[發明專利]一種模塊化儲能電池冷卻系統及控制方法

有效

• 申請號: 202111629371.2
• 申請日: 2021-12-28
• 公開（公告）號: CN114512740B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 崔鵬飛;關勝利;蔡偉琳;張彬;丘淼生;耿曼
• 申請（專利權）人: 廣州高瀾節能技術股份有限公司
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/615;H01M10/63;H01M10/651;H01M10/6563;H01M10/6568
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 張浩

一種模塊化儲能電池冷卻系統及控制方法，冷卻系統柜內部布置有：電柜；電柜的控制方式包括：遠程控制和就地控制；其中，就地控制的控制邏輯包括：自動模式、強制制冷模式、強制加熱模式、待機模式、停機模式、手動控制模式；待機模式下，電柜根據電池簇狀態信號開啟冷卻系統進入自動模式；在自動模式下，電柜根據冷卻水供水溫度信號控制冷卻系統進入制冷循環或加熱循環，使得在冷卻水供水溫度設定范圍內調節冷卻水供水溫度，實現冷卻系統的制冷量等于電池簇發熱量與制冷機組自發熱量之和；本發明在高溫環境下，根據電池運行狀態對電池所需制冷量，調整冷卻系統的制冷或加熱，以確保系統處于恒溫可控狀態。

技術領域

本發明屬于大功率電氣設備冷卻技術領域，尤其涉及一種模塊化儲能電池冷卻系統及控制方法。

背景技術

為響應國家的“3060雙碳目標”，儲能行業將會迎來快速的發展需求，而市場對儲能電池系統的要求也將越來越高。儲能電池系統普遍存在電池容量和功率大，內部電池產熱和溫度分布不均勻，散熱要求高等問題，而常規儲能系統大多數采用風冷散熱系統，存在功耗高，壽命短，溫差大等不利于設備運行和保存等問題，相較于風冷的液冷儲能系統，其高能量密度、低功耗、高效熱管理帶來的低溫差、雙層阻燃防爆設計的高安全性、標準模塊化系統設計、智能云監控等系統設計方向和理念，勢必將成為儲能行業的標桿。

現有技術中，已投運的集中式儲能電站均采用風冷型換熱方式，存在電池換熱不均、電芯溫度波動及差異較大、冷卻效率偏低的問題；此外，為了滿足儲能容量的發展需求，現有儲能電站均以電池組的模塊化設計為基礎，從而實現擴建端口的預留；考慮電池簇的模塊化設計需求，同時滿足儲能電池簇的操作和維護需求，冷卻系統通常需要布置在被冷卻器件的附近，且與被冷卻器件進行綜合模塊化設計；再加上建設用地有限，因此，要求冷卻系統的空間利用率高。冷卻系統在儲能電池簇中進行布置時，為了便于控制、維護以及管路的布置，冷卻裝置集中布置在電池簇的一端。根據電池簇設計方案，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，冷卻裝置與電池簇液冷系統的接口需要靠近電池簇側設計；另外，在集裝箱內，同時布置電池簇、電池簇控制系統和冷卻裝置，這些設備均要以集裝箱的內部尺寸為固定的封閉面限制；結合冷卻裝置自身運行需求，冷卻裝置的風機需要進風、出風，因此集裝箱上需要預留必須的通風孔，布置時風機必須朝向通風孔。由于儲能電站環境通常位置偏僻，且設備處于露天室外環境中。由于散熱需要，如采用風機、冷卻塔等，設備需要設置通風口，即使放置在集裝箱內也無法做到同室內的密封防護條件。因此對設備的防風、防塵、防雷和防蟲能力都有一定的要求。一方面系統在零部件選型時綜合考慮了防護等級，一些重點零部件的IP防護等級根據使用環境確定。冷卻裝置必要的通風口處設置有網罩。另外，系統對設備的各個接口、開洞處進行了封堵，防止蚊蟲等進入。

因此，需要根據儲能電池模塊化設計的需求，開發出一款配套的儲能冷卻系統，并通過控制聯動，保證電池工作溫度在合理范圍內。

發明內容

為解決現有技術中存在的不足，本發明的目的在于，提供一種模塊化儲能電池冷卻系統及控制方法，實現多種控制邏輯，為電池簇提供在溫度限制范圍內的冷卻水，實現冷卻系統的恒溫可控。

本發明采用如下的技術方案。

一種模塊化儲能電池冷卻系統，冷卻系統為分布式儲能電池艙內的所有電池簇制冷，使用冷卻水帶走模塊化儲能電池的熱量。

所述冷卻系統采用柜內布置，冷卻系統柜布置在電池簇的一端，冷卻系統柜與電池簇液冷系統通過冷卻供水管路和冷卻回水管路連接；

冷卻系統柜內部布置有：電柜；電柜，用于為冷卻系統提供工作電源；還用于控制和保護水泵、加熱器、壓縮機、膨脹閥、風機，閥門；還用于根據溫度儀表、壓力儀表和流量儀表采集的運行數據，對冷卻系統的運行狀態進行監測；

電柜的控制方式包括：遠程控制和就地控制；其中，就地控制的控制邏輯包括：自動模式、強制制冷模式、強制加熱模式、待機模式、停機模式、手動控制模式；