1.本發(fā)明屬于大功率電氣設(shè)備冷卻技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

2.為響應(yīng)國(guó)家的“3060雙碳目標(biāo)”，儲(chǔ)能行業(yè)將會(huì)迎來(lái)快速的發(fā)展需求，而市場(chǎng)對(duì)儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的要求也將越來(lái)越高。儲(chǔ)能電池系統(tǒng)普遍存在電池容量和功率大，內(nèi)部電池產(chǎn)熱和溫度分布不均勻，散熱要求高等問(wèn)題，而常規(guī)儲(chǔ)能系統(tǒng)大多數(shù)采用風(fēng)冷散熱系統(tǒng)，存在功耗高，壽命短，溫差大等不利于設(shè)備運(yùn)行和保存等問(wèn)題，相較于風(fēng)冷的液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)，其高能量密度、低功耗、高效熱管理帶來(lái)的低溫差、雙層阻燃防爆設(shè)計(jì)的高安全性、標(biāo)準(zhǔn)模塊化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、智能云監(jiān)控等系統(tǒng)設(shè)計(jì)方向和理念，勢(shì)必將成為儲(chǔ)能行業(yè)的標(biāo)桿。

3.現(xiàn)有技術(shù)中，已投運(yùn)的集中式儲(chǔ)能電站均采用風(fēng)冷型換熱方式，存在電池?fù)Q熱不均、電芯溫度波動(dòng)及差異較大、冷卻效率偏低的問(wèn)題；此外，為了滿足儲(chǔ)能容量的發(fā)展需求，現(xiàn)有儲(chǔ)能電站均以電池組的模塊化設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)擴(kuò)建端口的預(yù)留；考慮電池簇的模塊化設(shè)計(jì)需求，同時(shí)滿足儲(chǔ)能電池簇的操作和維護(hù)需求，冷卻系統(tǒng)通常需要布置在被冷卻器件的附近，且與被冷卻器件進(jìn)行綜合模塊化設(shè)計(jì)；再加上建設(shè)用地有限，因此，要求冷卻系統(tǒng)的空間利用率高。冷卻系統(tǒng)在儲(chǔ)能電池簇中進(jìn)行布置時(shí)，為了便于控制、維護(hù)以及管路的布置，冷卻裝置集中布置在電池簇的一端。根據(jù)電池簇設(shè)計(jì)方案，冷卻裝置的布置位置固定且外形尺寸受限于電池簇的尺寸；同時(shí)，冷卻裝置與電池簇液冷系統(tǒng)的接口需要靠近電池簇側(cè)設(shè)計(jì)；另外，在集裝箱內(nèi)，同時(shí)布置電池簇、電池簇控制系統(tǒng)和冷卻裝置，這些設(shè)備均要以集裝箱的內(nèi)部尺寸為固定的封閉面限制；結(jié)合冷卻裝置自身運(yùn)行需求，冷卻裝置的風(fēng)機(jī)需要進(jìn)風(fēng)、出風(fēng)，因此集裝箱上需要預(yù)留必須的通風(fēng)孔，布置時(shí)風(fēng)機(jī)必須朝向通風(fēng)孔。由于儲(chǔ)能電站環(huán)境通常位置偏僻，且設(shè)備處于露天室外環(huán)境中。由于散熱需要，如采用風(fēng)機(jī)、冷卻塔等，設(shè)備需要設(shè)置通風(fēng)口，即使放置在集裝箱內(nèi)也無(wú)法做到同室內(nèi)的密封防護(hù)條件。因此對(duì)設(shè)備的防風(fēng)、防塵、防雷和防蟲(chóng)能力都有一定的要求。一方面系統(tǒng)在零部件選型時(shí)綜合考慮了防護(hù)等級(jí)，一些重點(diǎn)零部件的ip防護(hù)等級(jí)根據(jù)使用環(huán)境確定。冷卻裝置必要的通風(fēng)口處設(shè)置有網(wǎng)罩。另外，系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的各個(gè)接口、開(kāi)洞處進(jìn)行了封堵，防止蚊蟲(chóng)等進(jìn)入。

4.因此，需要根據(jù)儲(chǔ)能電池模塊化設(shè)計(jì)的需求，開(kāi)發(fā)出一款配套的儲(chǔ)能冷卻系統(tǒng)，并通過(guò)控制聯(lián)動(dòng)，保證電池工作溫度在合理范圍內(nèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)及控制方法，實(shí)現(xiàn)多種控制邏輯，為電池簇提供在溫度限制范圍內(nèi)的冷卻水，實(shí)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)的恒溫可控。

6.本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。

7.一種模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)為分布式儲(chǔ)能電池艙內(nèi)的所有電池簇制冷，使用冷卻水帶走模塊化儲(chǔ)能電池的熱量。

8.所述冷卻系統(tǒng)采用柜內(nèi)布置，冷卻系統(tǒng)柜布置在電池簇的一端，冷卻系統(tǒng)柜與電池簇液冷系統(tǒng)通過(guò)冷卻供水管路和冷卻回水管路連接；

