[发明专利]一种电池箱空气冷却热管理自适应调节装置

说明书

本发明涉及电池储能技术领域，公开了一种电池箱空气冷却热管理自适应调节装置，所述电池箱中内置有多排电芯，所述电池箱的其中一侧设置有风扇，所述热管理自适应调节装置包括一个或多个支架，多个所述支架成排设置在所述电池箱内，其中一排或多排电芯的下方各设置有一个所述支架，且每个所述支架上均设置有多个卡槽，每个卡槽中各固定一个所述电芯，其中，所述支架采用形状记忆材料制作而成。本发明通过支架形变改变电芯位置，使得同一排电芯中，中间区域的电芯间距增加，且使得温度较高的成排电芯与温度较低的成排电芯之间的间隙相互错开，从而避免局部电芯温度过高，实现了电池箱热管理的自适应调节，不需要增加风扇功率。

技术领域

本发明涉及电池储能技术领域，特别是涉及一种电池箱空气冷却热管理自适应调节装置。

背景技术

储能是指将电能等形式的能量，通过不同的媒介以一定的形式进行存储，并在需求时将其释放做功(或发电)。近年来，随着我国新能源发电装机容量的不断增加，新能源发电量在总发电量中的占比越来越高。风力、光伏等新能源发电的不稳定性，给电网的稳定运行带来了挑战。在一些光伏、风力资源充足的地区，电力限发问题突出，给发电企业带来了较大的直接和间接损失。因此，构建高比例、泛在化、可广域协同的储能形态，并通过新能源加储能，变革传统电力系统的形态、结构和功能，对于解决电网稳定性和新能源发电限电问题具有重要意义。

电池储能技术利用电能和化学能之间的转换来实现电能的存储和输出，不仅具有快速响应和双向调节的技术特点，还具有环境适应性强、小型分散配置、建设周期短的技术优点，近年来在储能领域呈高速增长态势。电池储能目前以锂离子电池、液流电池、铅蓄电池和钠基电池等技术为主。其中，锂离子电池因比能大、循环寿命长、自放电率低、允许工作温度范围宽、低温效应好等优点，在电池储能商业化应用中最为广泛和成熟。

电池储能的核心装置是电池簇及热管理系统。电池簇由若干电池箱1所组成，而每个电池箱1内又放置若干按照行列规则排列成组的电芯2。电池储能在充、放电过程中都会发生热量。这些热量是导致电池储能系统不安全的主要因素。已有研究表明，温度对电池的容量、功率和安全性等性能都有很大的影响。在电池储能系统中，由于聚集的电池数目很多，电池容量和功率更大。大量的电池紧密排列在一定空间内，且运行工况复杂多变，容易造成产热不均匀、温度分布不均匀、电池间温差较大等问题。长此以往，将导致部分电池的充放电性能、容量和寿命等下降，从而影响整个电池储能系统的性能，严重时将引发热失控，造成重大事故。

为了带走电池在充、放电过程中发生的热量，目前应用最为普遍的一种热管理方式是通过空气对流冷却。如图1和图2所示，在电池箱1的一侧安装风扇3，通过风扇3的抽吸作用下，对电芯2进行冷却。但是，采用上述空气对流冷却方式，空气主要沿着电芯2之间的间隙从左至右流动，而不会侧向流动，造成电芯2侧向面冷却不足。最为重要的是，空气在从左至右流动流动过程中，由于吸热，其温度不断升高，冷却能力逐渐下降，造成电池箱1内的各个电芯2温度分布不均，如图3所示，左侧(靠近空气进口侧)电芯2温度低，而右侧(靠近风扇3进口侧)电芯2温度高，从而导致局部电芯2温度过高，一方面将可能触发热管理保护系统，造成电池储能停止运行；另一方面，是局部电芯2长时间在较高温度下运行，导致充放电性能、容量和寿命等下降；再一个方面，在设计过程中，为了保证所有电芯2都处于安全温度范围，就需要以高温区域的局部电芯2温度为控制目标，则需要采用产生更大空气流量的风扇3，使得功耗更高，将增加电池储能的运行成本。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种电池箱空气冷却热管理自适应调节装置，以解决空气对流冷却中，导致局部电芯温度过高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：