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储能系统的制作方法

2022-03-05 10:47:14 来源:中国专利 TAG:


1.本技术涉及电子电力技术领域,尤其涉及一种储能系统。


背景技术:

2.在电力电子技术领域中,为了保护储能系统中电能元件,提高储能系统中电池的使用寿命,需要采用温控部件降低储能系统中电池的工作温度。在常见的储能系统中,通常通过风冷装置或者水冷装置进行降温。本技术的发明人在研究和实践过程中发现,在现有技术中,风冷装置利用空气循环对储能系统降温,通常需要较大的送风空间(也即,风道),这使得利用风冷装置进行降温的储能系统的体积过于庞大,且空气无法与电池中的电芯直接接触,导致降温效率较低。同时,由于风冷装置中的空气从进风口到储能系统中各电池(或电池包)之间的送风距离不同,导致储能系统中各电池之间的温差较大。然而,相比于风冷装置,水冷装置虽然降温效果更好,但水冷装置的布设成本通常较高,且管道中用于降温的介质通常为导电液体,储能系统的安全性低,适用性差。


技术实现要素:

3.本技术提供了一种储能系统,可通过控制温控介质的温度,利用温控介质流经冷板与电芯传递热量,结构简单,温控成本低,温控效率高,系统安全性高,适用性强。
4.第一方面,本技术提供一种储能系统,该储能系统中包括至少一个电池包以及温控系统,电池包包括冷板和电芯,冷板与电芯接触传递热能,该温控系统包括控制单元、压缩机、换热器和至少一个第一控制阀。这里的冷板可以是导热性良好的管道,或任何温控介质可以在其内部流通的通道。当温控介质流经冷板时,冷板内的温控介质可以与电芯进行热能传递,例如,温度较低的温控介质可以吸收温度较高的电芯的热能,进而可以降低电芯温度。其中,压缩机的出口可连接换热器,换热器可通过第一控制阀连接电池包的冷板的第一出入口,电池包的冷板的第二出入口可连接压缩机的入口。这里,控制单元可以获取电池包的电芯温度,在电池包的电芯温度大于或等于第一温度阈值时,控制单元可用于控制压缩机动作以通过压缩机压缩温控介质得到流向换热器的温控介质,并控制第一控制阀开度以控制温控介质流入电池包中的冷板与电芯换热,以降低电芯温度。这里的第一温度阈值可以是控制单元根据经验值设定的,也可以是电芯额定的最高安全温度,也可以是根据当前储能系统运行状态计算得到的电芯可以正常工作的最高温度。这里的温控介质可以是冷媒、冷却工质或者任意一种便于吸收热能或释放热能的可流动介质,温控介质的形态可以是气体,也可以是液体,也可以是气液混合物,具体可根据实际应用场景确定,在此不作限制。这里的压缩机可以将气态的温控介质进行压缩,提升温控介质的压强,为温控介质在温控系统中流动提供动力。这里,控制单元可以控制第一控制阀的开度,以此控制温控介质流入电池包的冷板的流速(或流量),进而可以通过温控介质流经冷板吸收电芯的热量,降低电芯温度(例如,将电芯温度降低到安全工作温度范围内)。可以理解,当流经冷板的温控介质的温度过高或者电芯温度过高时,温控介质可以吸收的电芯的热量有限,控制单元可以
增大第一控制阀的开度,以提高温控介质流入电池包的冷板的流速(或流量),进而提高系统对电芯的降温能力。
5.在本技术中,在电池包的电芯温度大于或等于第一温度阈值时,控制单元可控制压缩机工作并控制第一控制阀的开度,以使得温控介质流经冷板与电芯换热,从而降低电芯温度,结构简单,温控成本低,温控效率高,系统安全性高,适用性强。
6.结合第一方面,在第一种可能的实施方式中,温控系统还包括第一加热装置,电池包的冷板的第二出入口通过第一加热装置连接压缩机的入口。这里的第一加热装置可用于将从电池包流出的温控介质加热至过热状态,以降低流向压缩机的温控介质的湿度。也就是说,第一加热装置可以将从电池包流出的温控介质加热至气态,减少流向压缩机的液态的温控介质的含量,进而防止液态的温控介质流入压缩机出现液击现象(也即,过多的液态物质进入压缩机后可能会对压缩机产生冲击,导致压缩机变形或者破裂),保证压缩机安全工作,结构简单,安全性高,适用性强。
7.结合第一方面第一种可能的实施方式,在第二种可能的实施方式中,第一加热装置为过热器。这里的过热器可用于利用流入电池包前的温控介质的热能将从电池包流出的温控介质加热至过热状态,以降低流向压缩机的温控介质的湿度。也就是说,假设从电池包流出的温控介质的温度为t1,过热器可以利用温度高于t1的温控介质(也即,流入电池包前的温控介质)的热能将电池包流出的温控介质加热至气态。由此,温控系统可以保证流入电池包的温控介质的温度足够低,可以在流经冷板的过程中吸收的电芯的热量,以将电芯温度降低(例如,将电芯温度降低到安全工作温度范围内),同时防止液态的温控介质流入压缩机出现液击现象(也即,过多的液态物质进入压缩机后可能会对压缩机产生冲击,导致压缩机变形或者破裂),在保证压缩机安全工作的基础上,进一步调节了温控系统中的热能循环,结构简单,温控效率高,安全性强,能量利用率高。
8.结合第一方面第二种可能的实施方式,在第三种可能的实施方式中,过热器的一端连接第一控制阀和电池包的冷板的第一出入口,过热器的另一端连接电池包的冷板的第二出入口和压缩机的入口。这里的过热器可用于利用第一控制阀流出的温控介质的热能将从电池包流出的温控介质加热至过热状态,以降低流向压缩机的温控介质的湿度。也就是说,假设从电池包流出的温控介质的温度为t1,过热器可以利用温度高于t1的温控介质(例如,第一控制阀流出的温控介质)的热能将电池包流出的温控介质加热至气态。由此,温控系统可以保证流入电池包的温控介质的温度足够低,可以在流经冷板的过程中吸收的电芯的热量,以将电芯温度降低(例如,将电芯温度降低到安全工作温度范围内),同时防止液态的温控介质流入压缩机出现液击现象(也即,过多的液态物质进入压缩机后可能会对压缩机产生冲击,导致压缩机变形或者破裂),在保证压缩机安全工作的基础上,利用了第一控制阀流出的温控介质的热量,进一步调节了温控系统中的热能循环,结构简单,温控效率高,安全性强,能量利用率高。
9.结合第一方面第二种可能的实施方式,在第四种可能的实施方式中,过热器的一端连接换热器和第一控制阀,过热器的另一端连接电池包的冷板的第二出入口和压缩机的入口。这里的过热器可用于利用换热器流出的温控介质的热能将从电池包流出的温控介质加热至过热状态,以降低流向压缩机的温控介质的湿度。也就是说,假设从电池包流出的温控介质的温度为t1,过热器可以利用温度高于t1的温控介质(例如,换热器流出的温控介
质)的热能将电池包流出的温控介质加热至气态。由此,温控系统可以保证流入电池包的温控介质的温度足够低,可以在流经冷板的过程中吸收的电芯的热量,以将电芯温度降低(例如,将电芯温度降低到安全工作温度范围内),同时防止液态的温控介质流入压缩机出现液击现象(也即,过多的液态物质进入压缩机后可能会对压缩机产生冲击,导致压缩机变形或者破裂),在保证压缩机安全工作的基础上,利用了换热器流出的温控介质的热量,进一步调节了温控系统中的热能循环,结构简单,温控效率高,安全性强,能量利用率高。
10.结合第一方面第二种可能的实施方式,在第五种可能的实施方式中,过热器的一端连接压缩机的出口和换热器,过热器的另一端连接电池包的冷板的第二出入口和压缩机的入口。这里的过热器可用于利用压缩机出口流出的温控介质的热能将从电池包流出的温控介质加热至过热状态,以降低流向压缩机的温控介质的湿度。也就是说,假设从电池包流出的温控介质的温度为t1,过热器可以利用温度高于t1的温控介质(例如,压缩机出口流出的温控介质)的热能将电池包流出的温控介质加热至气态。由此,温控系统可以保证流入电池包的温控介质的温度足够低,可以在流经冷板的过程中吸收的电芯的热量,以将电芯温度降低(例如,将电芯温度降低到安全工作温度范围内),同时防止液态的温控介质流入压缩机出现液击现象(也即,过多的液态物质进入压缩机后可能会对压缩机产生冲击,导致压缩机变形或者破裂),在保证压缩机安全工作的基础上,利用了压缩机出口流出的温控介质的热量,进一步调节了温控系统中的热能循环,结构简单,安全性强,能量利用率高。
