热管理控制方法、装置和储能系统与流程

本发明涉及储能系统，具体而言，涉及一种热管理控制方法、装置和储能系统。

背景技术：

1、随着储能技术的发展，由主储能设备与至少一个扩容储能设备组成的储能扩容系统得到广泛应用。主储能设备与扩容储能设备通过功率母线和通信总线连接，在联合工作模式下对各个电池装置进行联合充放电调度。

2、在主储能设备中，功率变换装置与主电池装置通常设于同一封闭壳体内，功率变换装置工作时持续产生热量，并且产生的热量经结构件传导及壳体内空气对流传递至主电池装置。扩容储能设备为独立壳体，与主储能设备分开设置，扩容储能设备工作时不承受主储能设备中功率变换装置的直接外加热。

3、相关技术中，针对处于退出态（因满充或放空退出充放电回路）的电池装置，储能扩容系统不再执行温度监测和温度保护决策。在联合工作模式下，若主电池装置退出充放电回路，但扩容电池装置处于充放电回路中，主储能设备的功率变换装置仍需为扩容储能设备或外部负载持续工作，功率变换装置仍然作为持续外加热源存在；主电池装置虽无充放电电流、电芯自发热可忽略，但物理上仍处于功率变换装置的热影响区内，其温度因功率变换装置的余热持续上升，导致主电池装置的温度可能超过产品规定的充电温度限值或放电温度限值，存在电池寿命加速衰减及安全风险。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提供一种热管理控制方法，通过识别第一电池装置退出充放电回路但仍处于功率变换装置的热影响区内的特殊工况，持续对第一电池装置进行温度检测和保护，有利于提高热管理效果及安全性能，延长电池装置的使用寿命。

2、本发明的另一个目的在于提供一种热管理控制装置。

3、本发明的另一个目的在于提供一种储能系统。

4、为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种热管理控制方法，应用于储能系统，储能系统包括主储能设备和扩容储能设备，主储能设备包括控制器、功率变换装置、第一电池装置、第一电池管理系统和散热执行部件，第一电池装置与第一电池管理系统电连接，控制器用于控制功率变换装置、第一电池管理系统、散热执行部件和扩容储能设备；热管理控制方法包括：在主储能设备和扩容储能设备处于联合工作模式下，检测到第一电池装置满足第一预设条件并且处于退出态，功率变换装置处于工作状态时，通过第一电池管理系统持续获取第一电池装置在退出态期间的当前电池温度，其中，第一预设条件包括：第一电池装置的当前荷电值处于预设荷电值区间之外；在当前电池温度大于或等于预设预警阈值时，控制散热执行部件提高散热挡位，和/或向功率变换装置发送功率限制指令；在当前电池温度大于或等于预设保护阈值时，控制功率变换装置进入低功耗待机状态，和/或向扩容储能设备发送停止指令，其中，预设保护阈值大于预设预警阈值。

5、本发明旨在提供一种热管理控制方法，在主储能设备与扩容储能设备处于联合工作模式，且第一电池装置因满充或放空退出充放电回路而处于退出态时，通过第一电池管理系统持续获取第一电池装置在退出态期间的当前电池温度，并依据当前电池温度与预设预警阈值或预设保护阈值的比较结果分级执行热管理保护动作。这种方式的优点在于：

6、第一方面，针对第一电池装置退出充放电回路但仍处于功率变换装置的热影响区内的特殊工况，持续对第一电池装置进行温度检测和保护，有效避免退出态的第一电池装置的温度因功率变换装置的余热持续上升，通过及时阻止退出态的第一电池装置超温，有利于提高热管理效果及安全性能，延长电池装置的使用寿命。

7、第二方面，退出态的第一电池装置的温升根源在于功率变换装置的外加热而非电芯自发热，通过提高散热执行部件的散热挡位、限制功率变换装置的输出功率、控制功率变换装置处于低功耗待机状态等与功率变换装置运行状态相关的动作实施保护，能够从热源端有效抑制温升，从而提高热管理效果。

8、第三方面，在预警阶段内（当前电池温度大于或等于预设预警阈值），采用提高散热挡位和/或限制功率的方式进行热管理，只有在当前电池温度大于或等于预设保护阈值时，才执行停机类保护动作，这种方式能够减少非必要的供电中断，兼顾储能系统的运行稳定性与安全性。

