一种基于板式热交换器的蓄电池温度调节系统的制作方法

1.本实用新型涉及太阳能生产装备技术领域，特别是涉及一种基于板式热交换器的蓄电池温度调节系统。


背景技术：

2.随着经济的发展和科学技术的不断加强，新能源技术迎来了快速发展的契机。在电力系统的发展中，风力发电不再是唯一，太阳能光伏发电已成为发电企业优先发展的技术形式，尤其在“3060”目标提出后，光伏发电的装机容量越来越大，其在能源结构中的比重越来越高。但是，太阳能是一种间歇性的能源，它受环境和气候的影响较大，光伏发电系统的输出功率也存在不确定性，其并网后对电网的电能质量稳定性和安全性带来了冲击；同时，光伏发电系统的运行受到了光照时长的限制，其在电力供应的可靠性和持续性上大打折扣。因而，在光伏发电系统的运行过程中，通常配置有一定容量的储能装置，以保证其供电的电能质量，同时保证系统的可靠性、稳定性及安全性。
3.现有技术中，光伏发电系统在白天可以不断地给储能装置充电，储能装置在用电负荷高峰时可对外供电，且在电网出现故障时，还可作为应急电源对用户供电。但是，在使用现有技术过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：储能装置中蓄电池的充放电效率受环境温度影响较大，只有在一定温度范围内时，储能装置中蓄电池的充放电效率最高，而在较冷或较热的环境温度下，蓄电池的充放电效率较低，且严重影响蓄电池及光伏发电系统的使用寿命及性能。现有技术中，针对光伏发电系统中的蓄电池，通常未设置换热装置，如额外设置正度蓄电池的换热装置，会造成制造及装配成本过高，因而，有必要研究一种制造及装配成本低的蓄电池温度调节系统。


技术实现要素：

4.为了至少在一定程度上解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于板式热交换器的蓄电池温度调节系统。
5.本实用新型采用的技术方案是：
6.一种基于板式热交换器的蓄电池温度调节系统，包括蓄电池组和电池液冷板，所述电池液冷板铺设在蓄电池组的外表面；所述蓄电池温度调节系统还包括第一止回阀、第四开关阀、板式热交换器、第五止回阀和补水箱；所述电池液冷板的出液口通过第一水泵与第一止回阀的进液口连通设置，所述第一止回阀的出液口通过第四开关阀与板式热交换器内的液管的进液口连通设置，所述板式热交换器内的液管的出液口与电池液冷板的进液口连通设置；所述第五止回阀和补水箱依次连通设置，所述补水箱的出液口与板式热交换器内的换热管连通设置。
7.在一个可能的设计中，所述蓄电池温度调节系统还包括储水箱、第一三通阀和第五开关阀，所述板式热交换器内的换热管的出液口与第一三通阀的进液口连通设置，所述第一三通阀的第一出液口连通设置有排水管，所述第一三通阀的第二出液口与储水箱的进
液口连通设置，所述储水箱的出液口连通设置有第五开关阀。
8.在一个可能的设计中，所述蓄电池温度调节系统还包括第二三通阀和热水器；所述热水器的出液口与第二三通阀的进液口连通设置，所述第二三通阀的第一出液口与补水箱的进液口连通设置，所述第二三通阀的第二出液口与储水箱的进液口连通设置。
9.在一个可能的设计中，所述热水器采用太阳能热水器和/或电热水器。
10.在一个可能的设计中，所述电池液冷板与蓄电池组之间设置有导热硅胶。
11.在一个可能的设计中，所述蓄电池温度调节系统还包括控制器和水位采集装置，所述水位采集装置设置在储水箱内，所述水位采集装置、第一止回阀、第四开关阀和第五止回阀均与控制器电连接。
12.本实用新型的有益效果集中体现在，制造及装配成本低，同时便于提高蓄电池组的充放电效率。具体来说，本实用新型在使用过程中，当蓄电池组的工作温度较高时，可打开第一止回阀、第四开关阀和第五止回阀，并向补水箱内补入冷水，并驱动外部的冷水经补水箱流入板式热交换器内，此时电池液冷板内的液体可导入板式热交换器内，并基于板式热交换器内的换热管对板式热交换器内的液管内的液体进行制冷，以便于电池液冷板对蓄电池组进行散热；当蓄电池组的工作温度较低时，可驱动第一水泵运行，并驱动第一止回阀、第四开关阀和第五止回阀打开，并驱动外部的热水经补水箱流入板式热交换器内，此时电池液冷板内的液体可导入板式热交换器内，并基于板式热交换器内的换热管对板式热交换器内的液管内的液体进行制热，即对电池液冷板内的液体进行制热，以便于电池液冷板对蓄电池组进行保温，从而避免蓄电池组的工作温度过高或过低，便于提高蓄电池组的充放电效率，此外，由于本实用新型可基于现有技术中的水箱实现对蓄电池组的温度调节，可有效减小本实用新型的制造及装配成本。
