CN107959085B - 一种电池储能设备的温度调节方法及系统 - Google Patents

一种电池储能设备的温度调节方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电池储能设备的温度调节方法及系统，属于电池储能技术领域。本发明首先判断电池储能设备的状态，若电池储能设备处于充电或放电状态时，获取其对应的充电电流或放电电流；然后根据充电电流或放电电流的大小确定对应的温度范围，调节电池储能设备的温度，使电池储能设备处于充电电流或放电电流对应的温度范围。本发明能根据电池的充放电特性自动调节温度，最大限度的保证了电池能够工作在适宜的温度范围内，提高了电池的使用寿命。

Description

一种电池储能设备的温度调节方法及系统
技术领域
本发明涉及一种电池储能设备的温度调节方法及系统，属于电池储能技术领域。
背景技术
近年来，储能领域发展势头迅猛，但是由于锂电池的温度特性，在高温与低温情况下，锂电池的容量会受到较大影响，甚至影响使用寿命。所以使锂电池工作在适应的温度范围内，对储能装置的稳定性意义重大。特别是针对基站的锂电池储能设备，由于一些基站建立在山上，冬天更加寒冷，而夏天更加炎热。同时，针对基站的锂电池储能装置不仅露天放置，需要防水等措施其设计非常密闭，且为了更好地利用太阳能，需要放置在阳光充足的地方，时常受到暴晒，其密闭性与暴晒的问题使得装置散热困难。
而目前的针对电池的温度控制大都是采集电池的温度，根据电池温度的高低进行加热或散热，使电池保持在一个设定的温度范围内，例如申请号为201520192187.X，的专利文件，该专利文件公开了一种电池包的温度管理系统，该系统包括用于加热电池包的风冷系统和用于冷却电池包的液冷系统，通过风冷系统和液冷系统调节电池的温度，上述方案虽然能够使电池温度维持在一个设定的范围内，但是其在温度调节时，没有考虑电池的充电放状态，而处于充电状态的电池和处于放电状态的电池其适宜的温度是不一样，若没有考虑，可能会导致电池无法处于其最适应的温度，降低电池的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种电池储能设备的温度调节方法，以解决目前的电池储能设备在进行温度调节时没有考虑电池充放电状态，无法保证电池能够工作在最适宜温度，进而影响电池寿命的问题；本发明还提供了一种电池储能设备的温度调节系统。
本发明为解决上述技术问题而提供一种电池储能设备的温度调节方法，该方法包括以下八个方案，方法方案一：该调节方法包括以下步骤：
1)判断电池储能设备的状态，若电池储能设备处于充电或放电状态时，获取其对应的充电电流或放电电流；
2)根据充电电流或放电电流的大小确定对应的温度范围，调节电池储能设备的温度，使电池储能设备处于充电电流或放电电流对应的温度范围。
本发明根据电池的充放电特性自动将温度调节，最大限度的保证了电池能够工作在适宜的温度范围内，提高了电池的使用寿命。
方法方案二：在方法方案一的基础上，所述步骤1)在判断电池储能设备状态之前，需采集电池储能设备的温度，若温度小于第一温度阈值，则对电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持到第一温度阈值；若温度大于第一温度阈值，且大于第六温度阈值，则对电池储能设备进行散热，使电池储能设备的温度维持在第六温度阈值。
方法方案三：在方法方案二的基础上，所述步骤2)中是按照充电电流的大小将其划分至少一个档次，每个充电电流档次对应一个温度阈值；按照放电电流的大小将其划分至少一个档次，每个放电电流档次对应一个温度阈值。
本发明能根据不同的锂电池的工作温度范围设置温度阈值，进一步提高了电池工作温度调节的精准性。
方法方案四：在方法方案三的基础上，所述步骤2)是将充电电流划分为第一充电电流和第二充电电流，与第一充电电流对应的温度为第二温度阈值，与第二充电电流对应的温度为第三温度阈值，当电池充电电流为第一充电电流时，判断电池储能设备是否大于第二温度阈值，若大于，则对该电池储能设备进行散热，若小于，则对该电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持为第二温度阈值；当电池充电电流为第二充电电流时，判断电池储能设备是否大于第三温度阈值，若大于，则对该电池储能设备进行散热，若小于，则对该电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持为第三温度阈值。