9、在一些技术方案中，可选地，在当前电池温度大于或等于预设预警阈值时，控制散热执行部件提高散热挡位，和/或向功率变换装置发送功率限制指令，包括：在储能系统处于充电模式下，若当前电池温度大于或等于充电退出态预警阈值，则控制散热执行部件提高散热挡位，和/或向功率变换装置发送第一功率限制指令；在储能系统处于放电模式下，若当前电池温度大于或等于放电退出态预警阈值，则控制散热执行部件提高散热挡位，和/或向功率变换装置发送第二功率限制指令。

10、在该技术方案中，在当前电池温度大于或等于预设预警阈值时及时介入预警级热管理保护，通过增强散热和限制功率变换装置的输出功率两种手段，分别从散热端和热源端对第一电池装置的温升进行抑制，能够在不中断供电的前提下有效延缓或阻止温度进一步上升，有利于提高热管理效果及安全性能。

11、在一些技术方案中，可选地，在当前电池温度大于或等于预设保护阈值时，控制功率变换装置进入低功耗待机状态，和/或向扩容储能设备发送停止指令，包括：在储能系统处于充电模式下，若当前电池温度大于或等于充电退出态保护阈值，则控制功率变换装置进入低功耗待机状态，和/或向扩容储能设备发送停止充电指令，其中，充电退出态保护阈值大于充电退出态预警阈值；在储能系统处于放电模式下，若当前电池温度大于或等于放电退出态保护阈值，则控制功率变换装置进入低功耗待机状态，和/或向扩容储能设备发送停止放电指令，其中，放电退出态保护阈值大于放电退出态预警阈值。

12、在该技术方案中，在当前电池温度大于或等于预设保护阈值时，通过控制功率变换装置进入低功耗待机状态，和/或向扩容储能设备发送停止指令，强制切断系统的主热源和能量流动，能够迅速阻止第一电池装置的当前电池温度进一步升高，有效避免第一电池装置因超温而引发寿命加速衰减或热安全事故。

13、在一些技术方案中，可选地，第一电池装置的当前荷电值处于预设荷电值区间之外，包括：第一电池装置的当前荷电值小于预设荷电值区间的下限值，或当前荷电值大于预设荷电值区间的上限值。

14、在该技术方案中，通过将第一预设条件具体化为当前荷电值小于下限值或大于上限值两种情形，能够清晰、准确地判断第一电池装置是否应当退出充放电回路，为退出态的识别提供明确的判定依据，有利于提高状态识别的准确性。

15、在一些技术方案中，可选地，通过第一电池管理系统持续获取第一电池装置在退出态期间的当前电池温度，包括：通过第一电池管理系统以第一采样周期持续获取当前电池温度；当功率变换装置的当前输出功率的绝对值大于功率变换装置的额定功率与第一预设系数的乘积时，以第二采样周期持续获取当前电池温度，其中，第二采样周期小于第一采样周期。

16、在该技术方案中，在功率变换装置的发热量较大、第一电池装置的温升较快的工况下提高采样频率，有助于及时捕捉温度变化趋势，为预警级和保护级热管理动作提供更及时、更准确的温度依据，提高热保护的响应速度和可靠性。

17、在一些技术方案中，可选地，热管理控制方法还包括：在当前电池温度大于或等于预设预警阈值时，控制散热执行部件提高散热挡位，和/或向功率变换装置发送功率限制指令之前，获取功率变换装置的当前输出功率、功率变换装置的散热器温度以及环境温度；根据当前输出功率、散热器温度和环境温度，计算功率变换装置对第一电池装置的外加热负荷指数；基于外加热负荷指数确定预设预警阈值，其中，外加热负荷指数与预设预警阈值之间呈负相关。

