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浸没式液冷储能Pack箱体结构设计要点

储能浸没式液冷技术是一种先进的电池冷却方法，利用液体的高效导热特性，实现了对电池的快速、直接和充分冷却，确保了电池在安全和高效的环境中运行。其基本原理是将储能电池完全浸没在一种绝缘、无毒且具有散热能力的液体中。这种技术通过液体直接与电池接触进行热交换，从而快速吸收电池在充放电过程中产生的热量，并将其带到外部循环系统中进行冷却。

单项浸没式液冷储能系统原理示意图

浸没式液冷储能Pack箱作为电池包的承载和保障电芯在合适的环境中工作的关键部件，主要承担电池包及冷却液承载、安全防护、传导换热等功能。因此在箱体结构设计中需要综合考虑密闭性、冷却效率、安全性、材料选择及加工工艺等多个方面，以确保系统的高效、安全和可靠运行。而箱体结构设计是整个液冷系统的基础。

一、均匀受载

浸没式液冷储能Pack下箱体由底板与侧板构成，底板作为基础支撑，而侧板则固定在底板的四周，共同构成箱体的主体框架。箱体的尺寸综合考虑液冷系统的整体需求和荷载情况进行调整，在较大尺寸箱体的设计中可以合理设置内部隔板或制程结构，将大空间划分成多个小空间，通过增加受力面积，提高均匀受载力。而内部结构上可以通过增加支撑肋、加强筋来提高局部的承载能力，还可以在箱体内部设置均载结构以平衡各个角落的负载。

同时，为降低塑性变形对均匀受载性的影响，可以将高低不同的加工面设计为同一平面，这样可以减少机床调整次数，避免高度差导致的变形；还可以通过增加箱体的宽度或高度来分散负载，减少变形。

此外，液冷流道与箱体底板的一体化设计，通过搅拌摩擦焊或激光焊完成拼接，这种设计能有效提高整体结构强度。

单项浸没式液冷储能Pack下箱体结构示意

二、换热设计

导热能力是浸没式液冷储能技术中的重要环节，设计目标是确保电池在高温环境下能够有效散热，从而保持其性能和安全性。

箱体的材料应具有高导热性能，常用的材料有铝合金、铜、铝基复合材料。箱体设计还需要考虑环境温度变化的影响，适当厚度的保温层，能够保证箱体内部温度在一个较恒定的范围内，进而提升系统的整体效率。

箱体的结构设计直接影响其导热能力，合理的流道布置，确保液体在箱体内部顺畅流动，并最大限度地增加接触面积，是提升箱体导热能力的主要策略。箱体内部可以设置多个流道，以增加冷却液循环路径，从而提高散热效果。

方案一全浸没+单项+板换

方案二全浸没+单项+箱换

液冷系统包括冷却介质、导热结构、液冷管路和支撑结构。

方案一中，可选择同种或不同种的冷却液分别充入液冷板流道腔与箱体空腔，两个腔体均密封且互不连通。箱体空腔中，冷却液将电池模组浸没，充分接触，冷却不流动，利用液体的导热性好的特点吸收电池表面的热量，降低温升。液冷板中，冷却液在进水集管内分成多个流道并行进入冷板，然后在出水集管内汇合流出，主要负责将热量带出，实现散热。

方案二中，温度低的冷却液从下面或侧面流进，温度高的从上面流出，冷却液在电池包内循环流动，这样能够有效均匀地分配热量，提高整体的冷却效率，保持电芯或电池包温度的一致性。

为了进一步提高冷却效果，可以采取多种优化措施，如优化液体流量和循环方式，选择高热容量的冷却液，以及改进液体的温度分布。这些措施能够减少热量的积聚和能量损失，确保电池在高效冷却状态下运行。

三、密封设计

对于液冷pack箱来说，通过采用先进的密封材料和结构进行全密封设计，密封设计不仅要考虑气密性，还需考虑液体介质的密封，确保电池单元在各个方向上均无泄漏。

设计应根据具体应用需求选择合适的密封形式和形状，还要考虑密封件的泄漏自由度、耐磨性、介质和温度兼容性、低摩擦等因素，并根据详细的规格选择合适的密封件类型和材料。

另外，焊接工艺的选择对密封性能影响也很大，对于不同的材料和厚度，选择合适的焊接方法能有效提升焊缝质量，以保证系统的整体强度和密封性。