9.冷卻系統(tǒng)柜內(nèi)部布置有：電柜；電柜，用于為冷卻系統(tǒng)提供工作電源；還用于控制和保護(hù)水泵、加熱器、壓縮機(jī)、膨脹閥、風(fēng)機(jī)，閥門(mén)；還用于根據(jù)溫度儀表、壓力儀表和流量?jī)x表采集的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；

10.電柜的控制方式包括：遠(yuǎn)程控制和就地控制；其中，就地控制的控制邏輯包括：自動(dòng)模式、強(qiáng)制制冷模式、強(qiáng)制加熱模式、待機(jī)模式、停機(jī)模式、手動(dòng)控制模式；

11.待機(jī)模式下，電柜根據(jù)電池簇狀態(tài)信號(hào)開(kāi)啟冷卻系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)模式；在自動(dòng)模式下，電柜根據(jù)冷卻水供水溫度信號(hào)控制冷卻系統(tǒng)進(jìn)入制冷循環(huán)或加熱循環(huán)，使得在冷卻水供水溫度設(shè)定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)冷卻水供水溫度，實(shí)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)的制冷量等于電池簇發(fā)熱量與制冷機(jī)組自發(fā)熱量之和；其中，電池簇狀態(tài)信號(hào)包括：電池簇的電芯溫度和電池簇的投切信號(hào)。

12.冷卻系統(tǒng)柜內(nèi)部布置的設(shè)備包括：高位水箱，壓縮機(jī)，板式換熱器，過(guò)濾器，壓力變送器，溫度變送器，蝶閥，水泵，球閥，加熱器，電動(dòng)三通閥，冷凝器，風(fēng)機(jī)，電動(dòng)球閥；

13.冷卻系統(tǒng)柜外部還布置有自然散熱盤(pán)管，溫濕度變送器；

14.電柜內(nèi)部布置有：plc，電源，控制模塊，電子膨脹閥控制器，斷路器，繼電器，接觸器，信號(hào)模塊，輸入模塊和輸出模塊。

15.冷卻系統(tǒng)的制冷循環(huán)包括：壓縮機(jī)制冷循環(huán)和自然風(fēng)冷循環(huán)；

16.電柜根據(jù)環(huán)境溫度，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)制冷循環(huán)和自然風(fēng)冷循環(huán)之間的切換；其中，當(dāng)環(huán)境溫度不小于-12℃時(shí)，采用壓縮機(jī)制冷循環(huán)；當(dāng)環(huán)境溫度小于-12℃時(shí)，采用自然風(fēng)冷循環(huán)。

17.強(qiáng)制制冷模式下，冷卻水供水溫度不低于10℃；否則，進(jìn)入停機(jī)模式。

18.強(qiáng)制加熱模式下，冷卻水供水溫度不高于50℃；否則，進(jìn)入停機(jī)模式。

19.冷卻系統(tǒng)柜與電池簇集中布置在集裝箱內(nèi)，冷卻系統(tǒng)柜內(nèi)的風(fēng)機(jī)朝向集裝箱上預(yù)留的通風(fēng)孔；

20.冷卻系統(tǒng)柜與電池簇液冷系統(tǒng)的冷卻供水管路和冷卻回水管路均靠近電池簇側(cè)；

21.冷卻系統(tǒng)柜上風(fēng)機(jī)孔設(shè)置有網(wǎng)罩；冷卻系統(tǒng)柜的冷卻供水管路和冷卻回水管路出均設(shè)有封堵。

22.一種模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)的控制方法，包括：

23.步驟1，水泵通電運(yùn)行，冷卻系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)模式；待機(jī)模式下進(jìn)行冷卻水供水溫度預(yù)調(diào)節(jié)；

24.步驟2，采集電池簇狀態(tài)信號(hào)和冷卻水供水溫度信號(hào)；其中，電池簇狀態(tài)信號(hào)包括：電池簇的電芯溫度和電池簇的投切信號(hào)；

25.步驟3，電柜根據(jù)電池簇的電芯溫度，控制冷卻系統(tǒng)進(jìn)入制冷循環(huán)或加熱循環(huán)；

26.步驟4，當(dāng)冷卻系統(tǒng)進(jìn)入制冷循環(huán)時(shí)，根據(jù)電池簇的投切信號(hào)和電池簇發(fā)熱量的設(shè)計(jì)峰值，確定電池簇發(fā)熱量；在冷卻水供水溫度設(shè)定范圍內(nèi)由電柜調(diào)節(jié)冷卻水供水溫度，使得冷卻系統(tǒng)的制冷量等于電池簇發(fā)熱量與制冷機(jī)組自發(fā)熱量之和；其中，冷卻水供水溫度