附图说明
13.图1是本实用新型中蓄电池温度调节系统的模块框图。
具体实施方式
14.下面结合附图及具体实施例来对本实用新型作进一步阐述。
15.应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元，并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本实用新型的示例实施例的范围。
16.应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况。
17.应当理解，在本文中若将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。
18.应当理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本实用新型的示例实施例。若本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解，若术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本
文中被使用时，指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性，并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。
19.实施例1：
20.本实施例提供一种基于板式热交换器的蓄电池温度调节系统，如图1所示，包括蓄电池组和电池液冷板，所述电池液冷板铺设在蓄电池组的外表面；所述蓄电池温度调节系统还包括第一止回阀1#、第四开关阀2#、板式热交换器、第五止回阀10#和补水箱；所述电池液冷板的出液口通过第一水泵p1与第一止回阀1#的进液口连通设置，所述第一止回阀1#的出液口通过第四开关阀2#与板式热交换器内的液管的进液口连通设置，所述板式热交换器内的液管的出液口与电池液冷板的进液口连通设置；所述第五止回阀10#和补水箱基于第四导液管依次连通设置，所述补水箱的出液口与板式热交换器内的换热管连通设置。应当理解的是，补水箱流入板式热交换器内的液体，可经过板式热交换器内的换热管的出液口流出；本实施例中，用户可通过第四导液管向补水箱内补入热水或冷水，以便使板式热交换器的换热管对流经板式热交换器内的液管中的的液体进行加热或制冷操作。
21.本实施例的制造及装配成本低，同时便于提高蓄电池组的充放电效率。具体地，本实施例在实施过程中，当蓄电池组的工作温度较高时，可打开第一止回阀1#、第四开关阀2#和第五止回阀10#，并向补水箱内补入冷水，并驱动外部的冷水经补水箱流入板式热交换器内，此时电池液冷板内的液体可导入板式热交换器内，并基于板式热交换器内的换热管对板式热交换器内的液管内的液体进行制冷，以便于电池液冷板对蓄电池组进行散热；当蓄电池组的工作温度较低时，可驱动第一水泵p1运行，并驱动第一止回阀1#、第四开关阀2#和第五止回阀10#打开，并驱动外部的热水经补水箱流入板式热交换器内，此时电池液冷板内的液体可导入板式热交换器内，并基于板式热交换器内的换热管对板式热交换器内的液管内的液体进行制热，即对电池液冷板内的液体进行制热，以便于电池液冷板对蓄电池组进行保温，从而避免蓄电池组的工作温度过高或过低，便于提高蓄电池组的充放电效率，此外，由于本实施例可基于现有技术中的水箱实现对蓄电池组的温度调节，可有效减小本实施例的制造及装配成本。
