全域液冷并联式恒温温控系统及控制方法、储能工商柜与流程

专利2025-06-21  34


本发明涉及电池储能,更具体地,涉及一种全域液冷并联式恒温温控系统,还涉及一种全域液冷并联式恒温控制方法,以及一种储能工商柜。


背景技术:

1、储能柜主要包括电池簇、变流器和高压箱等部件,各部件在工作时会产生热量,其电池簇采用液冷的方式进行散热降温,而变流器和高压箱通常采用风冷的方式进行散热,高压箱和电池簇共同放置在密闭的电池仓内;风冷变流器则放在变流器舱内,使用风扇向外界进行散热,参照图2所示。

2、风冷的散热方式的工作上限较低,随着环境温度的升高,尤其是在炎热的夏季时,风冷的散热效率会明显降低,导致变流器无法正常工作,导致工作效率降低,储能柜的经济效益也将明显降低。当遇到恶劣的极端炎热天气时,变流器甚至会直接停机,设备无法工作,会造成重大的损失。

3、高压箱内部的元件在工作状态下也会一直发热,目前的储能柜当中,高压箱和电池组布置在同一个电池舱当中,且由于电池组的防护要求,该空间是密封保温的,因此不利于高压箱的散热。尽管电池组是使用冷却液进行散热,能够带走电池舱的一定热量,但有一小部分是通过辐射散热的方式向电池舱内进行散热,尤其在外环境温度过高的情况下,叠加电池组的辐射散热及高压箱功率元件的发热,使得高压箱内部的温度超过其工作温度,导致其内部关键元器件由于温度过高而失效,而影响整个系统的运行稳定性。

4、另外,目前的储能柜设备的热管理架构基本以电池组液冷其它元器件风冷的方式为主,散热的功率上限较低,使得整个系统对于大安时电芯的适应性也较差。例如,在使用普通的280ah电芯时,其变流器和高压箱的发热功率较小,可以通过自然对流和风扇来散出热量;而当电芯从从280ah往314ah升级时,由于整个系统的电流增大,功能部件的发热功率会比原先大的多,整个系统的散热效率将受到较大的压力。尤其是当整个系统处于高温工况时,自然对流和风扇散出的热量极其有限,从使得整个系统的温度会一直升高,对储能的安全性能有重大影响。

5、因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。


技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种全域液冷并联式恒温温控系统,具有良好的换热效率,能够提高整个系统的安全性、稳定性,能够适应高温工况。

2、为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种全域液冷并联式恒温温控系统,其特征在于,包括液冷机组、电池簇、液冷变流器、水风换热器和冷却管路,所述电池簇、液冷变流器和水风换热器通过冷却管路串联于液冷机组的出口端和进口端之间;还包括设备舱、高压箱和风扇,所述高压箱、风扇和水风换热器均位于设备舱内,所述风扇用于在高压箱与水风换热器之间形成空气流通。

3、本发明进一步设置为,所述液冷变流器位于所述设备舱内,所述设备舱为密闭隔热结构。

4、本发明进一步设置为,还包括电池舱,所述电池簇设于电池舱内,所述电池簇包括若干电池组,各电池组相互并联于所述冷却管路。

5、本发明进一步设置为,还包括直通管路一,所述直通管路一的两端分别连通所述水风换热器的进口端和出口端,所述直通管路一与所述水风换热器相互并联,所述直通管路一内安装有紊流件一。

6、本发明进一步设置为,还包括温度传感器一和温度传感器二,所述温度传感器一安装于所述水风换热器的出口端,用于检测所述水风换热器的冷却液输出温度;所述温度传感器二安装于所述液冷机组的进口端,用于检测所述液冷机组的冷却液回流温度。

7、本发明进一步设置为,所述电池簇、液冷变流器和水风换热器,所述液冷变流器位于电池簇的下游位置,所述水风换热器位于液冷变流器的下游位置。

8、本发明进一步设置为,还包括直通管路二,所述直通管路二与所述液冷变流器并联,所述直通管路二内安装有紊流件二。

9、本发明还提供一种全域液冷并联式恒温控制方法,采用如上述的全域液冷并联式恒温温控系统,所述控制方法包括:

10、冷却液从液冷机组出口端输出,沿冷却管路依次流经电池簇,液冷变流器,直通管路二及其紊流件二,冷却液先与电池簇和液冷变流器换热;

11、而后,冷却液分为两股,第一股冷却液流经水风换热器,与水风换热器换热,通过温度传感器一检测冷却液从水风换热器的输出温度;第二股冷却液流经直通管路一,受到直通管路一内紊流件一的作用形成紊流;

12、而后,两股冷却液在冷却管路汇流,在第二股冷却液的紊流作用下,两股冷却液相互混合,混合后的冷却液沿冷却管路回流至液冷机组进口端,通过温度传感器二检测冷却液回流至液冷机组的温度;

13、通过风扇的作用在水风换热器与高压箱之间形成空气流通,实现风换热器与高压箱换热。

14、本发明进一步设置为,当温度传感器的温度不高于设定值,且温度传感器与温度传感器的差值绝对值超过设定值后,风扇转速逐渐增加至最大;当温度传感器的温度高于设定值后,风扇的转速逐渐降低,直至温度传感器的温度低于设定值;当温度传感器的温度不高于设定值,且温度传感器与温度传感器的差值绝对值不超过设定值时,风扇维持其原本的转速不变。