設(shè)定范圍以電池簇的電芯溫度的設(shè)計(jì)最小值為下限，以電池簇的電芯溫度減去1℃為上限。

27.優(yōu)選地，步驟1中，水泵通電運(yùn)行后，采集冷卻水供水溫度；當(dāng)冷卻水供水溫度不高于14.5℃時(shí)，冷卻系統(tǒng)進(jìn)入加熱循環(huán)，當(dāng)冷卻水供水溫度達(dá)到15.5℃時(shí)，加熱循環(huán)停止；當(dāng)水溫不低于17.5℃時(shí)，冷卻系統(tǒng)進(jìn)入制冷循環(huán)，當(dāng)冷卻水供水溫度達(dá)到15.5℃時(shí)，制冷循環(huán)停止；

28.當(dāng)冷卻水供水溫度在14.5-15.5℃之間并保持不少于15min時(shí)，水溫預(yù)調(diào)節(jié)狀態(tài)停止。

29.優(yōu)選地，步驟2中，每間隔30s，由電池簇管理系統(tǒng)將采集到的電池簇的電芯溫度和電池簇的投切信號(hào)，發(fā)送給電柜；

30.其中，電池簇的電芯溫度包括：電芯最高溫度，電芯最低溫度和電芯平均溫度。

31.優(yōu)選地，步驟3包括：

32.步驟3.1，電柜接收到的電池簇的電芯平均溫度升高，當(dāng)電芯最高溫度不小于28℃且電芯最低溫度不小于26℃時(shí)，電柜控制冷卻系統(tǒng)的制冷循環(huán)開(kāi)啟；

33.步驟3.2，電柜接收到的電池簇的電芯平均溫度降低，當(dāng)電芯最低溫度小于18℃時(shí)，電柜發(fā)出報(bào)警；當(dāng)電芯最低溫度小于16℃時(shí)，電柜控制冷卻系統(tǒng)的加熱循環(huán)開(kāi)啟；

34.步驟3.3，電柜接收到的電池簇的電芯平均溫度保持不變時(shí)，冷卻系統(tǒng)保持在冷卻水供水溫度預(yù)調(diào)節(jié)狀態(tài)下。

35.優(yōu)選地，步驟4中，根據(jù)電池簇的投切信號(hào)確定電池簇投運(yùn)容量的占比，以如下關(guān)系式得到冷卻系統(tǒng)制冷量的目標(biāo)值：

36.qs＝αqb+qz37.式中，qs為冷卻系統(tǒng)制冷量的目標(biāo)值，α為電池簇投運(yùn)容量的占比，qb為電池簇發(fā)熱量的設(shè)計(jì)峰值，取值為36kw，qz為制冷機(jī)組自發(fā)熱量。

38.本發(fā)明的有益效果在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在高溫環(huán)境下，根據(jù)電池運(yùn)行狀態(tài)對(duì)電池所需制冷量，調(diào)整冷卻系統(tǒng)的制冷或加熱，以確保系統(tǒng)處于恒溫可控狀態(tài)。

39.有益效果包括：

40.1)本發(fā)明采用風(fēng)冷冷水機(jī)組作為二次散熱，采用板式換熱器作為散熱部件，被冷卻后的冷卻水的溫度取決于板式換熱器冷水側(cè)的進(jìn)水溫度，可保證在環(huán)境溫度較高的時(shí)候，仍然可以提供在需求溫度范圍內(nèi)的冷卻水達(dá)到散熱效果；

41.2)本系統(tǒng)可對(duì)冷卻水進(jìn)行精準(zhǔn)控溫，通過(guò)對(duì)環(huán)境溫度、濕度、冷卻水供回水溫度等的監(jiān)控和信息采集，可對(duì)元器件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制，及時(shí)調(diào)整冷卻水溫度，使冷卻水的溫度保持在合理的范圍內(nèi)；若冷卻水溫度如超過(guò)設(shè)定范圍，則系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警等信號(hào)，及時(shí)提醒工作人員進(jìn)行檢查、操作；

42.3)在制冷單元并聯(lián)有自然散熱盤(pán)管，在環(huán)境溫度較低的情況下，系統(tǒng)將自動(dòng)切換自然散熱盤(pán)管進(jìn)行制冷降溫；自然散熱盤(pán)管的設(shè)置不僅可以有效地利用環(huán)溫進(jìn)行降溫，節(jié)約用電，綠色環(huán)保，而且對(duì)系統(tǒng)的零部件可起到保護(hù)的效果；

43.4)為分布式儲(chǔ)能電池艙內(nèi)的所有電池簇制冷，其控制邏輯可通過(guò)采集設(shè)備中冷卻介質(zhì)和冷媒的溫度、壓力等信號(hào)，調(diào)整水泵、加熱器、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等部件的運(yùn)行狀態(tài)，以達(dá)到需要的制冷、制熱目標(biāo)，對(duì)液冷機(jī)組控制和保護(hù)。

附圖說(shuō)明

44.圖1是本發(fā)明一種模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)的右側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖；

45.圖2是本發(fā)明一種模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)的左側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖

46.圖1和圖2中的附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：

47.1-高位水箱

48.2-壓縮機(jī)

