一种浸没式液冷储能电池插箱的制作方法

本发明涉及储能电池，具体涉及一种浸没式液冷储能电池插箱。

背景技术：

1、随着储能市场的不断发展，储能电池系统的能量密度越来越高，从而引起的电池散热问题，以及由此可能引发的连锁性安全问题愈发受到行业内人士的重视，现有的锂电池散热一般都是采用风冷或者油冷的方式，现有的风冷散热效率较低，因此现阶段的油冷散热被广大厂商所使用，现有的油冷方式一般为将电池模组直接浸没用于换热的换热介质中，无论换热介质是否可以循环流动，电池模组由于固定安装的关系，总有一面无法与换热介质接触，从而导致电池模组换热不均匀，影响电池模组的储能功能，具有一定缺陷。

技术实现思路

1、发明目的：本发明要解决的技术问题是提供一种浸没式液冷储能电池插箱，解决了现有电池插箱换热效率不均匀，电芯均一性差的问题。

2、技术方案

3、为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

4、一种浸没式液冷储能电池插箱，包括下箱体以及箱体上盖，所述下箱体和所述箱体上盖形成一个封闭壳体，所述下箱体内设有电池模组，所述下箱体内填充有浸没液，所述浸没液覆盖位于所述下箱体内部的电池模组，所述下箱体由位于底部的液冷板、位于前侧的前侧板、位于后侧的后侧板、位于左侧的左侧板以及位于右侧的右侧板组成。

5、浸没式液冷储能电池插箱内充满浸没液，所述液冷板内设置有多个液冷通道，所述浸没液流经所述液冷板后流入所述浸没式液冷储能电池插箱内，

6、靠近下箱体后侧板的液冷板上表面设有一排大致平行于所述后侧板的内部连通孔，所述浸没液通过所述内部连通孔从液冷板流入下箱体内部

7、所述液冷板伸出于所述前侧板外侧，位于前侧板外侧的液冷板上设有进液口，所述进液口上设有进液接口，前侧板上设有排液口，排液口连通至下箱体内部，排液口上设有排液接口，所述进液口和排液口设置在不同侧。

8、位于下箱体内部的液冷板上表面一侧设有内部连通孔，内部连通孔连通下箱体内部，所述下箱体内部的前侧板顶部设有端部出水管道，端部出水管道为横相向设置的管道，端部出水管道朝向下箱体内部的一侧设有若干用于浸没液进入端部出水管道的开孔，端部出水管道与排液口对应设置且与排液口连通。

9、通过上述设置，能够是浸没液在持续的循环流动时，与电池模组的各个面均进行换热，具有更加高效和均衡的换热效果。

10、所述内部连通孔与所述端部出水管道上的开孔均设置有多个，且为变距设置，若干所述内部连通孔远离进液口的一侧较为密集，出水管道上若干开孔远离排液口的一侧较为密集，所述内部连通孔与所述端部出水管道上的开孔的疏密排布相反，若干所述内部连通孔越靠近进液口的一侧，相邻的内部连通孔之间的距离越疏远，出水管道上的孔越靠近排液口的一侧，出水管道上的相邻的开孔之间的距离越疏远，由于距离进液口和排液口的远的内部连通孔和出水管道上的在浸没液流动时流阻大，所以需要口径和间距密集一些，以保证流入孔径液体流量远近是大体一致。

11、所述左侧板与所述右侧板为带有底板的侧板结构，所述左侧板与所述右侧板为“l”形板材，所述左侧板与所述右侧板的侧面为侧板，所述左侧板与所述右侧板侧板底部为与液冷板抵接且与液冷板等长的底板，左侧板与右侧板的侧板与底板为一体结构，所述左侧板与所述右侧板的侧板和底板相互垂直。

12、所述左侧板与所述右侧板的底板和液冷板在高度上等高，所述底板为实心金属板；

13、所述液冷板内设置了液冷通道，液冷通道为多条通道并排设置，相邻的液冷通道之间具有液冷板加强筋。由于液冷板的空心化设置导致了底板的抗拉强度、屈服强度均强于液冷板，液冷板内设置液冷板加强筋用于加强液冷板的强度。

14、由于本发明中液冷板需要承受电池模组的压力，以及充满这个插箱浸没液的液压，需要对液冷板进行额外的保护才能液冷板的稳定运行，防止其某一个或几个流道被压扁后导致整个液冷板的失效。

15、由于液冷板内部为中控结构，且需要灌注液体，同时液冷板又在作为电池模组的主要支撑部件，其空心结构会出现液冷板本身物理刚度与其余实心部件的理刚度相比略低，因此液冷板在长时间支撑电池模组时容易出现变形等问题，由此需要左侧板和右侧板的底板辅助液冷板对电池模组进行支撑，由于左侧板和右侧板的底板为实心结构，具有更高的物理刚性，在辅助液冷板对电池模组进行支撑时，不易变形。