18、在该技术方案中，基于外加热负荷指数动态确定预设预警阈值，能够使预设预警阈值与功率变换装置的实际发热状态相匹配，有利于提高热管理效果及安全性能。

19、在一些技术方案中，可选地，根据当前输出功率、散热器温度和环境温度，计算功率变换装置对第一电池装置的外加热负荷指数，包括：基于第一计算公式，根据当前输出功率、散热器温度和环境温度，计算外加热负荷指数；其中，第一计算公式为：h_pcs=k1×（|p_pcs|/p_rated）+k2×（t_pcs-t_amb）；h_pcs为外加热负荷指数，k1为第二预设系数，|p_pcs|为当前输出功率的绝对值，p_rated为功率变换装置的额定功率，k2为第三预设系数，t_pcs为散热器温度，t_amb为环境温度。

20、在该技术方案中，基于明确的计算公式得到外加热负荷指数，计算复杂度低，便于在控制器中实时执行，满足热管理保护对实时性的要求。

21、在一些技术方案中，可选地，热管理控制方法还包括：在当前电池温度大于或等于预设保护阈值时，控制功率变换装置进入低功耗待机状态，和/或向扩容储能设备发送停止指令之后，在当前电池温度小于或等于预设恢复阈值且持续时长达到预设恢复时长时，向扩容储能设备发送允许充放电指令，其中，预设恢复阈值小于预设预警阈值。

22、在该技术方案中，通过在当前电池温度下降至预设恢复阈值并持续预设恢复时长后，向扩容储能设备发送允许充放电指令，能够在第一电池装置温度恢复至安全范围后自动恢复系统的正常充放电功能，减少热保护对供电连续性的影响。

23、本发明第二方面提供了一种热管理控制装置，包括：当前电池温度获取单元，用于在主储能设备和扩容储能设备处于联合工作模式下，检测到第一电池装置满足第一预设条件并且处于退出态，功率变换装置处于工作状态时，通过第一电池管理系统持续获取第一电池装置在退出态期间的当前电池温度，其中，第一预设条件包括：第一电池装置的当前荷电值处于预设荷电值区间之外；第一处理单元，用于在当前电池温度大于或等于预设预警阈值时，控制散热执行部件提高散热挡位，和/或向功率变换装置发送功率限制指令；第二处理单元，用于在当前电池温度大于或等于预设保护阈值时，控制功率变换装置进入低功耗待机状态，和/或向扩容储能设备发送停止指令，其中，预设保护阈值大于预设预警阈值。

24、本发明旨在提供一种热管理控制装置，在主储能设备与扩容储能设备处于联合工作模式，且第一电池装置因满充或放空退出充放电回路而处于退出态时，通过第一电池管理系统持续获取第一电池装置在退出态期间的当前电池温度，并依据当前电池温度与预设预警阈值或预设保护阈值的比较结果分级执行热管理保护动作。这种方式的优点在于：

25、第一方面，针对第一电池装置退出充放电回路但仍处于功率变换装置的热影响区内的特殊工况，持续对第一电池装置进行温度检测和保护，有效避免退出态的第一电池装置的温度因功率变换装置的余热持续上升，通过及时阻止退出态的第一电池装置超温，有利于提高热管理效果及安全性能，延长电池装置的使用寿命。

26、第二方面，退出态的第一电池装置的温升根源在于功率变换装置的外加热而非电芯自发热，通过提高散热执行部件的散热挡位、限制功率变换装置的输出功率、控制功率变换装置处于低功耗待机状态等与功率变换装置运行状态相关的动作实施保护，能够从热源端有效抑制温升，从而提高热管理效果。

27、第三方面，在预警阶段内（当前电池温度大于或等于预设预警阈值），采用提高散热挡位和/或限制功率的方式进行热管理，只有在当前电池温度大于或等于预设保护阈值时，才执行停机类保护动作，这种方式能够减少非必要的供电中断，兼顾储能系统的运行稳定性与安全性。

28、本发明第三方面提供了一种储能系统，包括主储能设备和扩容储能设备，扩容储能设备与主储能设备电连接；主储能设备包括控制器、功率变换装置、第一电池装置、第一电池管理系统和散热执行部件，第一电池装置与第一电池管理系统电连接，控制器用于控制功率变换装置、第一电池管理系统、散热执行部件和扩容储能设备；控制器用于执行第一方面中任一技术方案的热管理控制方法。

29、储能系统具有第一方面中任一技术方案的有益效果，在此不再赘述。

30、本发明的技术方案的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。