[发明专利]储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统及热管理方法

说明书

本发明公开了一种储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统及热管理方法，包括压缩机、气液分离器、气冷器和电池换热组件；气液分离器的出口与压缩机的入口连接，压缩机的出口与气冷器连接，气冷器与气液分离器连接，气液分离器与电池换热组件连接，电池换热组件与气液分离器的入口连接。本发明的热管理系统相比液冷系统减少一次换热过程，减少一次换热热阻，降低换热温差，传热性能好，且COsubgt;2/subgt;在电池直冷板内蒸发化热，换热能力显著增强，更能满足后续储能电池快充快放散热需求，同时，本发明的热管理系统减少了冷却液回路，系统简单，结构紧凑，极大地降低了系统成本。

技术领域

本发明涉及电池热管理技术领域，具体涉及一种储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统及热管理方法。

背景技术

电池管理系统是储能系统中很重要的环节，过充、过放、温度异常等都可能影响电池寿命，增加储能系统的维护成本。目前主流电池储能系统有风冷和液冷两种。常规风冷储能系统需要布置大量的风扇进行散热，并需要布置大面积的散热通道，电池模组需要配置较多的电池机架。液冷式储能可以将原来的小容量模组改成大容量的电池模组，减少占地面积，从而减少了储能舱占用的空间。

目前储能电池冷却液冷方案是以液体为冷却介质，通过Chiller对流换热将电池产生的热量带走，通过智能温控技术，使得电池温度更均匀。但是液冷系统设计复杂，成本较高，具体见参考文献1：

参考文献1：专利公开号为CN107666024A的中国专利文献。

参考文献1公开了一种电池包的液冷式热管理系统，用于管理电池包内电池模组的温度，包括液冷动力源、液冷管、与所述电池包接触的液冷板、热交换器、水箱和在所述液冷管内流动的冷却液，所述液冷动力源、液冷板、热交换器、水箱依次通过所述液冷管连接成一个散热回路，所述水箱用于储存、添加或者更换冷却液，所述液冷动力源为所述冷却液的流动提供动能，推动所述冷却液在所述散热回路中循环流动，所述热交换器用于将高温的冷却液转换为常温的冷却液。

现有储能电池加热主流方案均为正温度系数PTC加热，结构简单但能耗高，具体见参考文献2：

参考文献2：专利公开号为CN104037472B的中国专利文献。

参考文献2公开了一种基于PTC电阻带加热的锂离子电池组热管理装置，其技术方案是，铝板上设有若干开槽，铝板与锂离子电池最大表面积一侧贴合；PTC电阻带嵌入铝板并缠绕在锂离子电池表面；温度采集单元布置在单体锂离子电池上采集温度，并将采集到的温度信息上报至电池从控单元；电池主控单元接收电池从控单元上报的温度信息，对配电单元进行管理，或对电池从控单元下达开启风扇的控制信号。

发明内容

本发明的目的是为解决现有储能电池热管理系统复杂程度、能耗及成本高均比较高的问题，提供一种储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统及其工作方法。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种储能电池用二氧化碳直冷、直热热管理系统，包括：压缩机、气液分离器、气冷器和电池换热组件；

所述气液分离器设置有内部换热器，所述气液分离器的出口与所述压缩机的入口连接，所述压缩机的出口与所述气冷器连接，所述气冷器与所述气液分离器的第一换热接口连接，所述气液分离器的第二换热接口与所述电池换热组件的第一接口连接，所述电池换热组件的第二接口与所述气液分离器的入口连接；

所述压缩机与所述气冷器之间的管道上设置有第一截止阀，所述电池换热组件与所述气液分离器之间的管道上设置有第四截止阀；

第二截止阀和第三截止阀；所述第二截止阀的一端连接在所述第一截止阀与所述压缩机之间的管道上，另一端连接在所述第四截止阀与所述电池换热组件之间的管道上；所述第三截止阀的一端连接在所述第一截止阀与所述气冷器之间的管道上，另一端连接在所述第四截止阀与所述气液分离器之间的管道上；