49.3-板式換熱器

50.4-過(guò)濾器

51.5-壓力變送器

52.6-溫度變送器

53.7-蝶閥

54.8-水泵

55.9-球閥

56.10-加熱器

57.11-電動(dòng)三通閥

58.12-冷凝器

59.13-風(fēng)機(jī)

60.圖3是本發(fā)明一種模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)的控制方法的步驟框圖。

具體實(shí)施方式

61.下面結(jié)合附圖對(duì)本技術(shù)作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本技術(shù)的保護(hù)范圍。

62.一種模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)為分布式儲(chǔ)能電池艙內(nèi)的所有電池簇制冷，使用冷卻水帶走模塊化儲(chǔ)能電池的熱量。

63.所述冷卻系統(tǒng)采用柜內(nèi)布置，冷卻系統(tǒng)柜布置在電池簇的一端，冷卻系統(tǒng)柜與電池簇液冷系統(tǒng)通過(guò)冷卻供水管路和冷卻回水管路連接。

64.如圖1和2，冷卻系統(tǒng)柜內(nèi)部布置有：電柜；電柜，用于為冷卻系統(tǒng)提供工作電源；還用于控制和保護(hù)水泵、加熱器、壓縮機(jī)、膨脹閥、風(fēng)機(jī)，閥門(mén)；還用于根據(jù)溫度儀表、壓力儀表和流量?jī)x表采集的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；

65.電柜的控制方式包括：遠(yuǎn)程控制和就地控制；就地控制下所有遠(yuǎn)程控制失效，僅接收遠(yuǎn)程控制指令但不執(zhí)行。

66.其中，就地控制的控制邏輯包括：自動(dòng)模式、強(qiáng)制制冷模式、強(qiáng)制加熱模式、待機(jī)模式、停機(jī)模式、手動(dòng)控制模式；

67.待機(jī)模式下，電柜根據(jù)電池簇狀態(tài)信號(hào)開(kāi)啟冷卻系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)模式；在自動(dòng)模式下，電柜根據(jù)冷卻水供水溫度信號(hào)控制冷卻系統(tǒng)進(jìn)入制冷循環(huán)或加熱循環(huán)，使得在冷卻水供水溫度設(shè)定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)冷卻水供水溫度，實(shí)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)的制冷量等于電池簇發(fā)熱量與制冷機(jī)組自發(fā)熱量之和；其中，電池簇狀態(tài)信號(hào)包括：電池簇的電芯溫度和電池簇的投切信號(hào)。

68.自動(dòng)模式下，冷卻系統(tǒng)的所有動(dòng)作均由冷水機(jī)組自身根據(jù)實(shí)際供水溫度變化情況

進(jìn)行判斷后自主執(zhí)行，確保供水溫度穩(wěn)定在一個(gè)合理范圍內(nèi)。自動(dòng)模式的啟動(dòng)由手動(dòng)或上位機(jī)傳輸信號(hào)開(kāi)啟，其關(guān)閉由手動(dòng)或上位機(jī)傳輸信號(hào)關(guān)閉。

69.本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，冷卻系統(tǒng)由面板就地開(kāi)啟并進(jìn)入自動(dòng)模式，接收電池簇給出的信號(hào)及冷卻水供水溫信號(hào)，通過(guò)對(duì)冷卻系統(tǒng)供水溫度的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)制冷量的控制；自動(dòng)模式期間，接收到的電池簇電芯溫度信號(hào)作為冷卻系統(tǒng)制冷及加熱開(kāi)啟的依據(jù)，接收到的冷卻水供水溫信號(hào)作為對(duì)制冷量進(jìn)行調(diào)節(jié)的依據(jù)。自動(dòng)模式下，各設(shè)備的狀態(tài)信息和控制信息均上傳至上位機(jī)，以確保儲(chǔ)能電站主控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)了解冷卻設(shè)備情況。

70.如圖1和2，冷卻系統(tǒng)柜內(nèi)部還布置有高位水箱1，壓縮機(jī)2，板式換熱器3，過(guò)濾器4，壓力變送器5，溫度變送器6，蝶閥7，水泵8，球閥9，加熱器10，電動(dòng)三通閥11，冷凝器12，風(fēng)機(jī)13；

71.冷卻系統(tǒng)柜外部還布置有自然散熱盤(pán)管，溫濕度變送器；

72.電柜內(nèi)部布置有：plc，電源，控制模塊，電子膨脹閥控制器，斷路器，繼電器，接觸器，信號(hào)模塊，輸入模塊和輸出模塊。

73.冷卻系統(tǒng)的制冷循環(huán)包括：壓縮機(jī)制冷循環(huán)和自然風(fēng)冷循環(huán)；

74.電柜根據(jù)環(huán)境溫度，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)制冷循環(huán)和自然風(fēng)冷循環(huán)之間的切換；其中，當(dāng)環(huán)境溫度不小于-12℃時(shí)，采用壓縮機(jī)制冷循環(huán)；當(dāng)環(huán)境溫度小于-12℃時(shí)，采用自然風(fēng)冷循環(huán)。