11.结合第一方面、第一方面第一种至第五种可能的实施方式中的任一种,在第六种可能的实施方式中,温控系统还包括分液器,电池包的冷板的第二出入口通过第一加热装置和分液器连接压缩机的入口。这里的分液器可用于将第一加热装置加热后的温控介质气液分离(也即,将液态的温控介质留在分液器内部,将气态的温控介质输送给压缩机),以降低流向压缩机的温控介质的湿度,进一步保证压缩机安全工作,结构简单,安全性强,适用性强。
12.结合第一方面、第一方面第一种至第六种可能的实施方式中的任一种,在第七种可能的实施方式中,温控系统还包括第二控制阀,这里,第二控制阀可以连接在电池包的冷板的第二出入口和第一加热装置之间。这里,第二控制阀可用于控制从电池包的冷板的第二出入口输入第一加热装置的温控介质的流量。可以理解,这里的第一加热装置包括可以自行产生热能的加热装置(例如,加热器),也包括可以利用其他位置的温控介质的热能进行加热的热量转移装置(例如,过热器)。进一步可以理解,温控系统可以根据第一加热装置的加热性能(也即,第一加热装置是否足够将电池包输出的温控介质加热至过热状态),调节第二控制阀的开度,进而控制从电池包的冷板的第二出入口输入第一加热装置的温控介质的流量,以保证第一加热装置可以将电池包输出的温控介质加热至过热状态,以降低流向压缩机的温控介质的湿度,进一步保证压缩机安全工作,结构简单,安全性强,能量利用率高,适用性强。
13.结合第一方面、第一方面第一种至第七种可能的实施方式中的任一种,在第八种可能的实施方式中,储能系统包括多个电池包,温控系统包括多个第一控制阀和多个第一加热装置(例如,多个分散的过热器)。这里,一个电池包的冷板的第一出入口连接一个第一控制阀或通过一个第一加热装置连接一个第一控制阀,一个电池包的冷板的第二出入口通过一个第一加热装置连接压缩机的入口。这里,流经各个电池包的温控介质可以在流出各
个电池包对应的第一加热装置(也即,过热器)之后再汇总流入压缩机。控制单元还可用于在任一电池包的电芯温度大于或等于第一电芯温度时,控制任一电池包连接的第一控制阀开度,以控制温控介质流入任一电池包的冷板与任一电池包的电芯换热,以降低任一电池包的电芯温度。这里,控制单元可以获取每个电池包的电芯温度,在任意一个电池包(例如,目标电池包)的电芯温度大于或等于第一温度阈值时,控制单元可控制与该电池包连接的第一控制阀的开度,以控制温控介质流入电池包中的冷板与电芯换热,以降低电芯温度。这里的第一温度阈值可以是控制单元根据经验值设定的,也可以是电芯额定的最高安全温度,也可以是根据当前储能系统运行状态计算得到的电芯可以正常工作的最高温度。可以理解,这里各个电池包对应的第一温度阈值可以相同,也可以不同。进一步可以理解,控制单元可以根据各电池包的电芯温度和各电池包对应的第一温度阈值,分别控制与各电池包连接的第一控制阀的开度。这里,控制单元可以获取压缩机出口处温控介质的温度和/或压强,并根据压缩机出口处温控介质的温度和/或压强以及目标电池包的电芯温度控制与目标电池包连接的第一控制阀的开度,以此控制温控介质流入目标电池包的冷板的流速(或流量),进而可以通过温控介质流经冷板吸收电芯的热量,降低目标电池包的电芯温度(例如,将电芯温度降低到安全工作温度范围内),结构简单,温控成本低,温控效率高,系统安全性高,适用性强。
14.结合第一方面、第一方面第一种至第七种可能的实施方式中的任一种,在第九种可能的实施方式中,储能系统包括多个电池包,温控系统包括多个第一控制阀和一个第一加热装置(例如,一个集成的过热器)。这里,一个电池包的冷板的第一出入口连接一个第一控制阀或通过第一加热装置连接一个第一控制阀,一个电池包的冷板的第二出入口通过第一加热装置连接压缩机的入口。这里,流经各个电池包的温控介质可以分别流入第一加热装置(也即,过热器),并在第一加热装置内汇总后流入压缩机。控制单元还可用于在任一电池包的电芯温度大于或等于第一电芯温度时,控制任一电池包连接的第一控制阀开度,以控制温控介质流入任一电池包的冷板与任一电池包的电芯换热,以降低任一电池包的电芯温度。这里,控制单元可以获取每个电池包的电芯温度,在任意一个电池包(例如,目标电池包)的电芯温度大于或等于第一温度阈值时,控制单元可控制与该电池包连接的第一控制阀的开度,以控制温控介质流入电池包中的冷板与电芯换热,以降低电芯温度。这里的第一温度阈值可以是控制单元根据经验值设定的,也可以是电芯额定的最高安全温度,也可以是根据当前储能系统运行状态计算得到的电芯可以正常工作的最高温度。可以理解,这里各个电池包对应的第一温度阈值可以相同,也可以不同。进一步可以理解,控制单元可以根据各电池包的电芯温度和各电池包对应的第一温度阈值,分别控制与各电池包连接的第一控制阀的开度。这里,控制单元可以获取压缩机出口处温控介质的温度和/或压强,并根据压缩机出口处温控介质的温度和/或压强以及目标电池包的电芯温度控制与目标电池包连接的第一控制阀的开度,以此控制温控介质流入目标电池包的冷板的流速(或流量),进而可以通过温控介质流经冷板吸收电芯的热量,降低目标电池包的电芯温度(例如,将电芯温度降低到安全工作温度范围内),结构简单,温控成本低,温控效率高,系统安全性高,适用性强。
15.结合第一方面第八种或第九种可能的实施方式,在第十种可能的实施方式中,温控系统中还包括集总控制阀,集总控制阀的一端可连接换热器,集总控制阀的另一端可通
过各电池包对应的第一控制阀连接各电池包。其中,集总控制阀可以为膨胀阀(或其他有流量控制功能的阀门)、第一控制阀可以为膨胀阀或电磁阀(或其他有流量控制功能或者开关功能的阀门);或者集总控制阀可以为止回阀(或其他有流量控制功能或者开关功能的阀门)、第一控制阀可以为膨胀阀(或其他有流量控制功能的阀门)。也即,温控系统可以采用不同功能的阀门组合作为集中控制阀和第一控制阀,进而控制流经各电池包的温控介质的流量(或者流速),结构简单,控制操作简便,成本低,适用性强。
16.结合第一方面、第一方面第一种至第十种可能的实施方式中的任一种,在第十一种可能的实施方式中,温控系统还包括四通阀。这里,换热器的一端可通过第一控制阀连接电池包的冷板的第一出入口,换热器的另一端可连接四通阀的第一端,四通阀的第二端可连接电池包的冷板的第二出入口,四通阀的第三端可连接压缩机的出口,四通阀的第四端可连接压缩机的入口或通过分液器连接压缩机的入口。这里,控制单元还可用于在电池包的电芯温度大于或等于第一温度阈值时,控制四通阀导通压缩机的出口与换热器的连接,同时导通电池包的冷板的第二出入口与压缩机的入口的连接,以控制温控介质流入电池包中的冷板与电芯换热,以降低电芯温度。也即,控制单元可以通过改变四通阀内部四个端口的联通方式,进而改变温控系统内的联通方式,在需要降低电芯温度时,控制单元可以控制四通阀,使得压缩机输出的温控介质可以通过换热器和第一控制阀从电池包的冷板的第一出入口流入,并从电池包的冷板的第二出入口流出,进而降低电芯温度,结构简单,控制操作简便,成本低,适用性强。
