量热量，需要将及时进行换热以控制锂电池本身的温度；其次要注意控制锂电池所在处所的环境条件，避免锂电池处在过冷、过热的环境中导致影响电池寿命；最后，锂电池出现热失控时会释放大量可燃气体，锂电池所在处所应具备出现此类情况时应急驱气的功能，以避免发生燃烧、爆炸，导致难以控制的局面出现。

和陆用储能集装箱相比，船用电池集装箱的应用在考虑上述要求时，还应结合船舶这一较为特殊的应用场景进一步考虑特殊要求。船舶本身布置空间有限，要实现作为主电源的用途，必须尽量提高电池集装箱内部布置的紧凑性，必要时还要考虑多个电池集装箱的紧密排布甚至堆叠布置，以便尽可能多地携带电量，这就要求船用电池集装箱内部的辅助系统及设备尽量少占空间，同时集装箱外部不应有突出的设备、附件以免影响紧密排布。另外，与陆用储能集装箱安装就位后持续运行不同，利用电池集装箱作为动力的船舶通常采用换电模式，故船用电池集装箱还面临船、岸之间的转运以及在岸上(例如码头)的存储工况，这类转运、存储工况中电池集装箱本身不工作，但由于集装箱本身是封闭环境，外部环境的辐射热会导致集装箱内部温度持续升高，故仍需对集装箱内部的环境进行控制以避免外部环境(主要是高温)影响电池寿命。

现有技术中，对锂电池的温度控制有液冷和风冷(自然冷却)两种手段，其中液冷系统较为复杂，并且由于电池本身会因长期使用出现变形导致液冷装置与电池的换热表面脱离进而失去冷却效果，故该系统应用较少。风冷系统则通常由储能集装箱内布置的工业空调及风道实现，通过采用风冷系统，既能够实现对电池本身的冷却，又能实现对锂电池处所即集装箱内部的环境控制，例如专利CN 209913535 U、CN 211090461 U、CN 210838023U、CN 211150627 U均公开了采用空调进行冷却及环境控制的系统及储能集装箱。

现有技术中，对于服务于电池集装箱的空调系统，更多关注其工作时气流组织的有效性，通过设置顶送风、风墙等不同形式的散热风道，试图提高风冷效率(例如专利CN210838023 U、CN 211150627 U)。由于这些技术多用于陆用储能集装箱，或其技术在应用于船时采用了与陆用相同的方案，故对船舶应用场景中对集装箱内外空间的要求、对转运存储的要求考虑较少，也没有提出专门的技术方案予以应对。

现有技术中，服务于电池集装箱的空调系统和通风系统通常是相互独立的系统，设备配置、布置和控制系统通常需要分别设置，不形成集成化的系统，不具备联动和集中控制功能。