方法方案五：在方法方案三的基础上，所述步骤2)是将放电电流划分为第一放电电流和第二放电电流，与第一放电电流对应的温度为第四温度阈值，与第二放电电流对应的温度为第五温度阈值，当电池放电电流为第一放电电流时，判断电池储能设备是否大于第四温度阈值，若大于，则对该电池储能设备进行散热，若小于，则对该电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持为第四温度阈值；当电池放电电流为第二放电电流时，判断电池储能设备是否大于第五温度阈值，若大于，则对该电池储能设备进行散热，若小于，则对该电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持为第五温度阈值。
方法方案六：在方法方案二的基础上，该方法还包括对电池储能设备的外部环境温度的检测，当电池储能设备的温度小于第一温度阈值，且电池储能设备的外部环境温度的也小于第一温度阈值时，采用PID的控制方式进行加热；当电池储能设备的温度大于第六温度阈值，且电池储能设备的外部环境温度的也大于第六温度阈值时，采用PID的控制方式进行散热。
方法方案七、八、九、十、十一：分别在方法方案二、三、四、五、六的基础上，对电池储能设备的加热采用加热设置在电池上的循环管道内的液体实现；对电池储能设备的散热采用冷却设置在电池上的循环管道内的液体实现。
方法方案十二：在方法方案一的基础上，所述充电电流或放电电流通过SOP方式获取。
本发明还提供了一种电池储能设备的温度调节系统，包括以下八个方案，系统方案一：该调节系统包括温度采集装置和控制器，温度采集装置用于采集电池储能设备的温度，并将其传输给控制器，控制器根据采集到的温度执行以下指令：
I.判断电池储能设备的状态，若电池储能设备处于充电或放电状态时，获取其对应的充电电流或放电电流；
II.根据充电电流或放电电流的大小确定对应的温度范围，调节电池储能设备的温度，使电池储能设备处于充电电流或放电电流对应的温度范围。
系统方案二：在系统方案一的基础上，所述步骤I在判断电池储能设备状态之前，需采集电池储能设备的温度，若温度小于第一温度阈值，则对电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持到第一温度阈值；若温度大于第一温度阈值，且大于第六温度阈值，则对电池储能设备进行散热，使电池储能设备的温度维持在第六温度阈值。
系统方案三：在系统方案二的基础上，所述步骤II中是按照充电电流的大小将其划分至少一个档次，每个充电电流档次对应一个温度阈值；按照放电电流的大小将其划分至少一个档次，每个放电电流档次对应一个温度阈值。
系统方案四：在系统方案三的基础上，所述步骤II是将充电电流划分为第一充电电流和第二充电电流，与第一充电电流对应的温度为第二温度阈值，与第二充电电流对应的温度为第三温度阈值，当电池充电电流为第一充电电流时，判断电池储能设备是否大于第二温度阈值，若大于，则对该电池储能设备进行散热，若小于，则对该电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持为第二温度阈值；当电池充电电流为第二充电电流时，判断电池储能设备是否大于第三温度阈值，若大于，则对该电池储能设备进行散热，若小于，则对该电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持为第三温度阈值。
系统方案五：在系统方案三的基础上，所述步骤II是将放电电流划分为第一放电电流和第二放电电流，与第一放电电流对应的温度为第四温度阈值，与第二放电电流对应的温度为第五温度阈值，当电池放电电流为第一放电电流时，判断电池储能设备是否大于第四温度阈值，若大于，则对该电池储能设备进行散热，若小于，则对该电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持为第四温度阈值；当电池放电电流为第二放电电流时，判断电池储能设备是否大于第五温度阈值，若大于，则对该电池储能设备进行散热，若小于，则对该电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持为第五温度阈值。
系统方案六：在系统方案二的基础上，所述的温度采集装置还包括对电池储能设备的外部环境温度的采集，当电池储能设备的温度小于第一温度阈值，且电池储能设备的外部环境温度的也小于第一温度阈值时，采用PID的控制方式进行加热；当电池储能设备的温度大于第六温度阈值，且电池储能设备的外部环境温度的也大于第六温度阈值时，采用PID的控制方式进行散热。
系统方案七、八、九、十、十一：分别在系统方案二、三、四、五、六的基础上，对电池储能设备的加热采用加热设置在电池上的循环管道内的液体实现；对电池储能设备的散热采用冷却设置在电池上的循环管道内的液体实现。
系统方案十二：在系统方案一的基础上，所述充电电流或放电电流通过SOP方式获取。