17.结合第一方面第十一种可能的实施方式,在第十二种可能的实施方式中,在电池包的电芯温度小于或等于第二温度阈值时,控制单元还可用于控制四通阀导通压缩机的出口与电池包的冷板的第二出入口的连接,同时导通换热器与压缩机的出口的连接,并控制压缩机动作以通过压缩机加热温控介质,以控制温控介质流入电池包中的冷板与电芯换热,进而提高电芯温度,其中,第二温度阈值小于第一温度阈值。这里的第二温度阈值可以是控制单元根据经验值设定的,也可以是电芯额定最低安全温度,也可以是根据当前储能系统运行状态计算得到的电芯可以正常工作的最低温度。这里的温控介质可以是冷媒、冷却工质或者任意一种便于吸收热能或释放热能的可流动介质,温控介质的形态可以是气体,也可以是液体,也可以是气液混合物,具体可根据实际应用场景确定,在此不作限制。这里的压缩机可以将气态的温控介质进行压缩并加热,提升温控介质的压强和温度,为温控介质在温控系统中流动提供动力。这里,控制单元可以控制四通阀改变四个端口的联通方式,将压缩机流出的温控介质流经电池包的冷板为电芯释放热量,提升电芯温度(例如,将电芯温度提升到正常工作温度范围内),结构简单,温控成本低,温控效率高,系统安全性高,适用性强。
18.结合第一方面第十二种可能的实施方式,在第十三种可能的实施方式中,温控系统还包括回热器。这里,回热器可与换热器相邻布置,回热器可连接在四通阀的第二端和电池包的冷板的第二出入口之间。这里的回热器可用于通过流入电池包前的温控介质的热能加热换热器中的温控介质,以降低流向压缩机的温控介质的湿度。也就是说,当温控介质流经电池包的冷板与电芯进行热能交换之后,一部分温控介质可能会因为热能减少而变为液态,回热器可以利用压缩机流出的温控介质的热能对换热器中(或者流入压缩机前)的温控介质进行加热,以减少流向压缩机的液态的温控介质的含量,进而防止液态的温控介质流
入压缩机出现液击现象(也即,过多的液态物质进入压缩机后可能会对压缩机产生冲击,导致压缩机变形或者破裂),保证压缩机安全工作,结构简单,安全性高,适用性强。
19.结合第一方面第十二种或第十三种可能的实施方式,在第十四种可能的实施方式中,在外界环境(或温控系统的外部环境)的温度大于外界环境温度阈值时,控制单元可以控制换热器开启,并通过换热器利用外界环境的空气与第一控制阀输出的温控介质换热,以提高温控介质的温度。这里的外界环境温度阈值可以是控制单元根据经验值设定的,也可以是根据当前换热器中的温控介质的温度设定的(例如,外界环境温度阈值可以是一个大于当前换热器中的温控介质的温度)。换句话说,换热器可以利用外界环境的空气加热第一控制阀输出的温控介质,以减少流向压缩机的液态的温控介质的含量,在保证压缩机安全工作的基础上,利用了外界环境中的热能,结构简单,提高了能量利用率,降低了系统运行成本。
20.结合第一方面第十二种至第十四种可能的实施方式中的任一种,在第十五种可能的实施方式中,在第一加热装置为过热器(或利用其他位置的温控介质的热能进行加热的热量转移装置)时,温控系统还包括第二加热装置。这里,第二加热装置可连接在四通阀的第二端和电池包的冷板的第二出入口之间。第二加热装置可用于加热回热器输出的温控介质,通过加热后的温控介质流入电池包中的冷板与电芯换热,以提高电芯温度。可以理解的是,当压缩机流出的温控介质的温度较低,或其他情况使得流经电池包的冷板的温控介质的温度较低,不足以满足加热电芯的需求时,控制单元可以控制其他加热装置(例如,第一加热装置或第二加热装置)为温控介质加热升温,以满足加热电芯的需求。进一步可以理解的是,如果第一加热装置是加热器(或其他可以自行产生热能的加热装置)时,温控系统可以将第二加热装置与第一加热装置合并或取消布设第二加热装置,温控系统可以利用第一加热装置加热回热器输出的温控介质,通过加热后的温控介质流入电池包中的冷板与电芯换热,以提高电芯温度。在本技术中,控制单元可以控制第一加热装置和/或第二加热装置为输入电池包的冷板的温控介质加热,以保证流经电池包的冷板的温控介质有足够的热能提升电芯温度,结构简单,安全性强,灵活性高,适用性强。
21.结合第一方面第十二种至第十五种可能的实施方式中的任一种,在第十六种可能的实施方式中,集总控制阀可以为双向膨胀阀(或其他有双向流量控制功能的阀门),温控系统还可以包括至少一个第一止回阀。这里,一个第一止回阀的一端可以连接集总控制阀,该第一止回阀的另一端可连接一个电池包的冷板的第一出入口。这里,第一止回阀可用于防止温控介质从集总控制阀回流至与第一止回阀相连的电池包。可以理解,当第一控制阀是双向膨胀阀(或其他有双向流量控制功能的阀门)时,温控系统可以取消布设第一止回阀和/或集总控制阀,温控系统可以通过控制第一控制阀的开度控制输入换热器的温控介质的流量(或流速)。也即,当流入换热器的温控介质由于温度较低而液态含量较高时,控制单元可以采用不同的阀门组合并控制相应的阀门,降低控制流经换热器的温控介质的流量(或流速),使得换热器内部的温控介质可以通过回热器或外界环境吸收足够热能,进而防止液态的温控介质流入压缩机出现液击现象(也即,过多的液态物质进入压缩机后可能会对压缩机产生冲击,导致压缩机变形或者破裂),保证压缩机安全工作,结构简单,操作方式简便,安全性高,适用性强。
22.结合第一方面、第一方面第一种至第十六种可能的实施方式中的任一种,在第十
七种可能的实施方式中,储能系统还包括介质流通管道(用于流通温控介质),介质流通管道包括一对管道主线端口和至少一对管道支线端口,其中,一个电池包的冷板的第一出入口可连接一个第一控制阀或通过一个第一加热装置连接一个第一控制阀,一个电池包的冷板的第二出入口可通过一个第一加热装置连接压缩机的入口。这里,温控系统中的换热器和压缩机可集成为一个门装散热模块,门装散热模块与管道主线端口相连,电池包、电池包对应的第一控制阀和电池包对应的第一加热装置可集成为至少一个电池包模组,电池包模组与管道支线端口相连。在本技术中,储能系统可以将换热器和压缩机集成为门装散热模块,并可以将门装散热模块布置在门上或者储能系统的出入口处,同时将连接电池包模组的管道支线端口汇集为管道主线端口与门装散热模块相连,使得门装散热模块可以灵活地移动,便于维护,适用性强。
23.结合第一方面第十七种可能的实施方式,在第十八种可能的实施方式中,储能系统还包括多个介质流通管道(用于流通温控介质)。这里,温控系统中的换热器、压缩机、第一控制阀和第一加热装置可集成为一个顶装散热模块,顶装散热模块可与多个介质流通管道的一端相连,电池包可与多个介质流通管道的另一端相连。在本技术中,储能系统可以将换热器、压缩机、第一控制阀和第一加热装置集成为顶装散热模块,并可以将顶装散热模块布置在储能系统的顶部,并通过多个介质流通管道连接顶装散热模块和电池包,可以提高储能系统的集成度,增大储能系统的能量密度,提高储能系统的温控效率。
24.结合第一方面、第一方面第一种至第十六种可能的实施方式中的任一种,在第十九种可能的实施方式中,储能系统中的电池包可集成为电池包模块,温控系统中的第一控制阀集成为模组膨胀阀。这里的电池包模块的一端可通过模组膨胀阀连接换热器,电池包模块的另一端可连接压缩机或通过分液器连接压缩机,压缩机与换热器相连。这里的换热器可用于为电池包模块输出的温控介质降温。在本技术中,储能系统可以提高储能系统的集成度,增大储能系统的能量密度,提高储能系统的温控效率。
25.结合第一方面第十九种可能的实施方式,在第二十种可能的实施方式中,储能系统还包括电池管理模块。这里,电池管理模块可用于与电池包模块中的冷板接触传递热能,以降低流向压缩机的温控介质的湿度。也就是说,储能系统可以利用电池管理模块产生的热能加热流向压缩机的温控介质,保证压缩机安全工作,结构简单,能量利用率高,成本低。
26.结合第一方面第十九种或第二十种可能的实施方式,在第二十一种可能的实施方式中,换热器为风冷装置(这里,风冷装置可包括冷凝器和风扇),储能系统还包括进风口和出风口。换热器可用于通过进风口和出风口为电池包模块输出的温控介质降温,结构简单,适用性强。
27.结合第一方面第二十一种可能的实施方式,在第二十二种可能的实施方式中,换热器还可用于通过进风口和出风口为电池管理模块降温,结构简单,适用性强。
