一种保温箱及储能装置的制作方法

本发明涉及储能电池领域，特别涉及一种保温箱及储能装置。

背景技术：

作为储能装置的液态金属电池是一类低成本、高效率、长寿命的新型储能电池技术，在电网的规模储能中有很好的应用前景。液态金属电池成组的大容量储能系统，可对电网进行调峰，对负荷进行削峰填谷，有效的增强风力发电、太阳能发电系统的运行稳定性、提高电能质量。

液态金属电池属于高温电池，运行温度一般在400-600℃，故电池运行需要具有加热保温的装置，而保温箱稳定运行的最高设计温度为600℃，还需保证保温箱工作过程中箱内最大温差小于20℃。已有报道的保温箱一般应用在钠硫电池，最高温度只有350℃，且保温箱内最大温差控制为30℃，如钠硫电池专用保温箱(申请号：cn201010584548.7)、一种钠硫电池模块保温箱(申请号：cn201410106677.3)等。已报到的专门针对液态金属电池的保温箱较少，一种用于千瓦级储电设施的液态金属电池模组(申请号：cn201510514549.7)中有关保温箱的部分只介绍了采用电热管加热补充系统所需热量，采用硅酸铝陶瓷纤维作为保温层的材料，既没有阐述电加热管的布置位置和形式，也没有说明能够控制的温度范围，也没有对保温层的厚度选取、层数设置、具体实施的描述或者计算。一种液态金属电池及液态金属电池千瓦级模组(申请号：cn201410777993.3)用到的保温箱设计，加热部分依靠电池组自身的焦耳热以及箱内电池组间的加热隔板维持箱内温度，是多层的加热设计，但是存在着一些缺陷。首先，其层间电池组的接线是通过侧面连接，空间利用率较低；其次，该专利(申请号：cn201410777993.3)强调电池在大电流放电下自身焦耳热维持保温箱系统的供热，在几个千瓦级模块保温箱也许是可行的，但在十千瓦、百千瓦、兆瓦级及以上级别的大型储能保温箱是很难实现电池组在正常工作状态下的完全自供热，尤其是在初始的加热阶段，更是难以实现加热到目标温度；最后，该专利(申请号：cn201410777993.3)较少的关注隔板的加热设计，并没有公开隔板内的加热方式及加热器件安装布置情况，更没有针对每层分腔结构内设置单独的温度控制和监测装置，很大程度上限制了液态金属电池模组的放大。

综上所述，如何提供一种升温速度快，温度均匀性好，低功耗，拆卸维护方便，稳定性好的保温箱，以及包括此保温箱的储能装置，成了本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种升温速度快，温度均匀性好，低功耗，拆卸维护方便，稳定性好的保温箱，以及包括此保温箱的储能装置。

本发明的解决方案是这样实现的：本发明提出一种保温箱，包括密闭的箱体，所述箱体包括底板及与底板相对设置的盖板，所述盖板和底板之间包括多块相互拼接的侧板，且所述底板、盖板和侧板内侧都设有保温板；所述箱体内设有型腔，所述型腔上设置多个均匀间隔设置的单腔，每个所述单腔均贯穿于所述型腔的两端设置，所述单腔的截面形状为圆形和/或正多边形，且每个所述单腔的中心线相互平行；每个所述型腔内设有一个保温装置，所述保温装置包括保温筒和设置于所述保温筒内的电池组，所述保温筒包括保温筒体和可拆卸地固定设置于保温筒体上下两端的上盖和底盖；所述电池组包括电池安装架和多块串联设置的电池，所述电池安装架上设有多个电池安装位，每个所述电池安装位内设置一块电池，且相邻的电池之间串联或并联。上述结构的保温箱，与现有结构的保温箱相比，具有升温速度快，温度均匀性好，低功耗，拆卸维护方便，稳定性好的优点。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述型腔至少包括第一型腔模块和第二型腔模块，所述第一型腔模块上设有多个所述单腔的部分结构，所述第二型腔模块上也设有多个所述单腔的部分结构，第一型腔模块和第二型腔模块合拢时，围合成多个完整的单腔。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述第一型腔模块设置多个半圆弧状凹槽，所述第二型腔模块上也设有多个结构一致的半圆弧状凹槽。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述保温筒体的内壁上还设有安装槽，所述安装槽内设有电热丝，所述安装槽为螺旋型安装槽。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述保温筒包括保温筒体和可拆卸地固定设置于保温筒体上下两端的上盖和底盖，所述上盖和底盖上还分别设有用于安装热电偶的第一安装孔和第二安装孔，以及用于接线的走线孔。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述第一安装孔内设有第二热电偶，所述第二安装孔内设有第一热电偶；所述第一热电偶用于控制和调节所述保温筒内的温度，所述第二热电偶用于监测所述保温筒内的温度。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述电池安装架包括竖直设置的支撑件，所述支撑件上均匀间隔设置多块支撑块，且多块所述支撑块的中心线在一条直线上，每块所述支撑块上设置一个电池安装位。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述支撑件包括两根平行间隔设置的支撑条，所述支撑块固定设置于两根支撑条之间，所述支撑条的一端设有封板，且所述封板上设有至少一个吊耳。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述封板的正中设有引出孔，每块所述电池的中部均设有一个连接孔，所述连接孔内设有一根负极柱，相邻的电池之间通过负极柱串联。

