CN107896465A - 空间冷却的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种设备,其包括位于空间内的储能装置。冷却系统用于冷却所述空间。控制单元适于直接响应于所述储能装置充电或放电而控制所述冷却系统的操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用冷却系统冷却空间的方法和设备。
发明内容
本发明提供一种使用冷却系统(例如,加热、通风及空气调节(HVAC)系统)冷却空间的方法,其中储能装置(例如,电池)位于所述空间内,所述方法包括以下步骤:
直接响应于所述储能装置充电或放电而控制所述冷却系统的操作。
在一个布置中,可参考冷却温度设定点来控制所述冷却系统,使得当空间内测得的温度等于或高于所述冷却温度设定点时提供冷却,且当空间内测得的温度低于所述冷却温度设定点时不提供冷却。在此类布置中,可通过直接响应于储能装置充电或放电而减小冷却温度设定点来控制冷却系统。
可由提供温度信号到冷却系统的一个或多个传感器测量空间内的温度。例如由用于控制冷却系统的操作的控制单元来比较测得的温度与冷却温度设定点。
当储能装置并未充电或放电时,可将冷却温度设定点设定成默认值(例如,20℃),使得冷却系统基于常规恒温器(thermostat)控制而提供所要的空间冷却水平。默认值可由控制单元设定。默认值可考虑例如空间外部的外部环境温度、空间的大小及配置、储能装置的理想储藏温度等环境及应用特定参数,且可以是固定的或可变的。如果默认值可变,那么冷却系统通常通过使用依赖于时间的(time-dependent)冷却温度设定点分布来控制,且本文中对默认值的任何提及将是指储能装置充电或放电开始或结束的时候的当时(prevailing)默认值。
当储能装置开始充电或放电时,控制单元可将冷却温度设定点从默认值减小到修改值,所述修改值通常在充电或放电期间使用。换句话说,修改值低于默认值。
冷却温度设定点可突然(即,作为步进式改变)或在一段时间内(即,作为斜变式改变)减小预定量。举例来说,如果冷却温度设定点的默认值设定成20℃,那么冷却温度设定点的修改值可以是15℃,使得一旦储能装置开始充电或放电,冷却温度设定点就减小5℃。将控制冷却系统,以在储能装置充电或放电时在空间内测得的温度等于或大于15℃的修改值的情况下提供空间冷却。
比起在中等电平或低电平下充电或放电时所产生的热,储能装置在高电平下充电或放电时通常会产生更多的热。冷却温度设定点也可减小一定量,所述量参考储能装置的充电或放电的电平而确定。举例来说,如果冷却温度设定点的默认值是20℃,那么对于低的充电或放电电平,冷却温度设定点的修改值可以是17.5℃,对于中等充电或放电电平可以是15℃,或对于高的充电或放电电平可以是10℃。应易于了解的是,这些修改值仅是实例,可在实践中例如借助合适的查找表或方程式来利用充电或放电电平与冷却温度设定点的修改值之间更复杂的关系。一般来说,冷却温度设定点的修改值可以是预定修改值,或参考储能装置的充电或放电的电平而确定。
在冷却温度设定点初始减小之后,冷却温度设定点可保持在修改值处,或可例如在操作储能装置时参考储能装置的充电或放电的电平而变化。
所述方法可进一步包括在储能装置不再充电或放电时将冷却温度设定点增大到默认值(例如,20℃)的步骤。如果空间内测得的温度等于或大于默认值,冷却系统会继续提供空间冷却。如果空间内测得的温度小于冷却温度设定点的默认值,空间冷却将停止。
在上文所描述的布置中,无需直接控制冷却系统-冷却系统的控制功能保持不变,因为仅仅是冷却温度设定点响应于储能装置充电或放电而被改变。如果储能装置包括控制单元,那么控制单元可在储能装置开始充电或放电时发送命令信号到冷却系统以减小冷却温度设定点(例如,从默认值切换到较低修改值)。在一个布置中,储能装置可连接到例如DC/AC或DC/DC转换器的功率转换器,其用于将储能装置介接到电路或网络。功率转换器可包括控制单元。控制单元可在储能装置开始充电或放电时发送命令信号到冷却系统以减小冷却温度设定点。