15、本实施例公开一种储能工商柜,包括如上述的全域液冷并联式恒温温控系统,整个储能系统当中的部件均能够实现液冷降温,提升换热效率,避免大功率以及外界温度升高造成的影响,有效提升了高温下系统的安全性和稳定性。

16、综上所述,本发明具有以下有益效果:

17、本发明中,电池簇和变流器能够与冷却液直接换热,通过低温冷却液带走热量,实现液冷散热降温,减小环境温度对于部件的散热影响,大幅提高整个系统的工作温度范围,使得整个系统在极高的工作温度下能够正常工作。另外,由于整个系统的恒温架构设计,使其工作功率可以以额定功率的1.1倍正常运行,使得系统的安全性,稳定性以及经济性大幅提升。

18、通过将液冷变流器和高压箱共同放置在同一设备舱当中,并在设备舱内设置水风换热器和风扇,通过风扇能够实现水风换热器与高压箱之间换热,高压箱能够间接与冷却液换热,进而降低设备舱内的温度,处于大致恒温的状态,避免外接环境温度过高而影响高压箱及设备舱的散热效率,能够有效提升高温状态下的散热效率,提高安全性和稳定性。



技术特征:

1.一种全域液冷并联式恒温温控系统,其特征在于,包括液冷机组(1)、电池簇(4)、液冷变流器(6)、水风换热器(8)和冷却管路(2),所述电池簇(4)、液冷变流器(6)和水风换热器(8)通过冷却管路(2)串联于液冷机组(1)的出口端(101)和进口端(102)之间;还包括设备舱(5)、高压箱(7)和风扇(9),所述高压箱(7)、风扇(9)和水风换热器(8)均位于设备舱(5)内,所述风扇用于在高压箱(7)与水风换热器(8)之间形成空气流通。

2.根据权利要求1所述的一种全域液冷并联式恒温温控系统,其特征在于,所述液冷变流器(6)位于所述设备舱(5)内,所述设备舱(5)为密闭隔热结构。

3.根据权利要求2所述的一种全域液冷并联式恒温温控系统,其特征在于,还包括电池舱(3),所述电池簇(4)设于电池舱(3)内,所述电池簇(4)包括若干电池组(41),各电池组(41)相互并联于所述冷却管路(2)。

4.根据权利要求1所述的一种全域液冷并联式恒温温控系统,其特征在于,还包括直通管路一(12),所述直通管路一(12)的两端分别连通所述水风换热器(8)的进口端(802)和出口端(801),所述直通管路一(12)与所述水风换热器(8)相互并联,所述直通管路一(12)内安装有紊流件一(13)。

5.根据权利要求4所述的一种全域液冷并联式恒温温控系统,其特征在于,还包括温度传感器一(10)和温度传感器二(11),所述温度传感器一(10)安装于所述水风换热器(8)的出口端(801),用于检测所述水风换热器(8)的冷却液输出温度;所述温度传感器二(11)安装于所述液冷机组(1)的进口端(102),用于检测所述液冷机组(1)的冷却液回流温度。

6.根据权利要求1所述的一种全域液冷并联式恒温温控系统,其特征在于,所述电池簇(4)、液冷变流器(6)和水风换热器(8),所述液冷变流器(6)位于电池簇(4)的下游位置,所述水风换热器(8)位于液冷变流器(6)的下游位置。

7.根据权利要求1所述的一种全域液冷并联式恒温温控系统,其特征在于,还包括直通管路二(14),所述直通管路二(14)与所述液冷变流器(6)并联,所述直通管路二(14)内安装有紊流件二(15)。

8.一种储能工商柜,其特征在于,包括如权利要求1-7任一项所述的全域液冷并联式恒温温控系统。

9.一种全域液冷并联式恒温控制方法,其特征在于,采用如权利要求1-7任一项所述的全域液冷并联式恒温温控系统,所述控制方法包括:

10.根据权利要求9所述的一种全域液冷并联式恒温控制方法,其特征在于,当温度传感器(11)的温度不高于设定值,且温度传感器(10)与温度传感器(11)的差值绝对值超过设定值后,风扇(9)转速逐渐增加至最大;当温度传感器(11)的温度高于设定值后,风扇(9)的转速逐渐降低,直至温度传感器(11)的温度低于设定值;当温度传感器(11)的温度不高于设定值,且温度传感器(10)与温度传感器(11)的差值绝对值不超过设定值时,风扇(9)维持其原本的转速不变。


技术总结
本发明公开一种全域液冷并联式恒温温控系统及控制方法、储能工商柜,包括液冷机组、电池簇、液冷变流器、水风换热器和冷却管路,所述电池簇、液冷变流器和水风换热器通过冷却管路串联于液冷机组的出口端和进口端之间;还包括设备舱、高压箱和风扇,所述高压箱、风扇和水风换热器均位于设备舱内,所述风扇用于在高压箱与水风换热器之间形成空气流通。本发明解决储能柜设备在高温工况下的安全性,稳定性,经济性和后续可扩展性等问题。

技术研发人员:吕庆林,徐牧野,邬若愚
受保护的技术使用者:浙江德升新能源科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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