75.強(qiáng)制制冷模式下，冷卻水供水溫度不低于10℃；否則，進(jìn)入停機(jī)模式。

76.強(qiáng)制加熱模式下，冷卻水供水溫度不高于50℃；否則，進(jìn)入停機(jī)模式。

77.本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，水冷系統(tǒng)啟動(dòng)后，在-12℃時(shí)進(jìn)入自然風(fēng)冷循環(huán)，在-10℃時(shí)退出自然風(fēng)冷循環(huán)，設(shè)置2℃的回差值；同時(shí)，在-10℃時(shí)進(jìn)入壓縮機(jī)制冷循環(huán)，在-12℃時(shí)退出壓縮機(jī)制冷循環(huán)，也設(shè)置2℃回差值。通過(guò)設(shè)置溫度的回差值，避免壓縮機(jī)的頻繁切換與啟停。

78.強(qiáng)制制冷模式下，冷卻水供水溫度不低于10℃；否則，進(jìn)入停機(jī)模式。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，強(qiáng)制制冷模式為手動(dòng)模式，進(jìn)入強(qiáng)制制冷模式后，冷卻系統(tǒng)將首先開(kāi)啟水泵，然后按照順序依次開(kāi)啟制冷裝置；強(qiáng)制制冷模式下，可設(shè)置需求達(dá)到的冷卻系統(tǒng)供水溫度，但最低供水溫度不得低于10℃；尤其是在環(huán)境溫度處于低溫狀態(tài)時(shí)，冷卻系統(tǒng)將自動(dòng)切換為自然冷卻盤(pán)管進(jìn)行制冷降溫。

79.強(qiáng)制加熱模式下，冷卻水供水溫度不高于50℃；否則，進(jìn)入停機(jī)模式。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，強(qiáng)制加熱模式為手動(dòng)模式，進(jìn)入強(qiáng)制加熱模式后，冷卻系統(tǒng)將首先開(kāi)啟水泵，然后按照順序依次開(kāi)啟加熱器，對(duì)冷卻水進(jìn)行加熱，加熱目標(biāo)溫度可設(shè)置，但最大設(shè)置數(shù)值不得超過(guò)50℃。

80.此外，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，待機(jī)模式下，由上位機(jī)給出自運(yùn)行指令后，水泵開(kāi)啟，并確保水泵連續(xù)運(yùn)行，其余設(shè)備均不啟動(dòng)，直至電柜發(fā)出停止指令后，水泵才停止運(yùn)行，在此期間電柜將自動(dòng)上傳設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)至上位機(jī)。

81.停機(jī)模式下，所有設(shè)備全部停機(jī)，但電源不切斷；且所有保護(hù)狀態(tài)失效。

82.除停機(jī)模式外，所有模式具有以下共同特點(diǎn)：

83.1)儀表數(shù)值實(shí)時(shí)檢測(cè)、上傳；

84.2)溫度儀表高值、低值報(bào)警有效；

85.3)當(dāng)水泵沒(méi)運(yùn)行時(shí)，壓力儀表報(bào)警無(wú)效。不會(huì)產(chǎn)生壓力報(bào)警；

86.4)所有儀表故障報(bào)警功能有效；

87.5)對(duì)外通訊工作正常，實(shí)時(shí)上傳相應(yīng)狀態(tài)，接收工作指令；

88.6)任一壓縮機(jī)停機(jī)后3分鐘內(nèi)鎖定，不得開(kāi)啟；

89.7)主循環(huán)泵停機(jī)后1分鐘內(nèi)鎖定，不得開(kāi)啟；

90.8)加熱器運(yùn)行前主循環(huán)泵應(yīng)處于啟動(dòng)狀態(tài)。

91.9)壓縮機(jī)運(yùn)行前主循環(huán)泵及風(fēng)機(jī)應(yīng)處于啟動(dòng)狀態(tài)。

92.冷卻系統(tǒng)柜與電池簇集中布置在集裝箱內(nèi)，冷卻系統(tǒng)柜內(nèi)的風(fēng)機(jī)朝向集裝箱上預(yù)留的通風(fēng)孔；

93.冷卻系統(tǒng)柜與電池簇液冷系統(tǒng)的冷卻供水管路和冷卻回水管路均靠近電池簇側(cè)；

94.冷卻系統(tǒng)柜上風(fēng)機(jī)孔設(shè)置有網(wǎng)罩；冷卻系統(tǒng)柜的冷卻供水管路和冷卻回水管路出均設(shè)有封堵。

95.如圖3，一種模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)的控制方法，包括：

96.步驟1，水泵通電運(yùn)行，冷卻系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)模式；待機(jī)模式下進(jìn)行冷卻水供水溫度預(yù)調(diào)節(jié)。