16、更加细致的方案，液冷板的流道选择可以是多种多样的，市面上能够完成金属液冷板技术效果的均可，其主要技术特征为，液冷板设置为密封的内部具有液冷通道的且具有一个进液口和出液口的液冷板，其流道设计可以采用本技术中的竖直和s型相结合的流道。所述液冷板、所述左侧板、所述右侧板上均设有加强筋，所述液冷板、所述前面板、所述后侧板、所述左侧板、所述右侧板以及支撑梁均为铝型材；

17、液冷板的材质也可以选择为铝型材，当然，在设计上，液冷板、前面板、所述后侧板、所述左侧板、所述右侧板以及支撑梁的材质均可以不同，均选择铝型材并不是必须的。

18、靠近前侧板以及后侧板的液冷板上两个支撑梁，所述支撑梁横架在左侧板与右侧板之间，所述支撑梁一端固定在左侧板的底板上，横穿整个液冷板，将另一端固定在右侧板的底板上。两个支撑梁用于安装4个电池模组的前后金属端板，两者通过紧固螺栓进行连接。两个支撑梁起到了将电池模组的质量进行分担的技术效果，由于液冷板无法受力，出于保护液冷板的目的，支撑梁的两个端部均位于左侧板与右侧板的底板上，其能够将大部分电池模组的重量传到到左侧板与右侧板的地板上，大幅减轻液冷板的直接受力。

19、所述左侧板、所述右侧板上均设有加强筋，进一步加强了其金属强度，例如抗压能力、抗弯能力。

20、下箱体内为浸没液，浸没液通过流动，持续对电池模组进行换热。

21、进一步地，所述浸没液为碳氢基油或氟化液或硅油。

22、进一步地，箱体上盖顶部内侧面距离下箱体法兰面高度为h1，下箱体法兰面距离箱体内底面高度为h2，模组肩高为h3，h2≥h3，h2/20≤h1≤h2/4，可减小尺寸h1，增大尺寸h2。考虑到浸没式箱体的核心工作模式是需要浸没液浸没电池模组的，基于此，本发明设置h2≥h3。同时考虑到下箱体和上盖之间密封圈的设置，由于密封圈长期和浸没油浸泡，考虑到到密封圈受到的浸没液液压为p=ρgh，密封圈长期收到的浸没液压力和h1的高度直接相关，所以本发明有动机讲h1尽可能的降低。然而，由于电池模组上方还需设置ccs组件，即端子的焊接，铝巴的连接，以及传感器信号线的布局，同时还需考虑电池模组通过压件（附图未示出）将电芯组件提供向下的压力。同时还考虑到上盖上的浸没液的注液孔和排气孔，以及防爆阀。综上，将h1维持在一定的高度是需要的，也是设计上的必须，同时我们还追求将h1的缩短，因此，本发明综合的设置采用h2≥h3，h2/20≤h1≤h2/4的设置。

23、进一步地，所述左侧板以及所述右侧板上设有吊装点，所述吊装点通过气保焊或氩弧焊工艺焊接在所述右侧板和所述左侧板上。

24、进一步地，所述电池模组由若干单独模组组成，单独模组内由若干电芯组成，相邻电芯之间预留有不小于4mm的间歇。

25、进一步地，位于所述下箱体与所述电池模组之间涂覆0.5mm导热结构胶。上述结构为了更好的将电池模组的热量传导给液冷板，然而本发明两个支撑梁的设计大幅减轻了下箱体与所述电池模组直接接触带来的压力。

26、进一步地，前面板上设有正极高压插头、负极高压插头、bmu、bmu防护罩，低压通讯插头。

27、进一步地，所述下箱体顶部设有用于与所述下箱体连接配合形成壳体的箱体上盖，箱体上盖与下箱体的连接位置设有密封垫。

28、进一步地，所述箱体上盖内黏贴由pc绝缘片，箱体上盖上还设有防爆阀以及用于注液的注液口和用于排气的排气孔。

29、有益效果

30、采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

31、本发明采用的是一种全新的对电芯循环全方位接冷却的方案，创造性的提出了使浸没液在换热时，能够对电池模组各个面均进行换热接触的换热方式，避免了传统油冷对电池模组油冷时的死角问题，能够实现换热介质对电池模组各个面的充分换热的接触，具有较高的换热效率和均衡的换热效果，电池模组本身不会出现温差。

32、本发明通过浸没液对电芯直冷方式，有效对电芯进行换热，缩减电芯之间的温差，提升电芯的均一性，进而提升电芯的循环使用寿命，通过静态浸没和动态流道板的双冷却配合对电池模组进行降温，大幅提升了电池冷却效率，热传导，以及电池温度均一性，其不但能够通过电池自身的热传导，还能通过浸没液的热传导和热对流进行冷却，其效率大幅提升。

33、对于极端电池需要保温或者加热的情况，本发明将电芯浸泡在浸没液中，大量的浸没液提供了大量的热容，对于电池温度的稳定的能力大幅提升，可以防止电池过快升温，这时候浸没液吸热；还可以防止电池过快降温，这时候浸没液可以缓慢放热。