在替代布置中,控制冷却系统的操作的步骤可包括增大冷却系统的功率模式,使得冷却系统提供增大的空间冷却。(如果冷却系统先前因为测得的温度低于冷却温度设定点的默认值而未操作,那么此步骤也可包括开始空间冷却。)术语“功率模式”意在大体上指控制由冷却系统提供的空间冷却水平的冷却系统操作参数。此类参数将取决于所使用的冷却系统类型,但举例来说,可能尤其包括热泵或制冷或空气调节设备(例如,压缩机、泵等)的操作参数、风扇或鼓风机等通风器(air mover)的操作速度。可以立即(即,作为步进式改变)或在一段时间内(即,作为斜变式改变)增大冷却系统的功率模式。控制单元(例如,用于储能装置或可选的功率转换器-参看上文)可发送命令信号到冷却系统以直接响应于储能装置充电或放电而控制冷却系统的操作。可以超驰控制(override)或暂时停用任何常规恒温器控制。举例来说,可控制冷却系统在最大功率模式下或在其最大功率模式的某百分率下操作,所述百分率可以视情况参考储能装置的充电或放电电平而确定。在冷却系统是HVAC系统的布置中,在最大功率模式下操作冷却系统可能涉及在最大电平下操作空气调节设备及在最大速度下操作通风器。功率模式在充电或放电操作期间可以是固定的,或例如参考储能装置的充电或放电的电平而变化。所述方法可进一步包括当储能装置不再充电或放电时或在经过预定时间段之后在冷却系统的正常功率模式(即,具有常规恒温器控制)下操作冷却系统的步骤。
可由加热系统提供空间加热。在一个布置中,所述加热系统可以是通常将位于所述空间内的电阻加热系统,且使用常规恒温器控制来保持温度高于加热温度设定点。更确切地说,可参考加热温度设定点来控制所述加热系统,使得当空间内测得的温度等于或低于所述加热温度设定点时提供加热,且当空间内测得的温度高于所述加热温度设定点时不提供加热。可响应于储能装置充电或放电而关闭、暂时停用或以其它方式控制所述加热系统。举例来说,可由控制单元发送命令信号以在储能装置充电或放电时关闭加热系统,且在储能装置不再充电或放电时接通加热系统。
应易于了解的是,储能装置在充电或放电时会产生热。在仅仅依赖恒温器控制的常规布置中,储能装置所产生的热会升高空间内的温度,且冷却系统最终会在测得的温度达到冷却温度设定点时开始提供空间冷却。然而,在通过储能装置的充电或放电操作而开始产生热与冷却系统提供空间冷却之间通常存在相当大的时间滞后。即使在邻近例如在存放架上的储能装置的位置定位一个或多个温度传感器,情况也是这样。在本发明的情况下,一旦储能装置开始充电或放电且在温度传感器测得空间内的温度的任何升高之前,就可提供空间冷却。这通过减小冷却温度设定点(通常减小到足以开始空间冷却且确切地说是将冷却系统置于高功率模式或设定的修改值)或通过直接控制冷却系统的操作以增大其功率模式来实现。因此,基于储能装置的操作状态(即,当需要充电或放电时)而非简单地基于常规恒温器控制来控制空间冷却。改善储能装置的冷却以将其维持在其理想储藏温度内可延长装置使用期限且增大操作效率。
本发明另外提供一种设备,其包括:储能装置,其位于一空间内;冷却系统,其用于冷却所述空间;以及控制单元,其适于直接响应于所述储能装置充电或放电而控制所述冷却系统的操作。
在一个布置中,可参考冷却温度设定点控制所述冷却系统,使得当空间内测得的温度等于或高于所述冷却温度设定点时提供冷却,且当空间内测得的温度小于所述冷却温度设定点时不提供冷却。测得的温度可由一个或多个提供温度信号到冷却系统的传感器提供。
控制单元可适于响应于储能装置充电或放电而减小冷却温度设定点。控制单元可进一步适于在储能装置不再充电或放电时增大冷却温度设定点到默认值。
控制单元可与储能装置相关联,且在储能装置开始充电或放电时发送命令信号到冷却系统以减小冷却温度设定点。或者,所述设备可进一步包括连接到储能装置的功率转换器。控制单元可与功率转换器相关联,且在储能装置开始充电或放电时发送命令信号到冷却系统以减小冷却温度设定点。
在替代布置中,控制冷却系统的操作的步骤可包括增大冷却系统的功率模式,使得冷却系统提供增大的空间冷却。控制单元(例如,用于储能装置或任选功率转换器-参看上文)可直接响应于储能装置充电或放电而发送命令信号到冷却系统以控制冷却系统的操作。举例来说,可控制冷却系统在最大功率模式下或在其最大功率的某百分率下操作,所述百分率可以视情况参考储能装置的充电或放电电平而确定。功率模式在充电或放电操作期间可以是固定的,或例如参考储能装置的充电或放电的电平而变化。
附图说明
图1是根据本发明的设备的示意图。
具体实施方式
参考图1,加热、通风及空气调节(HVAC)系统2用于冷却电池室4。一个或多个温度传感器6定位于电池室4内,且向HVAC系统2提供温度测量值8。使用恒温器控制来操作HVAC系统2。确切地说,HVAC系统2使用冷却温度设定点,所述设定点在一个实例中设定成默认值20℃。在电池室4内测得的温度等于或高于默认值的情况下,HVAC系统2通过将冷空气递送到所述电池室中来提供空间冷却。在电池室4内测得的温度低于默认值的情况下,HVAC系统2不将冷空气递送到所述电池室中。