22.本实施例中，所述蓄电池温度调节系统还包括储水箱、第一三通阀14#和第五开关阀11#，所述板式热交换器内的换热管的出液口与第一三通阀14#的进液口连通设置，所述第一三通阀14#的第一出液口连通设置有排水管，所述第一三通阀14#的第二出液口与储水箱的进液口连通设置，所述储水箱的出液口连通设置有第五开关阀11#。需要说明的是，通过第五止回阀10#进入补水箱，后又在板式热交换器内对电池液冷板中的液体进行换热的液体，可通过排水管排放，或存储在储水箱内，用户可控制第五开关阀11#的开闭，实现对储水箱内冷水或热水的再次利用。
23.本实施例中，所述蓄电池温度调节系统还包括第二三通阀15#和热水器；所述热水器的出液口与第二三通阀15#的进液口连通设置，所述第二三通阀15#的第一出液口与补水箱的进液口连通设置，所述第二三通阀15#的第二出液口与储水箱的进液口连通设置。需要说明的是，补水箱内的热水还可通过热水器进行热水补水，本实施例中，第五止回阀10#的进液口与自来水管道连通设置，从而可通过第五止回阀10#处管道进行冷水补水，同时通过热水器直接向储水箱内进行热水补水，便于用户控制，同时可便于用户直接使用经热水器流出后存储在储水箱内的热水。
24.本实施例中，所述热水器采用太阳能热水器和/或电热水器。应当理解的是，本实施例中，所述热水器可以但不仅限于采用太阳能热水器、电热水器实现，本实施例中，所述热水器同时采用太阳能热水器和电热水器，太阳能热水器和电热水器的出液口均与第二三通阀15#的进液口连通设置。
25.本实施例中，所述电池液冷板与蓄电池组之间设置有导热硅胶。以便于保护蓄电池组，避免蓄电池组过热时电池液冷板内较冷的液体或蓄电池组过冷时电池液冷板内较热的液体直接与蓄电池组接触造成的蓄电池组内元器件发生异常的问题。
26.需要说明的是，本实施例中，电池液冷板铺设在蓄电池组中电芯的外表面，由此可提高电池液冷板对蓄电池组的调温效果，且导热硅胶对应设置在电池液冷板和电芯之间，此处不予赘述。
27.本实施例中，所述蓄电池温度调节系统还包括控制器和水位采集装置，所述水位采集装置设置在储水箱内，所述水位采集装置、第一止回阀1#、第四开关阀2#和第五止回阀10#均与控制器电连接。需要说明的是，所述水位采集装置用以获取储水箱内的水位数据，以便于对储水箱进行自动放水或补水的操作，从而便于用户及时使用热水。
28.本实施例中，控制器可以但不仅限于采用型号为stm32f103rct6的单片机实现，stm32f103c8t6是st(意法半导体)推出内核stm32f4系列高性能微控制器，其采用了90纳米的nvm工艺和art(自适应实时存储器加速器)，其中，art技术使得程序零等待执行，提升了程序执行的效率，将cortext-m4的性能发挥到了极致，使得stm32f4系列可达到210dmips@168mhz。同时，stm32f4系列微控制器集成了单周期dsp(digital signal processing，数字信号处理)指令和fpu(floating point unit，浮点单元)，提升了计算能力，可以进行一些复杂的计算和控制。
29.本实施例中，蓄电池温度调节系统的所有元器件均受控制器的控制，以便于蓄电池组的温度大于最大阈值或小于最小阈值时，控制对应的元器件，以对电池液冷板内的液体进行制冷或制热。
30.具体地，本实施例在使用过程中，工作流程如下：
31.s1.控制器获取蓄电池组的温度数据；
32.s2.控制器判断蓄电池组的温度数据是否大于最大阈值，若是，则进入步骤s3；若否，则进入步骤s4；
33.s3.驱动第一水泵p1运行，并驱动第一止回阀1#、第四开关阀2#和第五止回阀10#打开，并驱动外部的冷水经补水箱流入板式热交换器内，此时电池液冷板内的液体可导入板式热交换器内，并基于板式热交换器内的换热管对板式热交换器内的液管内的液体进行制冷，即对电池液冷板内的液体进行制冷；
34.s4.判断蓄电池组的温度数据是否小于最小阈值，若是，则进入步骤s5，若否，则不动作；
35.s5.驱动第一水泵p1运行，并驱动第一止回阀1#、第四开关阀2#和第五止回阀10#打开，并驱动外部的热水或热水器内的热水经补水箱流入板式热交换器内，此时电池液冷板内的液体可导入板式热交换器内，并基于板式热交换器内的换热管对板式热交换器内的液管内的液体进行制热，即对电池液冷板内的液体进行制热。
36.本实施例中，所述太阳能供应系统的工作方法还包括：
