一种用于液冷储能装置的电芯级智能温控方法及液冷储能装置与流程

本发明属于储能，更具体地，涉及一种用于液冷储能装置的电芯级智能温控方法及液冷储能装置。

背景技术：

1、近年来，储能电池系统因其高容量、寿命长、传输效率高等优点，在电力系统中广泛应用。然而，传统的储能液冷系统在运行时消耗大量电能，导致系统效率降低。尤其是在热管理系统运行时，空调、液冷机、散热风扇等装置的能耗显著增加。

2、此外，现有液冷系统通常依赖单一的温度传感器反馈出水温度数据进行模式切换，这种方法难以全面反映电池包内部的实际温度状况，导致温度控制的精准性和一致性不足。在液冷系统待机或停机状态下，温度检测频率的降低也可能导致温度异常未能及时察觉，影响系统的响应速度和准确性。具体而言，现有技术的不足之处包括：

3、（1）电池温度的调节会出现响应慢或过调节的情况，影响电储能系统的整体效率：液冷系统一般以电池温度作为控制目标，电池温度过高时启动液冷系统制冷散热，电池温度过低时则开启加热系统。但这种运行方式控制逻辑比较简单，不能根据电池系统的热负荷变化趋势实时调整液冷系统的运行策略；

4、（2）由于液冷管道的铺设结构所导致的热量交互的依次性，单体电池温度的动态性以及温度分布不均衡性，仅通过判断最高、最低温启动，设定固定数值会带来效率低下，温度采集误差导致的误动作等情况。

5、因此，现有技术在应对复杂工况和突发情况时，控制精度有待提高，这不仅影响储能电池的工作效率，还可能带来潜在的安全隐患。改进现有液冷系统，通过精细化的温度监测和智能化的控制策略，实现制冷功耗的自我调整，以确保系统的高效、安全运行，显得尤为重要。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，通过优化液冷储能系统的控制策略，提高控制精度，降低冷机系统成本，提高储能电池工作效率，确保系统高效，安全运行，本发明提供一种用于液冷储能装置的电芯级智能温控方法及液冷储能装置，以达到储能系统的温控调节精细化和液冷系统能耗优化的目的。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、本发明的第一方面提供了一种液冷储能装置，包括：液冷机组和电池簇；液冷机组包括：蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀，形成制冷回路；电池簇包括多个电池包，各电池包的液冷支路上设置有电子流量开关，各液冷支路的进液口连接至变频输液泵的输出端，出液口汇流后经液冷机组的蒸发器后重新进入变频输液泵，形成液冷回路，各液冷支路可独立以制冷模式、加热模式或待机模式运行；根据各电池包中所有电芯采集温度中的最小值和平均值，该电池包启动或退出加热模式，根据各电池包中所有电芯采集温度中的最大值和平均值，该电池包启动或退出制冷模式；其中，制冷模式包括多档冷却模式，按照电池包中所有电芯采集温度中的最大值