技术特征：

1.一种浸没式液冷储能电池插箱，其特征在于，包括下箱体和箱体上盖，所述下箱体和所述箱体上盖形成一个封闭壳体，所述下箱体内设有电池模组，所述下箱体内填充有浸没液，所述浸没液覆盖位于所述下箱体内部的电池模组，所述下箱体由位于底部的液冷板、位于前侧的前侧板、位于后侧的后侧板、位于左侧的左侧板以及位于右侧的右侧板组成；

2.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷储能电池插箱，其特征在于，所述液冷板伸出于所述前侧板外侧，位于前侧板外侧的液冷板上设有进液口，前侧板上设有排液口，排液口连通至下箱体内部，所述进液口和排液口设置在不同侧。

3.根据权利要求2所述的一种浸没式液冷储能电池插箱，其特征在于，所述下箱体内部的前侧板顶部设有端部出水管道，端部出水管道为横相向设置的管道，所述端部出水管道朝向下箱体内部的一侧设有若干用于浸没液进入端部出水管道的开孔，所述端部出水管道与所述排液口对应设置且与排液口连通。

4.根据权利要求3所述的一种浸没式液冷储能电池插箱，其特征在于，所述内部连通孔与所述端部出水管道上的开孔均设置有多个，且为变距设置，若干所述内部连通孔远离进液口的一侧较为密集，出水管道上的孔远离排液口的一侧较为密集，所述内部连通孔与所述端部出水管道上的开孔的疏密排布相反。

5.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷储能电池插箱，其特征在于，所述左侧板与所述右侧板为带有底板的侧板结构，所述左侧板与所述右侧板为“l”形板材，所述左侧板与所述右侧板侧面为侧板，所述左侧板与所述右侧板的侧板底部为与液冷板抵接且与液冷板等长的底板，所述左侧板与所述右侧板的侧板与底板为一体结构，所述左侧板与所述右侧板的侧板和底板相互垂直，所述左侧板与所述右侧板的底板与液冷板焊接连接，所述左侧板与所述右侧板的底板的抗拉强度、屈服强度均强于液冷板。靠近前侧板以及后侧板的液冷板上设有两个支撑梁，所述支撑梁横架在左侧板与右侧板之间，所述支撑梁一端固定在左侧板的底板上，横穿整个液冷板，将另一端固定在右侧板的底板上。

6.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷储能电池插箱，其特征在于，箱体上盖顶部内侧面距离下箱体法兰面高度为h1，下箱体法兰面距离箱体内底面高度为h2，电池模组肩高为h3，h2≥h3，h2/20≤h1≤h2/4。

7.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷储能电池插箱，其特征在于，所述液冷板、所述左侧板、所述右侧板上均设有加强筋，所述液冷板、所述前面板、所述后侧板、所述左侧板、所述右侧板以及支撑梁均为铝型材。

8.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷储能电池插箱，其特征在于，所述浸没液为碳氢基油或氟化液或硅油。

9.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷储能电池插箱，其特征在于，所述左侧板以及所述右侧板上设有吊装点，所述吊装点通过气保焊或氩弧焊工艺焊接在所述右侧板和所述左侧板上。

10.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷储能电池插箱，其特征在于，所述模组由若干单独模组组成，单独模组内由若干电芯组成，相邻电芯之间预留有不小于4mm的间歇。

11.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷储能电池插箱，其特征在于，位于所述下箱体与所述模组之间涂覆0.5mm导热结构胶。

12.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷储能电池插箱，其特征在于，前面板上设有正极高压插头、负极高压插头、bmu、bmu防护罩，低压通讯插头。

13.根据权利要求1所述的一种浸没式液冷储能电池插箱，其特征在于，箱体上盖与下箱体的连接位置设有密封垫，所述箱体上盖内黏贴有pc绝缘片，箱体上盖上还设有防爆阀以及用于注液的注液口和用于排气的排气孔。

技术总结
本发明公开了一种浸没式液冷储能电池插箱，涉及储能电池技术领域，包括下箱体，箱体上盖，所述下箱体和所述箱体上盖形成一个封闭壳体，所述下箱体内设有模组，所述下箱体内填充有浸没液，所述浸没液覆盖位于所述下箱体内部的模组，所述下箱体由位于底部的液冷板、位于前侧的前侧板、位于后侧的后侧板位于左侧的左侧板以及位于右侧的右侧板组成，创造性的提出了使浸没液在换热时，能够对电池模组各个面均进行换热接触的换热方式，避免了传统油冷对电池模组油冷时的死角问题，能够实现换热介质对电池模组各个面的充分换热的接触，具有较高的换热效率和均衡的换热效果，电池模组本身不会出现温差。

技术研发人员：冯志博,邹继光,程亚兵,樊静昌,林玉春,罗剑威
受保护的技术使用者：杭州中宏聚能新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23