97.具體地，步驟1中，水泵通電運(yùn)行后，采集冷卻水供水溫度；當(dāng)冷卻水供水溫度不高于14.5℃時(shí)，冷卻系統(tǒng)進(jìn)入加熱循環(huán)，當(dāng)冷卻水供水溫度達(dá)到15.5℃時(shí)，加熱循環(huán)停止；當(dāng)水溫不低于17.5℃時(shí)，冷卻系統(tǒng)進(jìn)入制冷循環(huán)，當(dāng)冷卻水供水溫度達(dá)到15.5℃時(shí)，制冷循環(huán)停止；當(dāng)冷卻水供水溫度在14.5-15.5℃之間并維持不小于15min時(shí)，水溫預(yù)調(diào)節(jié)狀態(tài)停止，同時(shí)電柜將發(fā)送信號(hào)至上位機(jī)，告知冷卻系統(tǒng)中供水的預(yù)熱或預(yù)冷已經(jīng)完成，3分鐘后電池簇可進(jìn)行充電或放電。

98.步驟2，采集電池簇狀態(tài)信號(hào)和冷卻水供水溫度信號(hào)；其中，電池簇狀態(tài)信號(hào)包括：電池簇的電芯溫度和電池簇的投切信號(hào)。

99.具體地，步驟2中，每間隔30s，由電池簇管理系統(tǒng)將采集到的電池簇的電芯溫度和電池簇的投切信號(hào)，發(fā)送給電柜；

100.其中，電池簇的電芯溫度包括：電芯最高溫度，電芯最低溫度和電芯平均溫度。

101.值得注意的是，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)于信號(hào)的采集時(shí)間間隔是一種非限制性的較優(yōu)選擇。

102.步驟3，電柜根據(jù)電池簇的電芯溫度，控制冷卻系統(tǒng)進(jìn)入制冷循環(huán)或加熱循環(huán)。

103.具體地，步驟3包括：

104.步驟3.1，電柜接收到的電池簇的電芯平均溫度升高，當(dāng)電芯最高溫度不小于28℃且電芯最低溫度不小于26℃時(shí)，電柜控制冷卻系統(tǒng)的制冷循環(huán)開(kāi)啟；

105.步驟3.2，電柜接收到的電池簇的電芯平均溫度降低，當(dāng)電芯最低溫度小于18℃時(shí)，電柜發(fā)出報(bào)警；當(dāng)電芯最低溫度小于16℃時(shí)，電柜控制冷卻系統(tǒng)的加熱循環(huán)開(kāi)啟；

106.步驟3.3，電柜接收到的電池簇的電芯平均溫度保持不變時(shí)，冷卻系統(tǒng)保持在冷卻水供水溫度預(yù)調(diào)節(jié)狀態(tài)下。即，電池簇的電芯溫度并未持續(xù)升高，且上位機(jī)無(wú)任何指令發(fā)出，則冷卻系統(tǒng)將保持預(yù)熱狀態(tài)，冷卻系統(tǒng)供水溫度維持在15-17.5℃之間。如上位機(jī)通訊故障，電池簇的電芯投運(yùn)中，那么供水溫度控制在15℃～21℃。

107.步驟4，當(dāng)冷卻系統(tǒng)進(jìn)入制冷循環(huán)時(shí)，根據(jù)電池簇的投切信號(hào)和電池簇發(fā)熱量的設(shè)

計(jì)峰值，確定電池簇發(fā)熱量；在冷卻水供水溫度設(shè)定范圍內(nèi)由電柜調(diào)節(jié)冷卻水供水溫度，使得冷卻系統(tǒng)的制冷量等于電池簇發(fā)熱量與制冷機(jī)組自發(fā)熱量之和；其中，冷卻水供水溫度設(shè)定范圍以電池簇的電芯溫度的設(shè)計(jì)最小值為下限，以電池簇的電芯溫度減去1℃為上限。

108.具體地，步驟4中，根據(jù)電池簇的投切信號(hào)確定電池簇投運(yùn)容量的占比，以如下關(guān)系式得到冷卻系統(tǒng)制冷量的目標(biāo)值：

109.qs＝αqb+qz110.式中，qs為冷卻系統(tǒng)制冷量的目標(biāo)值，α為電池簇投運(yùn)容量的占比，qb為電池簇發(fā)熱量的設(shè)計(jì)峰值，取值為36kw，qz為制冷機(jī)組自發(fā)熱量。

111.冷卻系統(tǒng)還根據(jù)室外環(huán)境溫度傳感器收集到的溫度信號(hào)或由冷凝器壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換計(jì)算得到的環(huán)境溫度信號(hào)，要求三通閥/電動(dòng)閥進(jìn)行動(dòng)作，系統(tǒng)中的冷卻水在制冷循環(huán)和自然冷卻循環(huán)之間切換。

112.冷卻方式切換后系統(tǒng)根據(jù)收集到的系統(tǒng)出水溫度傳感器信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié)冷凝器風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行溫度控制；注意此時(shí)制冷系統(tǒng)不開(kāi)啟，但板式換熱器依然可以通過(guò)液體。

113.冷卻方式的切換主要參考當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度，所有的切換均需在切換前復(fù)查系統(tǒng)其它關(guān)鍵原件的運(yùn)行情況。

