一种中高压直挂储能系统的液冷PACK的制作方法

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一种中高压直挂储能系统的液冷pack
技术领域
1.本实用新型涉及电池储能领域，具体为一种中高压直挂储能系统的液冷 pack。

背景技术：

2.中高压直挂储能系统具有单机容量大、系统效率高、节省占地面积等优势，在新能源发电、电源侧、电网侧等应用场景已普遍受到人们关注。电池是中高压直挂储能系统重要组成部分，因此，电池的安全性对于储能系统来说是至关重要的，然而随着储能系统单机容量比较大，传统的风冷设计已经不能满足电池模组的散热需求，因此采用液冷散热技术是解决目前大容量电池散热关键性技术，即液冷pack，但是，采用液冷散热技术需要防止液冷 pack的管路爆管、液冷接头出现跑、冒、滴、漏现象出现，以避免电池模组内部的电池出现短路。
3.但是，由于中高压直挂储能系统的液冷pack是按照ip65防护等级进行设计，因此，电池几乎被密封，然而一旦电池由于热失控发生冒烟、甚至发生着火，液冷pack内部压力会突然增大，严重时会导致液冷pack发生爆炸。

技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种中高压直挂储能系统的液冷 pack，以解决现有直挂储能系统采用液冷散热所带来的安全隐患问题。
5.为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：
6.一种中高压直挂储能系统的液冷pack，适用于直挂储能系统，直挂储能系统包括壳体、控制器、电池和气体检测传感器；
7.电池密封于壳体；
8.壳体开设有泄压口，泄压口用于壳体内压力大于预设值时打开；
9.控制器用于控制电池与外部电网的连接和断开；
10.气体检测传感器设置于壳体内，气体检测传感器与控制器相连，气体检测传感器用于检测可燃气体，当气体检测传感器检测到可燃气体时，气体检测传感器向控制器发送电信号，控制器控制电池与外部电网断开。
11.优选的，气体检测传感器数量为多个；
12.多个气体检测传感器均布于壳体内。
13.优选的，还包括：设置于壳体内的灭火装置；
14.当气体检测传感器检测到可燃气体时，气体检测传感器向灭火装置发送电信号；
15.灭火装置接收到电信号时，启动灭火。
16.优选的，灭火装置包括：驱动器和气溶胶灭火器；
17.驱动器与气体检测传感器相连，驱动器接收到电信号时用于驱动气溶胶灭火器启动。
18.优选的，还包括：报警设备；
19.控制器用于接收到电信号时，向报警设备发送报警信号；
20.报警设备与控制器相连，用于基于报警信号执行报警。
21.优选的，报警设备包括：
22.声音报警设备，用于基于报警信号执行声音报警或基于报警信号播放预先设置的语音信息；
23.和/或，灯光报警设备，用于基于报警信号执行灯光报警。
24.优选的，还包括：用于向气体检测传感器、控制器提供电能的主电源和备用电源。
25.优选的，主电源为高压隔离电源，备用电源为高位直流母线电源。
26.优选的，主电源为高位直流母线电源，备用电源为高压隔离电源。
27.由上述内容可知，本实用新型公开了一种中高压直挂储能系统的液冷 pack。通过在壳体上开设泄压口，进而能够在壳体内的压力大于预设值时，泄压口打开，进而避免壳体内压力过大引发的爆炸，而在壳体内的压力小于预设值时，能够有效保证壳体对电池的密封性，避免液冷管路爆管、液冷接头出现跑、冒、滴、漏现象，进而避免电池短路引发的安全事故。
28.当电池的电芯热失控时会导致温度升高，同时会析出可燃气体，如氢气、甲烷等气体，而通过设置用于检测可燃气体的气体检测传感器，气体检测传感器实时检测壳体内的气体，当气体检测传感器在检测到可燃气体时，会向控制器发送电信号，当控制器接收到气体检测传感器发送的电信号，控制器则会断开电池与外部电网的连接，进而避免电池内部短路影响电网的正常运行。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