28.结合第一方面、第一方面第一种至第十六种可能的实施方式中的任一种,在第二十三种可能的实施方式中,储能系统还包括顶部出风口。这里,储能系统中的各个温控系统和电池包可集成为温控模组,储能系统中的温控模组可堆叠分布组成多个温控堆叠,各温控堆叠以顶部出风口为中心对称分布。在本技术中,储能系统的集成度高,能量密度大,温控效率高。
29.结合第一方面第二十三种可能的实施方式,在第二十四种可能的实施方式中,储
能系统还包括引流装置(例如,通风管道),引流装置可布设于顶部出风口处。这里,引流装置可用于提高储能系统的散热能力,结构简单,适用性强。
30.结合第一方面、第一方面第一种至第十六种可能的实施方式中的任一种,在第二十五种可能的实施方式中,储能系统还包括侧壁出风口。这里,储能系统中的各个温控系统和电池包可集成为温控模组,储能系统中的温控模组可堆叠分布组成多个温控堆叠,各温控堆叠基于侧壁出风口均匀分布。在本技术中,储能系统的集成度高,能量密度大,温控效率高。
31.结合第一方面第二十五种可能的实施方式,在第二十六种可能的实施方式中,储能系统还包括引流装置(例如,通风管道),引流装置可布设于侧壁出风口处。这里,引流装置可用于引导空气流通至侧壁出风口,以提高储能系统的散热能力,结构简单,适用性强。
32.结合第一方面、第一方面第一种至第十六种可能的实施方式中的任一种,在第二十七种可能的实施方式中,储能系统还可包括至少一个直流-直流转换器、变流器、变压器和用电电网。电池包可与温控系统相连,温控系统可与直流-直流转换器相连,直流-直流转换器可通过变流器和变压器与用电电网相连。这里,多个电池包可以集成为一个电池簇,一个dc-dc转换器可以对应一个电池簇进行电流转换,一个dc-dc转换器也可以对应多个电池簇进行电流转换。在本技术中,储能系统的温控系统可使得温控介质流经冷板与电芯换热,从而升高或者降低电芯温度,结构简单,便于集成,温控成本低,系统安全性高,适用性强。
33.结合第一方面第二十七种可能的实施方式,在第二十八种可能的实施方式中,储能系统还包括发电装置和逆变器。发电装置通过逆变器与变压器和变流器相连。电池包可用于为用电电网供电或者通过发电装置充电。在本技术中,储能系统的温控系统可使得温控介质流经冷板与电芯换热,从而升高或者降低电芯温度,结构简单,便于集成,温控成本低,系统安全性高,适用性强。
附图说明
34.图1是本技术提供的储能系统的应用场景示意图;
35.图2是本技术提供的储能系统的一结构示意图;
36.图3是本技术提供的储能系统的另一结构示意图;
37.图4是本技术提供的储能系统的另一结构示意图;
38.图5是本技术提供的储能系统的另一结构示意图;
39.图6是本技术提供的温控系统与多电池包的局部连接关系示意图;
40.图7是本技术提供的储能系统的另一结构示意图;
41.图8是本技术提供的储能系统的另一结构示意图;
42.图9是本技术提供的储能系统的另一结构示意图;
43.图10是本技术提供的储能系统的另一结构示意图;
44.图11是本技术提供的储能系统的另一结构示意图;
45.图12是本技术提供的储能系统中电池包模块和电池管理模块的结构示意图;
46.图13是本技术提供的储能系统的另一结构示意图;
47.图14是本技术提供的储能系统的另一结构示意图。
具体实施方式
48.本技术提供的储能系统可适用于新能源智能微网领域、输配电领域或者新能源领域(如光伏并网领域或者风力并网领域)、光储发电领域(如对家用设备(如冰箱、空调)或者电网供电),或者风储发电领域,或者大功率变换器领域(如将直流电转换为大功率的高压交流电)等多种应用领域,具体可根据实际应用场景确定,在此不做限制。本技术提供的储能系统可适配于不同的应用场景,比如,光储能供电应用场景、风储能供电应用场景、纯储能应用场景或者其它储能供电应用场景,下面将以光储能供电应用场景为例进行说明,以下不再赘述。
49.请一并参见图1,图1是本技术提供的储能系统的应用场景示意图。在光储能供电应用场景下,如图1所示,储能系统中包括储能柜1001、变流器1002、变压器1003、用电电网1004(也可以是其他用电设备)、发电装置1005(例如,光伏发电装置)和逆变器1006。其中,发电装置1005通过逆变器1006和变流器1002与储能柜1001相连,储能柜1001通过变流器1002和变压器1003与用电电网1004相连。在用电电网1004的用电量较低时,发电装置1005可以同时为储能柜1001和用电电网1004供能,此时,储能柜1001可以通过变流器1002和逆变器1006接收并存储发电装置1005传输的电能。在用电电网1004的用电量较高时,发电装置1005和储能柜1001可以同时为用电电网1004供能,此时,储能柜1001可以通过变流器1002和变压器1003将其存储的能量传输给用电电网1004。在一些可行的实施方式中,储能柜1001也可以通过变流器1002和变压器1003接受用电电网1004传输的电能。可以理解,在一些纯储能应用场景中(例如,系统中没有发电装置1005和逆变器1006时),储能柜1001也可以作为供电设备通过变流器1002和变压器1003为用电电网1004供电。进一步可以理解,在一些纯储能应用场景中(例如,系统中没有发电装置1005和逆变器1006时),储能柜1001也可以通过变流器1002和变压器1003接受用电电网1004传输的电能。在图1所示的应用场景中,储能柜1001中包括温控系统1、至少一个电池包2和至少一个dc-dc转换器3。电池包2可与温控系统1相连,温控系统1可与dc-dc转换器3相连,dc-dc转换器3可通过变流器1002和变压器1003与用电电网1004相连。这里,多个电池包2可以集成为一个电池簇,一个dc-dc转换器3可以对应一个电池簇进行电流转换,一个dc-dc转换器3也可以对应多个电池簇进行电流转换。可以理解,在电池包2中的电芯温度过高或者过低的情况下,会导致储能柜1001中各部分元件(例如,电池包2)因温度过高而增加损耗、缩短使用寿命,或者导致储能柜1001中各部分元件(例如,电池包2)因温度过低而无法提供足够的供电电压。这时,上述温控系统1的控制单元可以使得温控介质流经电池包2中的冷板与电池包2中的电芯换热,从而升高或者降低电芯温度,保证系统正常储能和供电,系统结构简单,便于集成,温控成本低,系统安全性高,适用性强。
50.下面将结合图2至图14对本技术提供的储能系统的结构和工作原理进行示例说明。
51.参见图2,图2是本技术提供的储能系统的一结构示意图。如图2所示,储能系统中包括至少一个电池包以及温控系统1,电池包包括冷板和电芯,冷板与电芯接触传递热能,该温控系统1包括控制单元100、压缩机101、换热器102和至少一个第一控制阀k1。这里的冷板可以是导热性良好的管道,或任何温控介质可以在其内部流通的通道。当温控介质流经冷板时,冷板内的温控介质可以与电芯进行热能传递,例如,温度较低的温控介质可以吸收
温度较高的电芯的热能,进而可以降低电芯温度。其中,压缩机101的出口可连接换热器102,换热器102可通过第一控制阀k1连接电池包的冷板的第一出入口,电池包的冷板的第二出入口可连接压缩机101的入口。这里,控制单元100可以获取电池包的电芯温度,在电池包的电芯温度大于或等于第一温度阈值时,控制单元100可用于控制压缩机101动作以通过压缩机101压缩温控介质得到流向换热器102的温控介质,并控制第一控制阀k1的开度(也即,阀门开合程度、调节程度或者其他可以调节第一控制阀k1的开合程度的参数)以控制温控介质流入电池包中的冷板与电芯换热,以降低电芯温度。这里的第一温度阈值可以是控制单元100根据经验值设定的,也可以是电芯额定的最高安全温度,也可以是根据当前储能系统运行状态计算得到的电芯可以正常工作的最高温度。这里的温控介质可以是冷媒、冷却工质或者任意一种便于吸收热能或释放热能的可流动介质,温控介质的形态可以是气体,也可以是液体,也可以是气液混合物,具体可根据实际应用场景确定,在此不作限制。