114.冷凝器壓力傳感器信號(hào)同樣可對(duì)冷卻方式進(jìn)行判斷，主要是考慮到特定壓力對(duì)應(yīng)的特定冷凝溫度，進(jìn)而反算環(huán)境溫度而得到，因此系統(tǒng)中有此計(jì)算邏輯以便核對(duì)實(shí)測(cè)的環(huán)境溫度。

115.本發(fā)明申請(qǐng)人結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施示例做了詳細(xì)的說(shuō)明與描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上實(shí)施示例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，詳盡的說(shuō)明只是為了幫助讀者更好地理解本發(fā)明精神，而并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，相反，任何基于本發(fā)明的發(fā)明精神所作的任何改進(jìn)或修飾都應(yīng)當(dāng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)為分布式儲(chǔ)能電池艙內(nèi)的所有電池簇制冷，使用冷卻水帶走模塊化儲(chǔ)能電池的熱量，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)采用柜內(nèi)布置，冷卻系統(tǒng)柜布置在電池簇的一端，冷卻系統(tǒng)柜與電池簇液冷系統(tǒng)通過(guò)冷卻供水管路和冷卻回水管路連接；冷卻系統(tǒng)柜內(nèi)部布置有：電柜；電柜，用于為冷卻系統(tǒng)提供工作電源；還用于控制和保護(hù)水泵、加熱器、壓縮機(jī)、膨脹閥、風(fēng)機(jī)，閥門(mén)；還用于根據(jù)溫度儀表、壓力儀表和流量?jī)x表采集的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；電柜的控制方式包括：遠(yuǎn)程控制和就地控制；其中，就地控制的控制邏輯包括：自動(dòng)模式、強(qiáng)制制冷模式、強(qiáng)制加熱模式、待機(jī)模式、停機(jī)模式、手動(dòng)控制模式；待機(jī)模式下，電柜根據(jù)電池簇狀態(tài)信號(hào)開(kāi)啟冷卻系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)模式；在自動(dòng)模式下，電柜根據(jù)冷卻水供水溫度信號(hào)控制冷卻系統(tǒng)進(jìn)入制冷循環(huán)或加熱循環(huán)，使得在冷卻水供水溫度設(shè)定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)冷卻水供水溫度，實(shí)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)的制冷量等于電池簇發(fā)熱量與制冷機(jī)組自發(fā)熱量之和；其中，電池簇狀態(tài)信號(hào)包括：電池簇的電芯溫度和電池簇的投切信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)，其特征在于，冷卻系統(tǒng)柜內(nèi)部布置的設(shè)備包括：高位水箱，壓縮機(jī)，板式換熱器，過(guò)濾器，壓力變送器，溫度變送器，蝶閥，水泵，球閥，加熱器，電動(dòng)三通閥，冷凝器，風(fēng)機(jī)，電動(dòng)球閥；冷卻系統(tǒng)柜外部還布置有自然散熱盤(pán)管，溫濕度變送器；電柜內(nèi)部布置有：plc，電源，控制模塊，電子膨脹閥控制器，斷路器，繼電器，接觸器，信號(hào)模塊，輸入模塊和輸出模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)，其特征在于，冷卻系統(tǒng)的制冷循環(huán)包括：壓縮機(jī)制冷循環(huán)和自然風(fēng)冷循環(huán)；電柜根據(jù)環(huán)境溫度，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)制冷循環(huán)和自然風(fēng)冷循環(huán)之間的切換；其中，當(dāng)環(huán)境溫度不小于-12℃時(shí)，采用壓縮機(jī)制冷循環(huán)；當(dāng)環(huán)境溫度小于-12℃時(shí)，采用自然風(fēng)冷循環(huán)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)，其特征在于，強(qiáng)制制冷模式下，冷卻水供水溫度不低于10℃；否則，進(jìn)入停機(jī)模式。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)，其特征在于，強(qiáng)制加熱模式下，冷卻水供水溫度不高于50℃；否則，進(jìn)入停機(jī)模式。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)，其特征在于，冷卻系統(tǒng)柜與電池簇集中布置在集裝箱內(nèi)，冷卻系統(tǒng)柜內(nèi)的風(fēng)機(jī)朝向集裝箱上預(yù)留的通風(fēng)孔；冷卻系統(tǒng)柜與電池簇液冷系統(tǒng)的冷卻供水管路和冷卻回水管路均靠近電池簇側(cè)；冷卻系統(tǒng)柜上風(fēng)機(jī)孔設(shè)置有網(wǎng)罩；冷卻系統(tǒng)柜的冷卻供水管路和冷卻回水管路出均設(shè)有封堵。7.適用于權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)的一種模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：步驟1，水泵通電運(yùn)行，冷卻系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)模式；待機(jī)模式下進(jìn)行冷卻水供水溫度預(yù)調(diào)節(jié)；步驟2，采集電池簇狀態(tài)信號(hào)和冷卻水供水溫度信號(hào)；其中，電池簇狀態(tài)信號(hào)包括：電池

