[发明专利]电池组喷射冷却

说明书

根据一个实施例，电池模块包括输出连接器、耦合到输出连接器的若干电池单元、以及若干喷嘴和喷射冷却回路和系统。电池单元被配置为经由输出连接器向负载提供电池能量，并且被配置为经由输出连接器从外部电源汲取电力以对电池单元充电。喷嘴被配置为将冷却剂喷射在电池单元上以将由电池单元生成的热量传递到喷射的冷却剂。

技术领域

本公开的实施例一般涉及冷却电池组的备用热管理系统。更具体地，本公开的实施例涉及一种在电池单元放电和/或充电时将冷却剂喷射在电池组中的单元上的系统。

背景技术

锂离子电池通常用于车辆行业，例如电动车辆(EV)和插电式混合动力车辆。用于电动车辆的锂离子电池组针对车辆特定的要求和用途而设计。然而，锂离子电池作为替代UPS系统和铅酸电池的能量存储单元也正对于IT设备和数据中心变得流行，并且吸引了来自行业的许多关注。

计算机服务器的大型集群可以被保持在专用设施中，通常在机架外壳中。服务器可以用于支持数据中心行业。使用电池备用单元(BBU)代替传统的解决方案，诸如基于铅酸的不间断电源(UPS)系统，已经变得越来越普及。BBU在数据中心空间中的新角色的一个结果是BBU从集中式电池室重新定位到数据中心IT机房。一般基于服务器(而不是电池)的规范和要求管理和操作数据中心中的热环境(例如，温度)，或者热环境可以不是针对BBU被优化的，因此可以不是针对BBU使用被优化的。

相反，在BBU的情况下，电池仅在需要备用电力时(例如，存在对数据中心的断电)才提供电力。当不再需要备用电力时(例如，电网电力恢复到数据中心)，BBU被再充电。因此，BBU应用中唯一的问题是，热管理或冷却将仅在有限的时间期间是激活的：例如在断电期间放电和在电力恢复之后充电。因此，需要一种电池热管理系统，其在电池充电和放电期间自激活以便确保电池不会过热。

此外，自激活热管理系统应当足够快以避免热过冲，热过冲会负面地影响电池性能和电池寿命，并且优化的设计应当使所有单元均匀地冷却。然而，这些系统可以不会均匀地冷却电池单元，这可能导致至少一些热过冲。因此，需要一种自激活热管理系统，其均匀地冷却电池以便维持电池性能。

发明内容

本公开的一个方面提供了一种电池模块，电池模块包括输出连接器；耦合到输出连接器的多个电池单元，其中电池单元被配置为经由输出连接器向负载提供电池能量，并且被配置为从外部电源汲取电力以经由输出连接器对电池单元充电；以及多个喷嘴，多个喷嘴被配置为将冷却剂喷射在多个电池单元上，以将由电池单元生成的热传递到所喷射的冷却剂。

本公开的另一个方面提供了一种电池备用单元(BBU)，BBU包括一组一个或多个电池模块，其中每个电池模块包括：输出连接器，耦合到输出连接器的多个电池单元，其中电池单元被配置为经由输出连接器向负载提供电池能量，以及被配置为从外部电源汲取电力以经由连接器对电池单元充电，以及多个喷嘴，多个喷嘴被配置为将冷却剂喷射在多个电池单元上，以将由电池单元生成的热传递到喷射的冷却剂。

本公开的另一个方面提供了一种电子机架，电子机架包括被布置为堆叠的多个服务器刀片，每个服务器刀片包括提供数据处理服务的一个或多个服务器；电源，电源耦合到服务器刀片以提供电力以操作服务器；以及电池备用单元(BBU)，BBU耦合到刀片服务器以当电源无法提供电力时向刀片服务器提供备用电力，其中BBU包括至少一个电池模块，其中每个电池模块包括：多个电池单元，BBU从多个电池单元汲取电池能量以提供备用电力，以及多个喷嘴，多个喷嘴被配置为将冷却剂喷射在多个电池单元上。

根据本公开，通过利用喷射冷却而自激活热管理系统，使得散热足够快而避免热过冲负面地影响电池性能和电池寿命；通过均匀地喷射冷却剂，覆盖所有电池单元的多个表面，实现均匀冷却，进一步地维持电池性能，从而优于诸如空气冷却的传统冷却方法。

附图说明