附图说明
图1是本发明实施例中电池储能设备温度调节方法的流程图；
图2是本发明实施例中电池储能设备温度调节所采用调节装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
本发明针对目前的电池储能设备在温度调节时没有考虑到电池的具体状态，导致电池无法处于最适应状态，进而影响使用寿命的问题，提供了一种电池储能设备的温度调节方法，该方法首先判断电池储能设备的状态，若电池储能设备处于充电或放电状态时，获取其对应的充电电流或放电电流；然后根据充电电流或放电电流的大小确定对应的温度范围，调节电池储能设备的温度，使电池储能设备处于充电电流或放电电流对应的温度范围。下面以某一具体的电池储能设备为例进行详细说明。
本实施例中选取针对基站的锂电池储能设备作为调节对象，其具体流程如图1所示，具体过程如下。
1.通过温度传感器进行温度采集，包括对环境温度T1的采集和对电池温度T2的采集。
本实施例中将温度传感器设置到锂电池储能设备的极耳处，来采集电池温度，将温度传感器设置在锂电池储能设备所在的外部环境，以检测环境温度，为了使温度数据更加准确，本发明还对采集到的温度数据进行滑动平均值滤波。
2.根据采集的温度T1与T2大小进行温度调节，使电池温度维持在第一温度阈值与第六温度阈值之间。
在根据电池充放电状态进行温度调节前，现将电池的温度控制到设定的区间，本实施例为第一温度阈值与第六温度阈值之间，第一温度阈值小于第六温度阈值，其具体的取值与电池自身的性能有关。若温度小于第一温度阈值，则对电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持到第一温度阈值；若温度大于第一温度阈值，且大于第六温度阈值，则对电池储能设备进行散热，使电池储能设备的温度维持在第六温度阈值。其中电池储能设备采用的温度调节装置是在电池上设置循环管路，通过对循环管路中的液体进行加热或冷却实现电池温度的调节，加热是通过加热片，冷却是通过散热片和散热风扇，加热片放置在电池包内部贴紧内部的循环管道，散热片靠近电池包内部的风道口，散热风扇设置在散热片附近，循环管道由水泵提供动力。
当检测到T1与T2均小于第一温度阈值时，关闭电池与外部的通风口，打开水泵，使用PID控制设置在循环管道上的加热器，使被加热的液体在循环管道内流动以使电池模块内电池温度稳定在第一阈值；如果T1大于第一阈值，T2小于第一阈值，则打开水泵以及设置在循环管道上的加热器，使被加热的液体在循环管道内流动以使电池模块内电池温度达到第一阈值；如果T1与T2均大于第六阈值，则打开电池与外部的通风口，打开水泵，使用PID控制风扇吹设置在循环管道上的散热片，使被冷却的液体在循环管道内流动以使电池模块内电池温度稳定在第六阈值；如果T2大于第六阈值，T1小于第六阈值，则打开电池与外部的通风口，打开水泵与风扇，使被冷却的液体在循环管道内流动以使电池模块内电池温度达到第六阈值。
3.判断电池储能设备的状态，若电池储能设备处于充电或放电状态时，获取其对应的充电电流或放电电流。
当电池维持在第一温度阈值与第六温度阈值之间时，判断电池储能设备的充放电状态，当电池储能设备处于充电状态时，根据SOP得出充电电流，当电池储能设备处于放电状态时，根据SOP得出放电电流。
4.根据充电电流或放电电流的大小确定对应的温度范围，调节电池储能设备的温度，使电池储能设备处于充电电流或放电电流对应的温度范围。
根据充电电流的大小调节温度时，可根据实际情况将充电电流划分为多个档次，每个档次对应一个适度温度。本实施例将充电电流划分为两个档次，第一充电电流和第二充电电流，与第一充电电流对应的温度为第二温度阈值，与第二充电电流对应的温度为第三温度阈值。当电池充电电流为第一充电电流时，判断电池储能设备是否大于第二温度阈值，若大于，则对该电池储能设备进行散热，若小于，则对该电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持为第二温度阈值；当电池充电电流为第二充电电流时，判断电池储能设备是否大于第三温度阈值，若大于，则对该电池储能设备进行散热，若小于，则对该电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持为第三温度阈值。本实施例中的第一充电电流的范围为(0.8,1)，第二充电电流的范围为(0.3,0.8)。