簇的電芯溫度和電池簇的投切信號(hào)；步驟3，電柜根據(jù)電池簇的電芯溫度，控制冷卻系統(tǒng)進(jìn)入制冷循環(huán)或加熱循環(huán)；步驟4，當(dāng)冷卻系統(tǒng)進(jìn)入制冷循環(huán)時(shí)，根據(jù)電池簇的投切信號(hào)和電池簇發(fā)熱量的設(shè)計(jì)峰值，確定電池簇發(fā)熱量；在冷卻水供水溫度設(shè)定范圍內(nèi)由電柜調(diào)節(jié)冷卻水供水溫度，使得冷卻系統(tǒng)的制冷量等于電池簇發(fā)熱量與制冷機(jī)組自發(fā)熱量之和；其中，冷卻水供水溫度設(shè)定范圍以電池簇的電芯溫度的設(shè)計(jì)最小值為下限，以電池簇的電芯溫度減去1℃為上限。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，步驟1中，水泵通電運(yùn)行后，采集冷卻水供水溫度；當(dāng)冷卻水供水溫度不高于14.5℃時(shí)，冷卻系統(tǒng)進(jìn)入加熱循環(huán)，當(dāng)冷卻水供水溫度達(dá)到15.5℃時(shí)，加熱循環(huán)停止；當(dāng)水溫不低于17.5℃時(shí)，冷卻系統(tǒng)進(jìn)入制冷循環(huán)，當(dāng)冷卻水供水溫度達(dá)到15.5℃時(shí)，制冷循環(huán)停止；當(dāng)冷卻水供水溫度在14.5-15.5℃之間并保持不少于15min時(shí)，水溫預(yù)調(diào)節(jié)狀態(tài)停止。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，步驟2中，每間隔30s，由電池簇管理系統(tǒng)將采集到的電池簇的電芯溫度和電池簇的投切信號(hào)，發(fā)送給電柜；其中，電池簇的電芯溫度包括：電芯最高溫度，電芯最低溫度和電芯平均溫度。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，步驟3包括：步驟3.1，電柜接收到的電池簇的電芯平均溫度升高，當(dāng)電芯最高溫度不小于28℃且電芯最低溫度不小于26℃時(shí)，電柜控制冷卻系統(tǒng)的制冷循環(huán)開(kāi)啟；步驟3.2，電柜接收到的電池簇的電芯平均溫度降低，當(dāng)電芯最低溫度小于18℃時(shí)，電柜發(fā)出報(bào)警；當(dāng)電芯最低溫度小于16℃時(shí)，電柜控制冷卻系統(tǒng)的加熱循環(huán)開(kāi)啟；步驟3.3，電柜接收到的電池簇的電芯平均溫度保持不變時(shí)，冷卻系統(tǒng)保持在冷卻水供水溫度預(yù)調(diào)節(jié)狀態(tài)下。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，步驟4中，根據(jù)電池簇的投切信號(hào)確定電池簇投運(yùn)容量的占比，以如下關(guān)系式得到冷卻系統(tǒng)制冷量的目標(biāo)值：q

s

＝αq

b

+q

z

式中，q

s

為冷卻系統(tǒng)制冷量的目標(biāo)值，α為電池簇投運(yùn)容量的占比，q

b

為電池簇發(fā)熱量的設(shè)計(jì)峰值，取值為36kw，q

z

為制冷機(jī)組自發(fā)熱量。

技術(shù)總結(jié)

一種模塊化儲(chǔ)能電池冷卻系統(tǒng)及控制方法，冷卻系統(tǒng)柜內(nèi)部布置有：電柜；電柜的控制方式包括：遠(yuǎn)程控制和就地控制；其中，就地控制的控制邏輯包括：自動(dòng)模式、強(qiáng)制制冷模式、強(qiáng)制加熱模式、待機(jī)模式、停機(jī)模式、手動(dòng)控制模式；待機(jī)模式下，電柜根據(jù)電池簇狀態(tài)信號(hào)開(kāi)啟冷卻系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)模式；在自動(dòng)模式下，電柜根據(jù)冷卻水供水溫度信號(hào)控制冷卻系統(tǒng)進(jìn)入制冷循環(huán)或加熱循環(huán)，使得在冷卻水供水溫度設(shè)定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)冷卻水供水溫度，實(shí)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)的制冷量等于電池簇發(fā)熱量與制冷機(jī)組自發(fā)熱量之和；本發(fā)明在高溫環(huán)境下，根據(jù)電池運(yùn)行狀態(tài)對(duì)電池所需制冷量，調(diào)整冷卻系統(tǒng)的制冷或加熱，以確保系統(tǒng)處于恒溫可控狀態(tài)。于恒溫可控狀態(tài)。于恒溫可控狀態(tài)。

技術(shù)研發(fā)人員：崔鵬飛 關(guān)勝利 蔡偉琳 張彬 丘淼生 耿曼

受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣州高瀾節(jié)能技術(shù)股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.12.28

技術(shù)公布日：2022/5/17