52.在一些可行的实施方式中,压缩机101可以将气态的温控介质进行压缩,提升温控介质的压强,为温控介质在温控系统1中流动提供动力。这里,控制单元100可以获取压缩机101出口处温控介质的温度和/或压强,并根据压缩机101出口处温控介质的温度和/或压强以及电池包的电芯温度控制第一控制阀k1的开度,以此控制温控介质流入电池包的冷板的流速(或流量),进而可以通过温控介质流经冷板吸收电芯的热量,降低电芯温度(例如,将电芯温度降低到安全工作温度范围内)。
53.可以理解,当流经冷板的温控介质的温度过低或者电芯温度过低时,电芯传递给温控介质的热能无法使得温控介质变为气态,导致在温控介质从冷板流出后流入压缩机101时湿度过高,控制单元100可以减小第一控制阀k1的开度,以降低温控介质流入电池包的冷板的流速(或流量),使得流入电池包的温控介质充分吸收电芯的热量,进而降低流向压缩机101的温控介质的湿度。
54.进一步可以理解,当流经冷板的温控介质的温度过高或者电芯温度过高时,温控介质可以吸收的电芯的热量有限,控制单元100可以增大第一控制阀k1的开度,以提高温控介质流入电池包的冷板的流速(或流量),进而提高系统对电芯的降温能力。这里,控制单元100也可以根据压缩机101出口处温控介质的温度和/或压强,控制压缩机101的工作参数(例如,功率、工作气压、输出压强和输出温度等参数),进而调整压缩机101出口处温控介质的温度和/或压强(例如,压缩机101功率越大,压缩机101出口的温控介质的温度越高,压强越大)。
55.在一些可行的实施方式中,控制单元100还可以控制换热器102的参数(例如,转速),从而控制温控介质流径换热器102时与外界交换的热能(例如,当外界环境(也即,温控系统1外部的环境)温度低于温控介质的温度时,换热器102的转速越快,温控介质流经换热器102时散热越多,温度降低越多)。可以理解,当压缩机101出口处的温控介质的温度较低时,控制单元100可以控制压缩机101以提升温控介质的温度;当压缩机101出口处的温控介质的温度较高时,控制单元100可以控制换热器102以降低温控介质的温度。
56.在本技术中,在电池包的电芯温度大于或等于第一温度阈值时,控制单元100可控制压缩机101工作并控制第一控制阀k1的开度,以使得温控介质流经冷板与电芯换热,从而降低电芯温度,结构简单,温控成本低,温控效率高,系统安全性高,适用性强。
57.在一些可行的实施方式中,温控系统还包括第一加热装置,请参见图3,图3是本申
请提供的储能系统的另一结构示意图。如图3所示,电池包的冷板的第二出入口通过第一加热装置103连接压缩机101的入口。这里的第一加热装置103可用于将从电池包流出的温控介质加热至过热状态,以降低流向压缩机101的温控介质的湿度。也就是说,第一加热装置103可以将从电池包流出的温控介质加热至气态,减少流向压缩机101的液态的温控介质的含量,进而防止液态的温控介质流入压缩机101出现液击现象(也即,过多的液态物质进入压缩机后可能会对压缩机产生冲击,导致压缩机变形或者破裂),保证压缩机101安全工作,结构简单,安全性高,适用性强。
58.在一些可行的实施方式中,图3中的第一加热装置103可以为过热器(或者其他可以将温度较高的温控介质的热量转移给温度较低的温控介质的装置),请一并参见图4,图4是本技术提供的储能系统的另一结构示意图。如图4所示,过热器203的q1端可连接第一控制阀k1,过热器203的q2端可连接电池包的冷板的第一出入口,过热器203的q4端可连接电池包的冷板的第二出入口,过热器203的q3端可连接压缩机201的入口。这里的过热器203可用于利用第一控制阀k1流出的温控介质的热能将从电池包流出的温控介质加热至过热状态,以降低流向压缩机201的温控介质的湿度。
59.也就是说,假设从电池包流出的温控介质的温度为t1,过热器203可以利用温度高于t1的温控介质(例如,第一控制阀k1流出的温控介质)的热能将电池包流出的温控介质加热至气态。由此,温控系统可以保证流入电池包的温控介质的温度足够低,可以在流经冷板的过程中吸收的电芯的热量,以将电芯温度降低(例如,将电芯温度降低到安全工作温度范围内),同时防止液态的温控介质流入压缩机201出现液击现象(也即,过多的液态物质进入压缩机后可能会对压缩机产生冲击,导致压缩机变形或者破裂),在保证压缩机201安全工作的基础上,利用了第一控制阀流出的温控介质的热量,进一步调节了温控系统中的热能循环,结构简单,温控效率高,安全性强,能量利用率高。
60.在一些可行的实施方式中,如图4所示,过热器203的q1端(q1')可连接换热器202,过热器203的q2端(q2')可连接第一控制阀k1,过热器203的q4端可连接电池包的冷板的第二出入口,过热器203的q3端可连接压缩机201的入口。这里的过热器203可用于利用换热器202流出的温控介质的热能将从电池包流出的温控介质加热至过热状态,以降低流向压缩机201的温控介质的湿度。也就是说,假设从电池包流出的温控介质的温度为t1,过热器203可以利用温度高于t1的温控介质(例如,换热器202流出的温控介质)的热能将电池包流出的温控介质加热至气态,在保证压缩机安全工作的基础上,利用了换热器流出的温控介质的热量,进一步调节了温控系统中的热能循环,结构简单,温控效率高,安全性强,能量利用率高。
61.在一些可行的实施方式中,如图4所示,过热器203的q1端(q1")可连接压缩机201的出口,过热器203的q2端(q2")可连接换热器202,过热器203的q4端可连接电池包的冷板的第二出入口,过热器203的q3端可连接压缩机201的入口。这里的过热器203可用于利用压缩机201出口流出的温控介质的热能将从电池包流出的温控介质加热至过热状态,以降低流向压缩机201的温控介质的湿度。也就是说,假设从电池包流出的温控介质的温度为t1,过热器203可以利用温度高于t1的温控介质(例如,压缩机201出口流出的温控介质)的热能将电池包流出的温控介质加热至气态,在保证压缩机安全工作的基础上,利用了压缩机出口流出的温控介质的热量,进一步调节了温控系统中的热能循环,结构简单,温控效率高,
安全性强,能量利用率高。
62.可以理解,以上三种过热器203的连接方式只是对过热器203的连接关系进行示例性的介绍,在具体的应用场景中,过热器203的位置和连接关系可以根据实际的电池包与压缩机201、换热器202或第一控制阀k1的布设位置确定,在此不再赘述。
63.在一些可行的实施方式中,为进一步保障压缩机安全工作,温控系统还包括分液器,请一并参见图5,图5是本技术提供的储能系统的另一结构示意图。如图5所示,电池包的冷板的第二出入口可通过第一加热装置(也即,过热器203)和分液器204连接压缩机201的入口。这里的分液器204可用于将过热器203加热后的温控介质气液分离(也即,将液态的温控介质留在分液器204内部,将气态的温控介质输送给压缩机201),以降低流向压缩机201的温控介质的湿度,进一步保证压缩机201安全工作,结构简单,安全性强,适用性强。
64.在一些可行的实施方式中,为进一步增加系统的灵活性和控制力,温控系统还可以包括第二控制阀k2,请再次参见图5。如图5所示,第二控制阀k2可以连接在电池包的冷板的第二出入口和第一加热装置(也即,过热器203)之间。这里,第二控制阀k2可用于控制从电池包的冷板的第二出入口输入第一加热装置的温控介质的流量。可以理解,这里的第一加热装置包括可以自行产生热能的加热装置(例如,加热器),也包括可以利用其他位置的温控介质的热能进行加热的热量转移装置(例如,过热器203)。进一步可以理解,温控系统可以根据第一加热装置的加热性能(也即,第一加热装置是否足够将电池包输出的温控介质加热至过热状态),调节第二控制阀k2的开度,进而控制从电池包的冷板的第二出入口输入第一加热装置的温控介质的流量,以保证第一加热装置可以将电池包输出的温控介质加热至过热状态,以降低流向压缩机201的温控介质的湿度,进一步保证压缩机201安全工作,结构简单,安全性强,能量利用率高,适用性强。