另外，本发明还提出一种储能装置，包括保温箱和设置于保温箱一侧的电控柜，所述电控柜内设有用于对储能装置进行管理的电池管理系统，所述保温箱为如上任一项所述的保温箱。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明一种保温箱的立体透视图；

图2为图1中保温箱的纵切剖视图；

图3为图1中保温箱的横切剖视图；

图4为图1中保温箱的内部型腔结构示意图；

图5为图1中保温装置的结构示意图；

图6为图5中保温装置的纵向剖视示意图；

图7为图1中电池组的结构示意图；

图8为图7中电池组的纵向剖视示意图。

附图标记对应关系为：

1盖板100箱体11盖板外壁

111第一走线孔12第一保温板121第二走线孔

200电控柜2001电池管理系统

2第一侧板21第一侧板外壁22第二保温板

3第二侧板31第二侧板外壁32第三保温板

4第三侧板41第三侧板外壁42第四保温板

5第四侧板51第四侧板外壁52第五保温板

6底板61底板外壁611第三走线孔

62底板保温板621第四走线孔

7保温装置71上盖711第五走线孔

712第一安装孔72保温筒721保温筒体

722安装槽723电热丝

73底盖731第六走线孔732第二安装孔

8电池组81电池82螺杆

83螺母84电池安装架841电池安装位

842支撑条843串联接线孔844吊耳

85支撑块86绝缘环

9热电偶91第一热电偶92第二热电偶

10型腔101第一型腔模块102第二型腔模块

103单腔

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。

本发明实施例如下，请参见图1至图8所示的储能装置及其保温箱，保温箱为一个密闭的空腔，具体包括底板6以及底板6相对设置的盖板1，盖板1和底板6之间设有多块侧板，更为具体地，侧板包括第一侧板2、第二侧板3、第三侧板4和第四侧板5，其中，第一侧板2和第四侧板5相对设置，第二侧板3和第三侧板4相对设置，底板6、盖板1和侧板拼接成一个箱体100，底板6、盖板1和侧板内侧均设有保温板。箱体100的规格优选为长方体结构，长990mm，宽990mm，高1025mm，总体积约1立方米。对于保温板，更为具体地，包括第一保温板12、第二保温板22、第三保温板32、第四保温板42、第五保温板52和第六保温板62，第一保温板12设置于所述盖板外壁11的内侧，第二保温板22设置于第一侧板外壁21的内侧，第三保温板32设置于第二侧板外壁31的内侧，第四保温板42设置于第三侧板外壁41的内侧，第五保温板52设置于第四侧板外壁51的内侧，第六保温板62设置于底板外壁61的内侧。需要说明的是，保温板可以只设置一层，也可以设置多层，使用时可根据保温箱总功率进行设置，但当总保温板的厚度超过50mm时，则需设置多层保温板。此外，箱体100内还设置多个保温装置7，每个保温装置7均包括保温筒72和设置于所述保温筒72内的电池组8。上述结构的保温箱，与现有结构的保温箱相比，具有升温速度快，温度均匀性好，低功耗，拆卸维护方便，稳定性好的优点。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，对于保温板的材质，优选为岩棉、硅酸铝纤维或多晶莫来石纤维。此外，如图3和图4所示，箱体100内还设有型腔10，型腔10上还设有多个均匀间隔设置的单腔103，每个单腔103的中心线呈平行状，并且，每个单腔103贯穿于型腔10的上下两端设置，每个单腔103内设置一个保温装置7。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图4所示，对于保温箱的型腔结构，更进一步地，型腔10至少包括第一型腔模块101和第二型腔模块102，第一型腔模块101和第二型腔模块102配合使用，第一型腔模块101上设有多个单腔103的部分结构，第二型腔模块102上也设有多个单腔103的部分结构，当第一型腔模块101和第二开腔模块结合在一起时，在其拼接处形成多个用于放置保温筒体721的单腔103。此设置方式，将整个内部型腔10分模块进行拼接，方便模块化生产和组装，有利于降低生产成本和制造难度，提高生产效率。更为具体地，第一型腔模块101设置多个半圆弧状凹槽，第二型腔模块102上也设有多个结构一致的半圆弧状凹槽。在其它实施例中，凹槽的形状还可以为其它形状，如方形或正多边形等，即单腔103的横截面形状除了圆形外，还可以为方形，以及其它正多边形等。