30.图1为本实用新型实施例提供的一种中高压直挂储能系统的液冷pack 的结构示意图；
31.图2为本实用新型实施例提供的中高压直挂储能系统的液冷pack内部的结构示意图；
32.图3为本实用新型实施例提供的一种中高压直挂储能系统的液冷pack 的电路原理图。
33.其中，壳体1、泄压口11、电池2、控制器3、气体检测传感器4、驱动器5和气溶胶灭火器6。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.在本技术中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
36.本实用新型实施例提供一种中高压直挂储能系统的液冷pack，参见图1 和图3，包括：壳体1、控制器3、电池2和气体检测传感器4；
37.电池2密封于壳体1；
38.壳体1开设有泄压口11，泄压口11用于壳体1内压力大于预设值时打开；
39.控制器3用于控制电池2与外部电网的连接和断开；
40.气体检测传感器4设置于壳体1内，气体检测传感器4与控制器3相连，气体检测传感器4用于检测可燃气体，当气体检测传感器4检测到可燃气体时，气体检测传感器4向控制器3发送电信号，控制器3控制电池2与外部电网断开。
41.需要说明的是，通过在壳体1上开设泄压口11，进而能够在壳体1内的压力大于预设值时，泄压口11打开，进而避免壳体1内压力过大引发的爆炸，而在壳体1内的压力小于预设值时，能够有效保证壳体1对电池2的密封性，避免液冷管路爆管、液冷接头出现跑、冒、滴、漏现象，进而避免电池2短路引发的安全事故。
42.还需要说明的是，当电池2的电芯热失控时会导致温度升高，同时会析出可燃气体，如氢气、甲烷等气体，而通过设置用于检测可燃气体的气体检测传感器4，气体检测传感器4实时检测壳体1内的气体，当气体检测传感器 4在检测到可燃气体时，会向控制器3发送电信号，当控制器3接收到气体检测传感器4发送的电信号，控制器3则会断开电池2与外部电网的连接，进而避免电池2内部短路影响电网的正常运行。
43.具体的，气体检测传感器4数量为多个；
44.多个气体检测传感器4均布于壳体1内。
45.需要说明的是，当电池2的电芯析出可燃气体时，只有在可燃气体需要逐渐扩散到气体检测传感器4时，气体传感器才能检测到，由于壳体1内所安装的电池2数量较多，为了保证气体检测传感器4能够在可燃气体泄漏时及时检测到，将多个气体检测传感器4均布于壳体1内，气体检测传感器4 能够对壳体1内多处位置进行检测，进而能够在可燃气体泄漏时，就能检查到可燃气体，进而能够使控制器3能够快速断开电池2与外部电网的连接，保证电网的安全，也避免安全事故发生。
46.进一步，中高压直挂储能系统的液冷pack，还包括：设置于壳体1内的灭火装置；
47.当气体检测传感器4检测到可燃气体时，气体检测传感器4向灭火装置发送电信号；
48.灭火装置接收到电信号时，启动灭火。
49.需要说明的是，通过设置灭火装置，当气体检测传感器4检测到可燃气体时，通过向灭火装置发送电信号，灭火装置在壳体1内释放灭火物质，能够避免壳体1内着火，以及在壳体1内着火时进行灭火，有效阻止火灾发生，避免火灾蔓延而出现更大损失。
50.具体的，灭火装置包括：驱动器5和气溶胶灭火器6；
51.驱动器5与气体检测传感器4相连，驱动器5接收到电信号时用于驱动气溶胶灭火
器6启动。
52.需要说明的是，将灭火装置设置为驱动器5和气溶胶灭火器6，驱动器5 当接收到气体检测传感器4发送的电信号时，驱动器5驱动气溶胶灭火器6 喷射气溶胶进行灭火，以避免火灾发生和灭火作用。
53.还需要说明的是，本实用新型的灭火装置中灭火器可以气溶胶灭火器6，还可以为其他具有灭火能力的灭火器，并不仅限于气溶胶灭火器6。
54.进一步，中高压直挂储能系统的液冷pack，还包括：报警设备；
55.控制器3用于接收到电信号时，向报警设备发送报警信号；
56.报警设备与控制器3相连，用于基于报警信号执行报警。