65.在一些可行的实施方式中,储能系统还可以包括多个电池包,请参见图6,图6是本技术提供的温控系统与多电池包的局部连接关系示意图。如图6中的6a部分所示,储能系统包括多个电池包(例如,电池包a至电池包n),温控系统包括多个第一控制阀(例如,k1a至k1n)和多个第一加热装置(例如,多个分散的过热器a至过热器n)。这里,一个电池包的冷板的第一出入口连接一个第一控制阀或通过一个第一加热装置(也即,过热器)连接一个第一控制阀,一个电池包的冷板的第二出入口通过一个第一加热装置连接压缩机的入口。这里,流经各个电池包的温控介质可以在流出各个电池包对应的第一加热装置(也即,过热器a至过热器n)之后再汇总流入压缩机。控制单元还可用于在任一电池包的电芯温度大于或等于第一电芯温度时,控制任一电池包连接的第一控制阀开度,以控制温控介质流入任一电池包的冷板与任一电池包的电芯换热,以降低任一电池包的电芯温度。
66.在一些可行的实施方式中,如图6中的6b部分所示,储能系统包括多个电池包(例如,电池包a至电池包n),温控系统包括多个第一控制阀(例如,k1a至k1n)和一个第一加热装置(例如,一个集成的过热器)。这里,一个电池包的冷板的第一出入口连接一个第一控制阀或通过第一加热装置连接一个第一控制阀,一个电池包的冷板的第二出入口通过第一加热装置连接压缩机的入口。这里,流经各个电池包的温控介质可以分别流入第一加热装置(也即,过热器),并在第一加热装置内汇总后流入压缩机。控制单元还可用于在任一电池包的电芯温度大于或等于第一电芯温度时,控制任一电池包连接的第一控制阀开度,以控制温控介质流入任一电池包的冷板与任一电池包的电芯换热,以降低任一电池包的电芯温
度。
67.在一些可行的实施方式中,控制单元可以获取每个电池包的电芯温度,在任意一个电池包(例如,目标电池包)的电芯温度大于或等于第一温度阈值时,控制单元可控制与该电池包连接的第一控制阀的开度,以控制温控介质流入电池包中的冷板与电芯换热,以降低电芯温度。这里的第一温度阈值可以是控制单元根据经验值设定的,也可以是电芯额定的最高安全温度,也可以是根据当前储能系统运行状态计算得到的电芯可以正常工作的最高温度。
68.可以理解,这里各个电池包对应的第一温度阈值可以相同,也可以不同。进一步可以理解,控制单元可以根据各电池包的电芯温度和各电池包对应的第一温度阈值,分别控制与各电池包连接的第一控制阀的开度。这里,控制单元可以获取压缩机出口处温控介质的温度和/或压强,并根据压缩机出口处温控介质的温度和/或压强以及目标电池包的电芯温度控制与目标电池包连接的第一控制阀的开度,以此控制温控介质流入目标电池包的冷板的流速(或流量),进而可以通过温控介质流经冷板吸收电芯的热量,降低目标电池包的电芯温度(例如,将电芯温度降低到安全工作温度范围内),结构简单,温控成本低,温控效率高,系统安全性高,适用性强。
69.在一些可行的实施方式中,温控系统中还包括集总控制阀,请一并参见图7,图7是本技术提供的储能系统的另一结构示意图。如图7所示,集总控制阀(膨胀阀m1或止回阀m2)的一端可连接换热器302,集总控制阀的另一端可通过各电池包对应的第一控制阀(k1a至k1n)连接各电池包(电池包a至电池包n)。其中,集总控制阀可以为膨胀阀m1(或其他有流量控制功能的阀门)、第一控制阀可以为膨胀阀或电磁阀(或其他有流量控制功能或者开关功能的阀门);或者集总控制阀可以为止回阀m2(或其他有流量控制功能或者开关功能的阀门)、第一控制阀可以为膨胀阀(或其他有流量控制功能的阀门)。也即,温控系统可以采用不同功能的阀门组合作为集中控制阀和第一控制阀,进而控制流经各电池包的温控介质的流量(或者流速),结构简单,控制操作简便,成本低,适用性强。
70.在一些可行的实施方式中,为进一步增加温控系统的灵活性,温控系统还可以包括四通阀,请再次参见图7。如图7所示,换热器302的一端可通过集总控制阀(m1和m2)和第一控制阀(k1a至k1n)连接电池包(电池包a至电池包n)的冷板的第一出入口,换热器302的另一端可连接四通阀305的第一端p1,四通阀305的第二端p2可连接电池包的冷板的第二出入口,四通阀305的第三端p3可连接压缩机301的出口,四通阀305的第四端p4可连接压缩机301的入口或通过分液器304连接压缩机301的入口。这里,控制单元300还可用于在电池包的电芯温度大于或等于第一温度阈值时,控制四通阀305导通压缩机301的出口与换热器302的连接,同时导通电池包的冷板的第二出入口与压缩机301的入口的连接,以控制温控介质流入电池包中的冷板与电芯换热,以降低电芯温度。
71.在一些可行的实施方式中,温控系统还可以包括止回阀s0,止回阀s0连接在各电池包的冷板的第二出入口与四通阀305的第二端p2之间,用于防止温控介质回流。可以理解,控制单元300可以通过控制四通阀305改变四个端口的联通方式,进而改变温控系统内的联通方式,在需要降低电芯温度时,控制单元300可以控制四通阀305,使得压缩机301输出的温控介质可以通过换热器302和第一控制阀从电池包的冷板的第一出入口流入,并从电池包的冷板的第二出入口流出,进而降低电芯温度,结构简单,控制操作简便,成本低,适
用性强。
72.进一步可以理解,在通过温控介质降低电芯温度的过程中,如图7所示,温控介质的流动方向如灰色箭头所示,控制单元300可以获取各电池包内部的电芯温度,以及系统内部不同位置温控介质的状态参数(例如,温度、压强或者其他状态参数),并根据这些状态参数控制系统内部的阀门和元件的工作参数。例如,控制单元300可以获取四通阀305的第一端p1处的温控介质的状态参数,各电池包流出的温控介质的状态参数(在每个电池包都与不同的过热器相连时,可以分别获取各过热器出口流向四通阀的温控介质的状态参数),并根据这些状态参数控制集总控制阀(m1或m2)、四通阀305、第一控制阀(k1a至k1n)、第二控制阀(k2a至k2n)、换热器302和压缩机301等阀门和元件的工作参数,在保证系统可以通过温控介质降低电芯温度的同时,通过控制调整阀门和元件的工作参数,保证系统安全正常地工作,降低系统的能耗,提升系统的工作效率。
73.在一些可行的实施方式中,温控系统还可以通过温控介质升高电芯温度,具体请参见图8,图8是本技术提供的储能系统的另一结构示意图。如图8所示,在电池包的电芯温度小于或等于第二温度阈值时,控制单元400还可用于控制四通阀405导通压缩机401的出口与电池包的冷板的第二出入口的连接,同时导通换热器402与压缩机401的出口的连接,并控制压缩机401动作以通过压缩机401加热温控介质,以控制温控介质流入电池包中的冷板与电芯换热,进而提高电芯温度,其中,第二温度阈值小于第一温度阈值。这里的第二温度阈值可以是控制单元400根据经验值设定的,也可以是电芯额定最低安全温度,也可以是根据当前储能系统运行状态计算得到的电芯可以正常工作的最低温度。这里的温控介质可以是冷媒、冷却工质或者任意一种便于吸收热能或释放热能的可流动介质,温控介质的形态可以是气体,也可以是液体,也可以是气液混合物,具体可根据实际应用场景确定,在此不作限制。这里的压缩机401可以将气态的温控介质进行压缩并加热,提升温控介质的压强和温度,为温控介质在温控系统中流动提供动力。这里,控制单元400可以控制四通阀405改变四个端口的联通方式,将压缩机401流出的温控介质流经电池包的冷板为电芯释放热量,提升电芯温度(例如,将电芯温度提升到正常工作温度范围内),结构简单,温控成本低,温控效率高,系统安全性高,适用性强。