第一型腔模块101和第二型腔模块102之间可通过螺栓连接，也可通过焊接，还可通过其它任何可能的连接方式把第一型腔模块101和第二型腔模块102固定在一起。在其它实施例中，型腔10也可以为整体式结构，生产过程中，先加工整体式的型腔结构，再在型腔结构上分别加工多个单腔103。而对于型腔10的材质，优选包括al2o3、sio2和fe2o3，且al2o3质量分数为52％，al2o3和sio2的质量分数不低于99％。通过采取多个单腔103的型腔结构，多个单腔103内部单独加热可保证保温箱整体加热速度达30℃/min，并实现保温箱加热能力和整体温度场的均匀性，保温箱内部最高工作温度600℃，且工作过程中温差小于10℃。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图5和图6所示，保温装置7设置于型腔10的单腔103内，每个单腔103内设置一个保温装置7，保温装置7的保温筒72包括保温筒体721和设置于保温筒体721上的上盖71，并且，上盖71和/或底盖73可拆卸地固定设置于保温筒体721的上端和/或下端，对于上盖71与保温筒体721之间的配合方式，可以为扣接，也可以螺接，还可以为任何可能的连接方式。对于保温筒体721的材质，优选为多晶莫来石纤维，以实现一定程度的单串保温和局部隔热，有利于提高内腔整体的温度均匀性。此外，需要说明的是，为保证保温装置7的通用性，提高其互换效率，每个单腔103的结构、规格和尺寸完全一致，每个保温装置7的结构、规格和尺寸也完全一致。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图6所示，保温筒体721的内壁上还设有安装槽722，安装槽722内设有电热丝723，安装槽722优选为螺旋型安装槽722，即电热丝723为一根螺旋型电热丝，电热丝723通电后，可对保温筒72内进行均匀加温。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图5和图6所示，保温筒体721还包括底盖73，上盖71上和底盖73上还设有用于安装热电偶9的第一安装孔712和第二安装孔732，同时，上盖71上和底盖73上还设有用于接线的走线孔。更为具体地，热电偶9包括第一热电偶91和第二热电偶92，第一热电偶91设置于第二安装孔732内，第二热电偶92设置于第一安装孔712内，第一热电偶91用于对保温筒体721内的温度进行控制和调节，而第二热电偶92用于对保温筒体721内的温度进行监测和预警，当温度高于或低于预定范围值时，及时预警。需要说明的是，每个保温装置7上均设有上下两个热电偶9，当单腔103的数量为n×n个时，共需2n²个热电偶9。通过第一热电偶91和第二热电偶92及时控制和监测单腔103内的温度，可保证单腔103内温度偏差不大于5℃。且热电偶9与电池管理系统(bms)2001进行连接，实现整体温度场的控制，工作过程中，保温箱内的整体温差小于10℃。