57.需要说明的是，通过设置报警设备，使得控制器3接收到气体检测传感器4发送的电信号时，能够向报警设备发送报警信号，而报警设备在接收到控制器3发送的报警信号时，能够执行报警，以提示工作人员电池2存在安全问题，使工作人员能够及时维修。
58.还需要说明的是，报警设备与控制器3可通过有线连接，也可以通过无线连接，本领域技术人员可根据需求进行选择。
59.具体的，报警设备包括：
60.声音报警设备，用于基于报警信号执行声音报警或基于报警信号播放预先设置的语音信息；
61.和/或，灯光报警设备，用于基于报警信号执行灯光报警。
62.需要说明的是，通过设置声音报警设备和/或灯光报警设备，声音报警设备通过执行声音报警(如刺耳蜂鸣声)或播放预先设置的语音信息，而灯光报警设备发出耀眼光，都是为了能够有效提醒工作人员电池2出现损坏，及时维修。
63.进一步，中高压直挂储能系统的液冷pack，还包括：用于向气体检测传感器4、控制器3提供电能的主电源和备用电源。
64.需要说明的是，通过设置用于向气体检测传感器4、控制器3提供电能的主电源和备用电源，在主电源正常供电时，通过主电源为气体检测传感器4、控制器3供电，而在主电源出现故障时，启用备用电源为消防系统供电，保证气体检测传感器4能够实时工作，进而能够在壳体1内出现可燃气体时，能够及时发现，进而可通过控制器3断开电池2与电网的连接，避免电池2 短路影响电网运行。
65.具体的，主电源为高压隔离电源，备用电源为高位直流母线电源。
66.需要说明的是，将主电源设置为高于隔离电源，而备用电源设置为高位直流母线电源，能够为消防系统提供可靠电能。
67.优选的，本实用新型还可以将主电源设置为高位直流母线电源，备用电源设置为高压隔离电源。
68.为了便于理解上述方案，结合图1至图3，下面对本方案作进一步介绍。
69.本实用新型在传统液冷电池模组防护等级ip65基础上，在结构设计上增加泄压口(窗)，提高中高压储能系统液冷的安全性和可靠性，增加泄压口也便于从外部观察电池内部的运行情况，当液冷pack中电池出现热失控出现冒烟、甚至着火等极端情况，泄压口(窗)被压力冲破，防止液冷pack 由于内部压力过大发生爆炸；采用高位取电技术，分别给气体检测传感器供电、气溶胶灭火器的驱动器供电，当电芯热失控导致温度升高，析出可燃气体
如氢气、甲烷等气体，气体检测传感器检测到可燃气体，通过控制器控制报警，同时发出跳闸命令，当出现严重冒烟，甚至发生着火时，驱动器动作，使气溶胶灭火器喷射一定浓度和剂量的气溶胶，迅速将明火熄灭。上述设计将中高压电池储能系统安全性提高到pack级，保证了中压直挂储能系统的整体消防安全性，避免火灾的蔓延而导致更大的损失。
70.本实用新型具有以下有益效果：
71.对于中高压储能系统，解决了液冷电池模组防护等级ip65在结构设计上存在的缺陷，增加了泄压口(窗)，消除液冷pack内部压力过大导致爆炸现象，起到安全泄压的作用；增加气体传感器，做到早期发现、早期预警，抓住电芯黄金30s热失控窗口时间，降低电芯热失控风险；采用高压取电方式，保证气体传感器、气溶胶检测启动装置可靠、安全供电，当电芯发生热失控出现冒烟、甚至着火的情况下，内部压力将泄压口(窗)冲破，驱动器启动，驱动气溶胶灭火器以一定浓度和剂量喷射，迅速将电池明火扑灭，定位精准到每个电池模组，防止火灾蔓延。
72.本实用新型还采用高位直流母线取电和高压隔离取电方式，而高位直流母线取电和高压隔离取电互为备用电源，保证对驱动器和气体检测传感器稳定供电。
73.本实用新型的中高压直挂储能系统的气体检测传感器信号可通过光纤上传给主控和电池管理系统，主控发出待机或跳闸信号，切断中高压直挂储能系统与电网的连接，同时通过主控或电池管理系统将信号传给后台ems监控系统，后台ems报警、定位、记录相关信息。
74.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
75.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。
76.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：