根据放电电流的大小调节温度时，可根据实际情况将放电电流划分为多个档次，每个档次对应一个适度温度。本实施例将放电电流划分为两个档次，第一放电电流和第二放电电流，与第一放电电流对应的温度为第四温度阈值，与第二放电电流对应的温度为第五温度阈值。当电池放电电流为第一放电电流时，判断电池储能设备是否大于第四温度阈值，若大于，则对该电池储能设备进行散热，若小于，则对该电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持为第四温度阈值；当电池放电电流为第二放电电流时，判断电池储能设备是否大于第五温度阈值，若大于，则对该电池储能设备进行散热，若小于，则对该电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持为第五温度阈值。本实施例中的第一放电电流的范围为(0.8,1)，第二放电电流的范围为(0.3,0.8)。
该方法不仅能够针对基站的锂电池储能设备，还适应于任何电池储能设备。通过上述过程，本发明能根据不同的电池的工作温度范围设置温度阈值，根据电池的充放电特性自动将温度调节，最大限度的保证了电池能够工作在适宜的温度范围内，提高了电池的使用寿命。
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。

Claims (12)

1.一种电池储能设备的温度调节方法，其特征在于，该调节方法包括以下步骤：
1)判断电池储能设备的状态，若电池储能设备处于充电或放电状态时，获取其对应的充电电流或放电电流；
2)根据充电电流或放电电流的大小确定对应的温度范围，调节电池储能设备的温度，使电池储能设备处于充电电流或放电电流对应的温度范围；
所述步骤1)在判断电池储能设备状态之前，需采集电池储能设备的温度，若温度小于第一温度阈值，则对电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持到第一温度阈值；若温度大于第一温度阈值，且大于第六温度阈值，则对电池储能设备进行散热，使电池储能设备的温度维持在第六温度阈值；
所述第一温度阈值小于所述第六温度阈值；
具体的，当检测到环境温度与电池储能设备温度均小于第一温度阈值时，关闭电池储能设备与外部的通风口，打开水泵，使用PID控制设置在循环管道上的加热器，使被加热的液体在循环管道内流动以使电池储能设备温度稳定在第一温度阈值；如果环境温度大于第一温度阈值，电池储能设备温度小于第一温度阈值，则打开水泵以及设置在循环管道上的加热器，使被加热的液体在循环管道内流动以使电池储能设备温度达到第一温度阈值；如果环境温度与电池储能设备温度均大于第六温度阈值，则打开电池储能设备与外部的通风口，打开水泵，使用PID控制风扇吹设置在循环管道上的散热片，使被冷却的液体在循环管道内流动以使电池储能设备温度稳定在第六温度阈值；如果电池储能设备温度大于第六温度阈值，环境温度小于第六温度阈值，则打开电池储能设备与外部的通风口，打开水泵与风扇，使被冷却的液体在循环管道内流动以使电池储能设备温度达到第六温度阈值。
2.根据权利要求1所述的电池储能设备的温度调节方法，其特征在于，所述步骤2)中是按照充电电流的大小将其划分至少一个档次，每个充电电流档次对应一个温度阈值；按照放电电流的大小将其划分至少一个档次，每个放电电流档次对应一个温度阈值。
3.根据权利要求2所述的电池储能设备的温度调节方法，其特征在于，所述步骤2)是将充电电流划分为第一充电电流和第二充电电流，与第一充电电流对应的温度为第二温度阈值，与第二充电电流对应的温度为第三温度阈值，当电池储能设备充电电流为第一充电电流时，判断电池储能设备是否大于第二温度阈值，若大于，则对该电池储能设备进行散热，若小于，则对该电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持为第二温度阈值；当电池储能设备充电电流为第二充电电流时，判断电池储能设备是否大于第三温度阈值，若大于，则对该电池储能设备进行散热，若小于，则对该电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持为第三温度阈值。
4.根据权利要求2所述的电池储能设备的温度调节方法，其特征在于，所述步骤2)是将放电电流划分为第一放电电流和第二放电电流，与第一放电电流对应的温度为第四温度阈值，与第二放电电流对应的温度为第五温度阈值，当电池储能设备放电电流为第一放电电流时，判断电池储能设备是否大于第四温度阈值，若大于，则对该电池储能设备进行散热，若小于，则对该电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持为第四温度阈值；当电池储能设备放电电流为第二放电电流时，判断电池储能设备是否大于第五温度阈值，若大于，则对该电池储能设备进行散热，若小于，则对该电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持为第五温度阈值。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的电池储能设备的温度调节方法，其特征在于，对电池储能设备的加热采用加热设置在电池储能设备内的循环管道内的液体实现；对电池储能设备的散热采用冷却设置在电池储能设备内的循环管道内的液体实现。