74.在一些可行的实施方式中,为了进一步保证压缩机正常工作,温控系统还可以换包括回热器,请再次参见图8。如图8所示,回热器406可与换热器402相邻布置,回热器406可连接在四通阀405的第二端p2和电池包的冷板的第二出入口之间。这里的回热器406可用于通过流入电池包前的温控介质的热能加热换热器402中的温控介质,以降低流向压缩机401的温控介质的湿度。也就是说,当温控介质流经电池包的冷板与电芯进行热能交换之后,一部分温控介质可能会因为热能减少而变为液态,回热器406可以利用压缩机401流出的温控介质的热能对换热器402中(或者流入压缩机401前)的温控介质进行加热,以减少流向压缩机401的液态的温控介质的含量,进而防止液态的温控介质流入压缩机401出现液击现象(也即,过多的液态物质进入压缩机后可能会对压缩机产生冲击,导致压缩机变形或者破裂),保证压缩机401安全工作,结构简单,安全性高,适用性强。
75.在一些可行的实施方式中,在外界环境(或温控系统的外部环境)的温度大于外界环境温度阈值时,控制单元400可以控制换热器402开启,并通过换热器402利用外界环境的空气与第一控制阀输出的温控介质换热,以提高温控介质的温度。这里的外界环境温度阈
值可以是控制单元400根据经验值设定的,也可以是根据当前换热器402中的温控介质的温度设定的(例如,外界环境温度阈值可以是一个大于当前换热器402中的温控介质的温度)。换句话说,换热器402可以利用外界环境的空气加热第一控制阀输出的温控介质,以减少流向压缩机401的液态的温控介质的含量,在保证压缩机401安全工作的基础上,利用了外界环境中的热能,结构简单,提高了能量利用率,降低了系统运行成本。
76.在一些可行的实施方式中,在第一加热装置为过热器(或利用其他位置的温控介质的热能进行加热的热量转移装置)时,温控系统还包括第二加热装置。如图8所示,第二加热装置407可连接在四通阀405的第二端p2和电池包的冷板的第二出入口之间。第二加热装置407可用于加热回热器406输出的温控介质,通过加热后的温控介质流入电池包中的冷板与电芯换热,以提高电芯温度。可以理解的是,当压缩机401流出的温控介质的温度较低,或其他情况使得流经电池包的冷板的温控介质的温度较低,不足以满足加热电芯的需求时,控制单元400可以控制其他加热装置(例如,第一加热装置或第二加热装置407)为温控介质加热升温,以满足加热电芯的需求。进一步可以理解的是,如果第一加热装置是加热器(或其他可以自行产生热能的加热装置)时,温控系统可以将第二加热装置407与第一加热装置合并或取消布设第二加热装置407,温控系统可以利用第一加热装置加热回热器406输出的温控介质,通过加热后的温控介质流入电池包中的冷板与电芯换热,以提高电芯温度。在本技术中,控制单元400可以控制第一加热装置和/或第二加热装置407为输入电池包的冷板的温控介质加热,以保证流经电池包的冷板的温控介质有足够的热能提升电芯温度,结构简单,安全性强,灵活性高,适用性强。
77.在一些可行的实施方式中,集总控制阀m可以为双向膨胀阀(或其他有双向流量控制功能的阀门),温控系统还可以包括至少一个第一止回阀。如图8所示,温控系统包括多个第一止回阀(sa至sn),这里,一个第一止回阀s的一端可以连接集总控制阀m,该第一止回阀s的另一端可连接一个电池包的冷板的第一出入口。这里,第一止回阀s可用于防止温控介质从集总控制阀m回流至与第一止回阀s相连的电池包。可以理解,当第一控制阀是双向膨胀阀(或其他有双向流量控制功能的阀门)时,温控系统可以取消布设第一止回阀s和/或集总控制阀m,温控系统可以通过控制第一控制阀的开度控制输入换热器402的温控介质的流量(或流速)。也即,当流入换热器402的温控介质由于温度较低而液态含量较高时,控制单元400可以采用不同的阀门组合并控制相应的阀门,降低控制流经换热器402的温控介质的流量(或流速),使得换热器402内部的温控介质可以通过回热器406或外界环境吸收足够热能,进而防止液态的温控介质流入压缩机401出现液击现象(也即,过多的液态物质进入压缩机后可能会对压缩机产生冲击,导致压缩机变形或者破裂),保证压缩机401安全工作,结构简单,操作方式简便,安全性高,适用性强。
78.进一步可以理解,在通过温控介质提高电芯温度的过程中,如图8所示,温控介质的流动方向如灰色箭头所示,控制单元400可以获取各电池包内部的电芯温度,以及系统内部不同位置温控介质的状态参数(例如,温度、压强或者其他状态参数),并根据这些状态参数控制系统内部的阀门和元件的工作参数。例如,控制单元400可以获取四通阀405的第一端p1处的温控介质的状态参数,各电池包流出的温控介质的状态参数(在每个电池包都与不同的过热器相连时,可以分别获取各过热器出口流向换热器的温控介质的状态参数),并根据这些状态参数控制集总控制阀m、四通阀405、第一控制阀(k1a至k1n)、第二控制阀(k2a
至k2n)、换热器402和压缩机401等阀门和元件的工作参数,在保证系统可以通过温控介质提高电芯温度的同时,通过控制调整阀门和元件的工作参数,保证系统安全正常地工作,降低系统的能耗,提升系统的工作效率。
79.本技术还提供一种储能系统,请一并参见图9,图9是本技术提供的储能系统的另一结构示意图。储能系统可包括如上述图2-图8中介绍的任一种可能的实施方式中的温控系统,为表述方便,本技术仅以通过温控介质为电芯降温时温控系统的结构(也即,图2中温控系统的结构)进行示例性的说明。如图9所示,该储能系统还包括介质流通管道(用于流通温控介质),介质流通管道包括一对管道主线端口和至少一对管道支线端口,其中,一个电池包的冷板的第一出入口可连接一个第一控制阀或通过一个第一加热装置(也即,过热器)连接一个第一控制阀,一个电池包的冷板的第二出入口可通过一个过热器连接压缩机501的入口。这里,温控系统中的换热器502和压缩机501可集成为一个门装散热模块,门装散热模块与管道主线端口相连,电池包、电池包对应的第一控制阀和电池包对应的过热器可集成为至少一个电池包模组,电池包模组与管道支线端口相连。在本技术中,储能系统可以将换热器502和压缩机501集成为门装散热模块,并可以将门装散热模块布置在门上或者储能系统的出入口处,同时将连接电池包模组的管道支线端口汇集为管道主线端口与门装散热模块相连,使得门装散热模块可以灵活地移动,便于维护,适用性强。根据应用场景的不同,储能系统也可以有其他集成的方式,但其他门装或者有出入口的储能系统也同样涵盖于本技术提供的保护范围之内,具体可根据应用场景确定,在此不再赘述。
80.本技术还提供一种储能系统,请一并参见图10,图10是本技术提供的储能系统的另一结构示意图。该储能系统可包括如上述图2-图8中介绍的任一种可能的实施方式中的温控系统,为表述方便,本技术仅以通过温控介质为电芯降温时温控系统的结构(也即,图2中温控系统的结构)进行示例性的说明。如图10所示,该储能系统还包括多个介质流通管道(用于流通温控介质),温控系统中的换热器502、压缩机501、第一控制阀和第一加热装置(也即,过热器)可集成为一个顶装散热模块,顶装散热模块可与多个介质流通管道的一端相连,电池包可与多个介质流通管道的另一端相连。在本技术中,储能系统可以将换热器502、压缩机501、第一控制阀和过热器集成为顶装散热模块,并可以将顶装散热模块布置在储能系统的顶部,并通过多个介质流通管道连接顶装散热模块和电池包,可以提高储能系统的集成度,增大储能系统的能量密度,提高储能系统的温控效率。根据应用场景的不同,储能系统也可以有其他集成的方式,但其他顶装或者分别集成电池包和散热模块的储能系统也同样涵盖于本技术提供的保护范围之内,具体可根据应用场景确定,在此不再赘述。