1.一种中高压直挂储能系统的液冷pack，其特征在于，包括：壳体、控制器、电池和气体检测传感器；所述电池密封于所述壳体；所述壳体开设有泄压口，所述泄压口用于所述壳体内压力大于预设值时打开；所述控制器用于控制所述电池与外部电网的连接和断开；所述气体检测传感器设置于壳体内，所述气体检测传感器与所述控制器相连，所述气体检测传感器用于检测可燃气体，当所述气体检测传感器检测到可燃气体时，所述气体检测传感器向所述控制器发送电信号，所述控制器控制所述电池与外部电网断开。2.根据权利要求1所述的中高压直挂储能系统的液冷pack，其特征在于，所述气体检测传感器数量为多个；多个所述气体检测传感器均布于所述壳体内。3.根据权利要求1所述的中高压直挂储能系统的液冷pack，其特征在于，还包括：设置于所述壳体内的灭火装置；当所述气体检测传感器检测到可燃气体时，所述气体检测传感器向所述灭火装置发送电信号；所述灭火装置接收到所述电信号时，启动灭火。4.根据权利要求3所述的中高压直挂储能系统的液冷pack，其特征在于，所述灭火装置包括：驱动器和气溶胶灭火器；所述驱动器与所述气体检测传感器相连，所述驱动器接收到所述电信号时用于驱动所述气溶胶灭火器启动。5.根据权利要求1所述的中高压直挂储能系统的液冷pack，其特征在于，还包括：报警设备；所述控制器用于接收到所述电信号时，向所述报警设备发送报警信号；所述报警设备与所述控制器相连，用于基于所述报警信号执行报警。6.根据权利要求5所述的中高压直挂储能系统的液冷pack，其特征在于，所述报警设备包括：声音报警设备，用于基于所述报警信号执行声音报警或基于所述报警信号播放预先设置的语音信息；和/或，灯光报警设备，用于基于所述报警信号执行灯光报警。7.根据权利要求1所述的中高压直挂储能系统的液冷pack，其特征在于，还包括：用于向所述气体检测传感器、所述控制器提供电能的主电源和备用电源。8.根据权利要求7所述的中高压直挂储能系统的液冷pack，其特征在于，所述主电源为高压隔离电源，所述备用电源为高位直流母线电源。9.根据权利要求7所述的中高压直挂储能系统的液冷pack，其特征在于，所述主电源为高位直流母线电源，所述备用电源为高压隔离电源。

技术总结

本实用新型公开了一种中高压直挂储能系统的液冷PACK。通过在壳体上开设泄压口，泄压口能够在壳体内的压力大于预设值时打开，避免壳体内压力过大引发的爆炸，而在壳体内的压力小于预设值时，能够有效保证壳体对电池的密封性，避免液冷管路爆管、液冷接头出现跑、冒、滴、漏现象，进而避免电池短路引发的安全事故。然而电池的电芯热失控时会析出可燃气体，如氢气、甲烷等气体，而通过设置用于检测可燃气体的气体检测传感器，气体检测传感器实时检测壳体内的气体，当气体检测传感器在检测到可燃气体时，向控制器发送电信号，当控制器接收到气体检测传感器发送的电信号，控制器则会断开电池与外部电网的连接，进而避免电池内部短路影响电网的正常运行。响电网的正常运行。响电网的正常运行。