6.根据权利要求1所述的电池储能设备的温度调节方法，其特征在于，所述充电电流或放电电流通过SOP方式获取。
7.一种电池储能设备的温度调节系统，其特征在于，该调节系统包括温度采集装置和控制器，温度采集装置用于采集电池储能设备的温度，并将其传输给控制器，控制器根据采集到的温度执行以下指令：
I.判断电池储能设备的状态，若电池储能设备处于充电或放电状态时，获取其对应的充电电流或放电电流；
II.根据充电电流或放电电流的大小确定对应的温度范围，调节电池储能设备的温度，使电池储能设备处于充电电流或放电电流对应的温度范围；
所述步骤I在判断电池储能设备状态之前，需采集电池储能设备的温度，若温度小于第一温度阈值，则对电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持到第一温度阈值；若温度大于第一温度阈值，且大于第六温度阈值，则对电池储能设备进行散热，使电池储能设备的温度维持在第六温度阈值；
所述第一温度阈值小于所述第六温度阈值；具体的，当检测到环境温度与电池储能设备温度均小于第一温度阈值时，关闭电池储能设备与外部的通风口，打开水泵，使用PID控制设置在循环管道上的加热器，使被加热的液体在循环管道内流动以使电池储能设备温度稳定在第一温度阈值；如果环境温度大于第一温度阈值，电池储能设备温度小于第一温度阈值，则打开水泵以及设置在循环管道上的加热器，使被加热的液体在循环管道内流动以使电池储能设备温度达到第一温度阈值；如果环境温度与电池储能设备温度均大于第六温度阈值，则打开电池储能设备与外部的通风口，打开水泵，使用PID控制风扇吹设置在循环管道上的散热片，使被冷却的液体在循环管道内流动以使电池储能设备温度稳定在第六温度阈值；如果电池储能设备温度大于第六温度阈值，环境温度小于第六温度阈值，则打开电池储能设备与外部的通风口，打开水泵与风扇，使被冷却的液体在循环管道内流动以使电池储能设备温度达到第六温度阈值。
8.根据权利要求7所述的电池储能设备的温度调节系统，其特征在于，所述步骤II中是按照充电电流的大小将其划分至少一个档次，每个充电电流档次对应一个温度阈值；按照放电电流的大小将其划分至少一个档次，每个放电电流档次对应一个温度阈值。
9.根据权利要求8所述的电池储能设备的温度调节系统，其特征在于，所述步骤II是将充电电流划分为第一充电电流和第二充电电流，与第一充电电流对应的温度为第二温度阈值，与第二充电电流对应的温度为第三温度阈值，当电池储能设备充电电流为第一充电电流时，判断电池储能设备是否大于第二温度阈值，若大于，则对该电池储能设备进行散热，若小于，则对该电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持为第二温度阈值；当电池储能设备充电电流为第二充电电流时，判断电池储能设备是否大于第三温度阈值，若大于，则对该电池储能设备进行散热，若小于，则对该电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持为第三温度阈值。
10.根据权利要求8所述的电池储能设备的温度调节系统，其特征在于，所述步骤II是将放电电流划分为第一放电电流和第二放电电流，与第一放电电流对应的温度为第四温度阈值，与第二放电电流对应的温度为第五温度阈值，当电池储能设备放电电流为第一放电电流时，判断电池储能设备是否大于第四温度阈值，若大于，则对该电池储能设备进行散热，若小于，则对该电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持为第四温度阈值；当电池储能设备放电电流为第二放电电流时，判断电池储能设备是否大于第五温度阈值，若大于，则对该电池储能设备进行散热，若小于，则对该电池储能设备进行加热，使电池储能设备的温度维持为第五温度阈值。
11.根据权利要求8-10中任一项所述的电池储能设备的温度调节系统，其特征在于，对电池储能设备的加热采用加热设置在电池储能设备内的循环管道内的液体实现；对电池储能设备的散热采用冷却设置在电池储能设备内的循环管道内的液体实现。
12.根据权利要求7所述的电池储能设备的温度调节系统，其特征在于，所述充电电流或放电电流通过SOP方式获取。
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