电池10位于电池室4内。电池10提供DC输出,且连接到DC/AC功率转换器12。功率转换器12的操作由控制单元14控制。控制单元14发送命令信号16到功率转换器12,例如以便控制功率转换器内的半导体切换装置的开/关操作。控制单元14从更高级控制单元(未示出)接收命令信号18,所述更高级控制单元提供对电池10的充电及/或放电的总体控制。控制单元14还发送命令信号20到HVAC系统2。
当控制单元14从更高级控制单元(未示出)接收到命令信号18以开始操作功率转换器12来对电池10充电(即,从AC电路供应电力到电池10)或使所述电池放电(即,从电池供应电力到AC电路)时,控制单元14发送命令信号16到功率转换器12且发送命令信号20到HVAC系统2。
当HVAC系统2从控制单元14接收到命令信号20时,冷却温度设定点被切换到修改值15℃。应易于了解的是,在假定电池室4内测得的温度紧接HVAC系统2接收到命令信号20之前为18℃的情况下,HVAC系统2并不递送冷空气到电池室中,因为测得的温度低于默认值20℃。然而,由于测得的温度18℃现在比修改值15℃高,因此基于正常恒温器控制来操作HVAC系统2以开始递送冷空气到电池空间4中以便提供空间冷却。因此,直接响应于电池10充电或放电且在电池所产生的任何热将测得的温度升高到高于默认值20℃之前开始空间冷却。在另一布置中,由控制单元发送的命令信号可用于控制HVAC系统开始在最大功率模式下操作以递送冷空气到电池室中。
当控制单元14从更高级控制单元(未示出)接收到命令信号18以停止操作功率转换器12时,控制单元14发送命令信号16到功率转换器12且发送命令信号20到HVAC系统2。
当HVAC系统2从控制单元14接收到命令信号20时,冷却温度设定点被切换回到默认值20℃。应易于了解的是,在假定电池室4内测得的温度紧接HVAC系统2接收到命令信号20之前为18℃的情况下,HVAC系统2将停止递送冷空气到电池室4中,因为测得的温度低于默认值20℃。然而,在由电池10产生的热指示测得的温度紧接HVAC系统2接收到命令信号20之前为22℃的情况下,HVAC系统会继续递送冷空气到电池室4中,直到测得的温度降到默认值20℃以下。在控制单元所发送的命令信号用于在电池充电或放电时控制HVAC系统开始在最大功率模式下操作的另一布置中,HVAC系统可在充电或放电操作结束时切换回到正常功率模式。
Claims (10)
1.一种使用冷却系统冷却空间的方法,其中储能装置位于所述空间内,所述方法包括以下步骤:
直接响应于所述储能装置充电或放电而控制所述冷却系统的操作。
2.根据权利要求1所述的方法,参考冷却温度设定点来控制所述冷却系统,使得当所述空间内测得的温度等于或高于所述冷却温度设定点时提供冷却,且当所述空间内测得的温度小于所述冷却温度设定点时不提供冷却。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述控制所述冷却系统的所述操作的步骤包括减小所述冷却温度设定点。
4.根据权利要求3所述的方法,其中所述冷却温度设定点被降低到修改值。
5.根据权利要求4所述的方法,其中所述修改值是预定修改值,或参考所述储能装置的充电或放电电平而确定。
6.根据权利要求3到5中任一权利要求所述的方法,其进一步包括在所述储能装置不再充电或放电时将所述冷却温度设定点增大到默认值的步骤。
7.根据权利要求3到6中任一权利要求所述的方法,其中所述储能装置包括控制单元,且其中所述控制单元在所述储能装置开始充电或放电时发送命令信号到所述冷却系统以减小所述冷却温度设定点。
8.根据权利要求3到6中任一权利要求所述的方法,其中所述储能装置连接到包括控制单元的功率转换器,且其中所述控制单元在所述储能装置通过所述功率转换器充电或放电时发送命令信号到所述冷却系统以减小所述冷却温度设定点。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述控制所述冷却系统的所述操作的步骤包括增大所述冷却系统的功率模式,使得所述冷却系统提供增大的空间冷却。
10.一种设备,包括:
储能装置,其位于一空间内;
冷却系统,其用于冷却所述空间;以及
控制单元,其适于直接响应于所述储能装置充电或放电而控制所述冷却系统的操作。
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