对于走线孔，如图2和图6所示，设置于上盖71上的走线孔包括第一走线孔111、第二走线孔121及第五走线孔711等，第一走线孔111、第二走线孔121及第五走线孔711还穿过了箱体100的盖板1。同时，设置于底盖73上的走线孔包括第三走线孔611、第四走线孔621和第六走线孔731等，第三走线孔611、第四走线孔621和第六走线孔731还穿过箱体100的底板6。箱体100内的电池组8通过相应的走线孔与储能装置的电控柜200电连接，并最终汇总到电控柜200的电池管理系统2001，以便电池管理系统2001对保温箱内的温度进行控制。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图7和图8所示，电池组8还包括电池安装架84，电池安装架84包括一根或多根竖直设置的支撑条842，支撑条842上设置多个规格一致的电池安装位841，更为具体地，支撑条842的数量优选为两根，两根支撑条842平行设置，支撑条842的材质优选为不锈钢，多个电池安装位841固定设置于两根支撑条842之间，并且，多个电池安装位841的中心线在一条直线上，且多个电池安装位841之间等距安装。此外，电池安装架84的一端设有封板，即图中所示的上端顶部，还设有至少一个吊耳844。需要说明的是，为方便搬移、拆卸和吊装电池安装架84，吊耳844的数量优选为两个，两个吊耳844相对设置，并且，吊耳844的材质优选为不锈钢。

如图7和图8所示，封板上除了设置吊耳844外，还可在封板的正中设置引出孔，引出孔优选为圆形，其直径不大于10mm，电池安装架84上最上面一块电池81的负极柱可从引出孔内引出。同样，每块电池81的中部也设有一个连接孔，每个连接孔内设置一根负极柱，上下两块相邻的电池81，通过负极柱进行串联。需要说明的是，在其它实施例中，电池81除通过负极柱连接外，还可以通过其它高温导线进行连接。连接孔优选为螺孔，负极柱则优选为导电型螺杆82，螺孔内还设有固定设置的螺母83，螺母83的部分置于螺孔内，而螺杆82的下部则旋设于螺母83当中。各电池81串联成组后，再通过引线引至箱体100外部，实现各保温装置7之间的串联或并联连接，具体连接方式可根据需要设置。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，对于电池组8，如图7和图8所示，还包括多块串联或并联设置的电池81，为防止电池81与电池安装架84之间的导电接触，每一个电池安装位841上设置一个绝缘环86，电池81设置于绝缘环86内。电池81的横截面形状优选为圆形或正多边形，如正方形等，绝缘环86的形状可与电池81的形状一致，单腔103的形状也可进一步与电池81的形状一致。更为具体地，电池安装位841包括设置于两根支撑条842之间的起绝缘作用的支撑块85，支撑块85具体可卡接/铆接于支撑条842之间，绝缘环86可移动地设置于支撑块85上，支撑条842的材质优选为不锈钢，支撑块85的材质优选为硅酸铝纤维，而对于绝缘环86的厚度，壁厚不大于10mm，而材质优选为硅酸铝纤维。需要说明的是，绝缘环86优选设置成可移动的，装配时，可把电池81放入绝缘环86内后，再把绝缘环86整体放入电池安装位841上的支撑块85上。此外，每块支撑块85的正中还设有串联接线孔843，串联接线孔843为预留给电池81间螺杆82和螺母83实现上下电池81串联的孔洞。

使用过程中，当某一单腔103内的电池组8出现故障时，可进行单独停机检查和维护，并不影响其它腔内电池组8的正常运行，因此，有效提高了整个保温箱电池组8的可靠性，降低了维护成本。

另一方面，本发明还提出一种储能装置，包括保温箱或保温箱型腔结构，保温箱优选为如上所述的保温箱，保温箱型腔结构为如上所述的型腔结构。此结构的储能装置，相应地，具有升温速度快，温度均匀性好，低功耗，拆卸维护方便，稳定性好的优点。

如图1所示，储能装置还包括设置于保温箱一侧的电控柜200，电控柜200的规格优选为长方体结构，长400mm，宽300mm，高500mm。电控柜200上或电控柜200内，还设有用于对储能装置进行管理的电池管理系统2001。电池管理系统2001还包括温度控制系统，工作时，电池管理系统2001通过对温度控制系统采集的温度信号汇总和比较，对低于预定温度的单腔103内的电热丝723进行增大输出功率控制，对于高于目标温度的单腔103内电热丝723进行减小功率输出控制或者进行零功率输出控制，以实现保温箱整体温度场均匀。此外，电池管理系统2001还可通过对温度控制系统采集的温度信号进行汇总和比较，还可以监测保温箱内的整体温度，以找到局部温度最低点和最高点，并进行低温下加热控制和超高温下报警控制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。