37.获取储水箱的水位数据；
38.判断水位数据是否大于最大水位，若是，则控制第一三通阀14#的第一出液口与第一三通阀14#的进液口导通，以将储水箱内多余的水通过第一三通阀14#的第一出液口排出至外界，由此实现自动放水的技术效果，若否，则进入下一步；
39.判断水位数据是否小于最小水位，若是，则进入下一步，若否，则不动作；
40.判断太阳能热水器是否运行，若是，则控制第二三通阀15#的进液口和第二三通阀15#的第二出液口导通，以将太阳能热水器内的热水通过第二三通阀15#导入至储水箱内，若否，则控制电热水器运行，并控制第二三通阀15#的进液口和第二三通阀15#的第二出液口导通，以将电热水器内的热水通过第二三通阀15#导入至储水箱内，直到储水箱内的热水处于最小水位与最大水位之间，避免用户需要使用热水时热水不足的问题。
41.具体地，本实施例中，蓄电池温度调节系统还包括依次电连接的光伏组件、直流汇流箱和并网逆变器，所述并网逆变器与蓄电池组电连接。本实施例在使用过程中，光伏组件可将太阳能转换为直流电，然后直流汇流箱将多个光伏组件有序进行连接和汇流，再通过并网逆变器将由直流汇流箱输出的直流电转换成交流电，然后将交流电存储在蓄电池组中，以便于向用户供电。
42.具体地，本实施例中，可根据项目所在的地点，将光伏组件设置为多组，并将光伏组件布置在边坡、车棚、屋顶等处，即设置为边坡光伏、车棚光伏及屋顶光伏等，以满足用户的不同使用需求；在使用过程中，可根据光伏组件的布置位置及输出电压、容量等参数，配置相应的直流汇流箱及配电柜等；并可根据负荷需求，配置控制器，控制器可与太阳能供应系统中的多个元器件电连接，如与蓄电池温度调节系统中的多个元器件电连接，以便用户根据不同需求通过控制器控制输出电压，控制蓄电池温度调节系统对电池液冷板内的液体进行制冷或制热操作；同时根据并网点电压等级要求，配置并网逆变器、交流配电器、升压变压器及高压配电器等设备，其中，并网逆变器具有功率调节及并网保护等功能；蓄电池组容量的配制可根据所选定的光伏组件的输出电压、容量以及用户负荷等参数确定。
43.本实施例中，所述太阳能供应系统还包括直流配电柜,所述直流配电柜的输入端与直流汇流箱电连接，所述直流配电柜的输出端与并网逆变器的输入端电连接，所述直流配电柜的输出端还电连接有直流充电桩。需要说明的是，多个光伏组件均将光能转化为直流电，然后统一通过直流汇流箱流入直流配电柜内，直流配电柜可将滤波、稳压等处理后的直流电输出至直流充电桩，以供直流电动汽车等需要直流电的设备使用。本实施例中，直流汇流箱可保证多个光伏组件有序连接和汇流，其能够保证太阳能供应系统在维护、检查时易于切断电路，当太阳能供应系统发生故障时减小停电的范围。
44.本实施例中，所述太阳能供应系统还包括交流配电器,所述交流配电器的输入端与并网逆变器的输出端电连接，所述交流配电器的输出端还依次通过升压变压器和高压配电柜与交流电网电连接，所述交流配电器的输出端还连接有用户终端和交流充电桩。本实施例中，并网逆变器用以将由直流配电柜输出的直流电转换成与市电的频率及相位同步的交流电，并依次通过交流配电器、升压变压器和高压配电柜输出至交流电网；其中，交流配电器可用以连接电源、变压器、换流设备、以及如用户终端和交流充电桩等负载，并对太阳能供应系统进行监控和保护，其具有在电源和各种负载之间进行接通、断开、转换、实现规定的运行方式的控制功能。本实施例中，用户终端可为如电灯、台灯、家用电器等使用交流
电的设备，交流充电桩用于为交流电动汽车等需要交流电的设备使用。
45.本实施例中，所述太阳能供应系统还包括监测装置，所述监测装置与并网逆变器电连接。本实施例中，监测装置具有监测并网逆变器是否正常运行及显示监测数据的功能，以便于用户在监测装置显示信息发生异常时及时控制太阳能供应系统，从而可提高太阳能供应系统运行过程中的安全性。
46.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
47.最后应说明的是，本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。