81.本技术还提供一种储能系统,请一并参见图11,图11是本技术提供的储能系统的另一结构示意图。该储能系统可包括如上述图2-图8中介绍的任一种可能的实施方式中的温控系统,为表述方便,本技术仅以通过温控介质为电芯降温时温控系统的结构(也即,图2中温控系统的结构)进行示例性的说明。如图11所示,储能系统中的电池包可集成为电池包模块,温控系统中的第一控制阀集成为模组膨胀阀m0。这里的电池包模块的一端可通过模组膨胀阀连接换热器(也即,风冷装置802),电池包模块的另一端可连接压缩机801(或通过分液器连接压缩机801),压缩机801与换热器相连。这里的换热器可用于为电池包模块输出的温控介质降温。在本技术中,储能系统可以提高储能系统的集成度,增大储能系统的能量密度,提高储能系统的温控效率。
82.在一些可行的实施方式中,储能系统还包括电池管理模块,具体请一并参见图12,图12是本技术提供的储能系统中电池包模块和电池管理模块的结构示意图。如图12所示,电芯被冷板包围,以保证冷板与电芯有足够大的接触面积,电池管理模块与电池包模块中的冷板接触,冷板中的温控介质的流动方向可以如图12中的箭头所示,储能系统可以利用电池管理模块进一步加热冷板中的温控介质,以降低流向压缩机801的温控介质的湿度。也就是说,储能系统可以利用电池管理模块产生的热能加热流向压缩机801的温控介质,保证压缩机801安全工作,结构简单,能量利用率高,成本低。
83.请进一步参见图11,可以理解,储能系统中的换热器可以是风冷装置802,也可以是水冷装置,或其他可以进行散热的装置。这里为了表述方便,仅以包括冷凝器和风扇的风冷装置802作为换热器为例对储能系统的结构进行示例性的说明。如图11中的11a、11b、11c和11d部分所示,当换热器为风冷装置802时,储能系统还可以包括进风口和出风口。其中,风冷装置802可用于通过进风口和出风口为电池包模块输出的温控介质降温,结构简单,适用性强。可以理解,当储能系统的进风口和出风口的布置方位不同时,储能系统中的空气流动方向也不同(如图11中的灰色箭头所示)。具体地,如11a部分所示,储能系统的进风口和出风口可以相对布置在风冷装置802的两端,此时空气沿风冷装置802的方向直线流通,风冷装置802可以通过进风口和出风口为电池包模块输出的温控介质降温。如11b部分所示,储能系统的进风口可以布置在电池管理模块附近,出风口可以布置在风冷装置802的一端,此时空气沿电池管理模块-风冷装置802的方向流通,风冷装置802可以通过进风口和出风口为电池包模块输出的温控介质和电池管理模块降温。如11c部分所示,储能系统的进风口可以布置在风冷装置802的一端,出风口可以布置在风冷装置802的另一端的侧面,此时空气沿风冷装置802的方向流通并从侧面流出,风冷装置802可以通过进风口和出风口为电池包模块输出的温控介质降温。如11d部分所示,储能系统的进风口和出风口可以布置在风冷装置802的两端的侧面,此时空气从侧面流入,沿风冷装置802的方向流通并从侧面流出,风冷装置802可以通过进风口和出风口为电池包模块输出的温控介质降温。以上所述只是本技术提供的一些可行的进风口和出风口的布设位置,储能系统的进风口和出风口可以根据应用场景的不同而灵活地改变布设的位置和数量,也可以根据散热器类别的不同(例如,水冷装置),布设其他用于传递介质的出入口或通道(水冷装置的管道),在此不再赘述。
84.本技术提供一种储能系统,请一并参见图13,图13是本技术提供的储能系统的另一结构示意图。该储能系统包括顶部出风口和多个如上述图2-图8中介绍的任一种可能的实施方式中的温控系统。如图13所示,该储能系统中的各个温控系统和电池包(也可以包括电池管理模块)可集成为温控模组,储能系统中的温控模组可堆叠分布组成多个温控堆叠,各温控堆叠以顶部出风口为中心对称分布,储能系统的集成度高,能量密度大,温控效率高。
85.可以理解,当温控模组的进风口和出风口的布置方位不同时,储能系统和温控模组中的空气流动方向也不同(如图13中的灰色箭头所示)。具体地,请一并结合图11,如图11中的11a和图13中的13a所示,温控模组的进风口和出风口可以相对布置在温控模组的两端(例如,左侧和右侧),此时温控模组内部的空气沿温控模组的方向直线流通,温控模组外部空气可以通过顶部出风口流出储能系统,为储能系统降温。如图11中的11b和图13中的13b所示,温控模组的进风口可以布置在侧面偏下方,出风口可以布置在温控模组另一侧的顶
部,此时温控模组内部的空气沿温控模组的底部流向温控模组另一侧顶部的出风口,温控模组外部空气可以通过顶部出风口流出储能系统,为储能系统降温。如图11中的11c和图13中的13c所示,温控模组的进风口可以布置在温控模组的底部,出风口可以布置在温控模组的侧壁偏上方,此时温控模组内部的空气沿温控模组的侧壁流向温控模组侧壁顶部的出风口,温控模组外部空气可以通过顶部出风口流出储能系统,为储能系统降温。
86.在一些可行的实施方式中,该储能系统还包括引流装置(例如,通风管道),引流装置可布设于顶部出风口处。这里,引流装置可用于提高储能系统的散热能力,结构简单,适用性强。以上所述只是本技术提供的一些可行的进风口、出风口和顶部出风口的布设位置,温控模组的进风口和出风口,以及储能系统的顶部出风口可以根据应用场景的不同而灵活地改变布设的位置和数量,也可以根据散热器类别的不同(例如,水冷装置),布设其他用于传递介质的出入口或通道(例如,通风管道或者水冷装置的管道),在此不再赘述。
87.本技术提供一种储能系统,请一并参见图14,图14是本技术提供的储能系统的另一结构示意图。该储能系统包括侧壁出风口和多个如上述图2-图8中介绍的任一种可能的实施方式中的温控系统。如图14所示,该储能系统中的各个温控系统和电池包(也可以包括电池管理模块)可集成为温控模组,储能系统中的温控模组可堆叠分布组成多个温控堆叠,各温控堆叠基于侧壁出风口均匀分布。在本技术中,储能系统的集成度高,能量密度大,温控效率高。
88.可以理解,当温控模组的进风口和出风口的布置方位不同时,温控模组中的空气流动方向也不同(如图14中的灰色箭头所示)。具体地,请一并结合图11,如图11中的11d和图14所示,温控模组的进风口和出风口可以相对布置在温控模组的侧壁,此时温控模组内部的空气从侧壁一端的进风口流入,沿温控模组的侧壁方向流通至温控模组侧壁另一端的出风口,温控模组外部空气可以通过侧壁出风口流出储能系统,为储能系统降温。
89.在一些可行的实施方式中,该储能系统还包括引流装置(例如,通风管道),引流装置可布设于侧壁出风口处。这里,引流装置可用于引导空气流通至侧壁出风口,以提高储能系统的散热能力,结构简单,适用性强。以上所述只是本技术提供的一些可行的进风口、出风口和侧壁出风口的布设位置,温控模组的进风口和出风口,以及储能系统的侧壁出风口可以根据应用场景的不同而灵活地改变布设的位置和数量,也可以根据散热器类别的不同(例如,水冷装置),布设其他用于传递介质的出入口或通道(例如,通风管道或者水冷装置的管道),在此不再赘述。
90.具体实现中,本技术提供的储能系统中控制单元所执行的更多操作可参见图2至图14所示的储能系统中控制单元所执行的实现方式,在此不再赘述。
91.在本技术中,储能系统的温控系统可使得温控介质流经冷板与电芯换热,从而升高或者降低电芯温度,结构简单,温控成本低,温控效率高,系统安全性高,适用性强。
92.以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
再多了解一些

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