tmax和平均值

tmean所属区间启动、切换对应档位冷却模式；根据电池簇中个电池包的温控模式切换冷却机组的温控模式。

4、本发明的第二方面提供了一种用于第一方面所述的液冷储能装置的电芯级智能温控方法，对于包含

n个电池包的电池簇，采集电池包

j所有电芯采集温度中的最小值

tj,min、最大值

tj,max和平均值

tj,mean，

j=1，2，……

n，构建组合判据进行各电池包

j温控模式切换，温控模式包括：制冷模式和加热模式，其中制冷模式包括多档冷却模式；每一种温控模式均包括：启动条件、退出条件、启动后操作和退出后操作；

5、其中，根据电池包

j中所有电芯采集温度中的最小值

tj,min和平均值

tj,mean，该电池包

j启动或退出加热模式；根据电池包

j中所有电芯采集温度中的最大值

tj,max和平均值

tj,mean，该电池包

j启动或退出制冷模式；按照电池包

j中所有电芯采集温度中的最大值

tj,max和平均值

tj,mean所属区间，该电池包

j启动、切换对应档位冷却模式。

6、优选地，加热模式包括：加热启动条件、加热退出条件、加热操作和退出后待机；满足加热启动条件后，执行加热操作，直至满足加热退出条件，停止加热，执行退出后待机；

7、加热启动条件为电池包

j中所有电芯采集温度中的最小值

tj,min低于最小加热启动值

tsh,min且电池包

j中所有电芯采集温度的平均值

tj,mean低于平均加热启动值

tsh,mean，

8、加热退出条件为电池包

j中所有电芯采集温度中的最小值

tj,min高于最小加热退出值

tqh,min且电池包

j中所有电芯采集温度的平均值

tj,mean高于平均加热退出值

tqh,mean

9、最小加热启动值

tsh,min小于最小加热退出值

tqh,min，且平均加热启动值

tsh,mean小于平均加热退出值

tqh,mean。

10、优选地，加热操作包括：开启加热系统，进水设定温度

th,in，进回水设定温差

th,delta。

11、优选地，按照(

tsh,min,

tsh,mean) = (16℃, 19℃)，(

tqh,min,

tqh,mean) = (19℃, 23℃)，(

th,in,

th,delta) = (21℃, 5℃)设置加热启动条件、加热退出条件、加热操作。

12、优选地，多档冷却模式包括：

n个制冷档位，分别为制冷

i档模式，

i=1，2，……

n；

13、制冷

i档模式包括：制冷

i档启动条件、制冷

i档退出条件、制冷

i档操作和降档操作；满足制冷

i档启动条件，执行制冷

i档操作，直至满足制冷

i档退出条件，停止制冷

i档操作，执行降档操作，即执行制冷

i-1档操作，直至由制冷1档操作降档至待机。

14、优选地，制冷

i档启动条件为电池包

j中所有电芯采集温度中的最大值

tj,max高于制冷

i档最大启动值

ti,sc,max且电池包

j中所有电芯采集温度的平均值

tj,mean高于制冷

i档平均启动值

ti,sc,mean，

15、制冷

i档退出条件为电池包

j中所有电芯采集温度中的最大值

tj,max低于制冷

i档最大退出值

ti,qc,max且电池包

j中所有电芯采集温度的平均值

tj,mean低于制冷

i档平均退出值

ti,qc,mean，

16、制冷

i档最大启动值

ti,sc,max高于制冷

i档最大退出值

ti,qc,max，制冷

i档最大退出值

ti,qc,max高于制冷

i-1档最大启动值

ti-1,sc,max；制冷

i档平均启动值

ti,sc,mean高于制冷

i档平均退出值

ti,qc,mean，制冷

i档平均退出值

ti,qc,mean高于制冷

i-1档平均启动值

ti-1,sc,mean，

17、对于电池包

j，满足制冷

i档启动条件必然满足制冷

i-1档启动条件，优先进入制冷

i档模式，直至退出制冷

i档模式，进入制冷

i-1档模式。

18、优选地，制冷模式由制冷1档和制冷2档组成；

19、按照(

t2,sc,max,

t2,sc,mean) = (44℃, 41℃)，(

t2,qc,max,

t2,qc,mean) = (39℃, 36℃)，(

t1,sc,max,

t1,sc,mean) = (32℃, 29℃)，(

t1,qc,max,

t2,qc,mean) = (28℃, 25℃)，(

t2,c,in,

t2,c,delta) = (16℃, 3℃)，(

t1,c,in,

t1,c,delta) = (25℃, 3℃)设置制冷启动条件、制冷退出条件、制冷操作。

20、优选地，若电池簇中存在加热模式运行的电池包，则液冷机组的温控模式切换为加热模式，冷却机组提供温度

th,in的温水，进回水设定温差

th,delta；

21、若电池簇中存在制冷模式运行的电池包，以其中最高档位的制冷模式确定液冷机组的温控模式切换，冷却机组提供温度

tk,

c,

in的冷却水，进回水设定温差

tk,c,delta，

k为当前电池簇中，制冷档位最高的电池包序号。

22、优选地，配置节能模式和效率模式，包括：

23、在高电价时段，进入节能模式，采集储能装置所有电池包的所有电芯采集温度中的最小值

tall,min、最大值

tall,max和平均值

tall,mean，构建组合判据进行液冷机组的温控模式切换，液冷机组的温控模式包括：与各电池包温控模式对应的制冷模式和加热模式，其中制冷模式包括多档冷却模式；

24、在低电价时段，简化判据，直接进入加热模式或制冷模式最高档位，无需节省电费，保证整体电芯温度运行在最佳温度，增大系统效率。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：本专利的控制策略区别于以往的控制系统，通过简单判断整个电池包的最高温度或最低温度直接开启加热或冷却系统，可以避免冷源和热源的过渡消耗。根据电芯温度控制加热系统和冷却系统的启停，精度增加，可以有效实现电池包的温度精准控制，节约能源。