CN109548368B - 一种储能机柜及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式涉及储能系统技术领域，特别是涉及一种储能机柜及其控制方法，该方法包括：在储能机柜处于待机状态时，启动制冷装置调节储能机柜的环境温度，以使环境温度在第一预设温度范围内；在储能机柜处于工作状态时，启动制冷装置、抽风风扇以及送风风扇同时调节储能机柜的环境温度，以使环境温度在第二预设温度范围内。本发明实施例提供的储能机柜的温度调节方法可以通过对空调、储能变流器风扇和储能机柜内的风扇的控制，实现储能机柜内部的高效控温，提升储能机柜的整体效率。

Description

一种储能机柜及其控制方法

技术领域

本发明实施方式涉及储能系统技术领域，特别是涉及一种储能机柜及其控制方法。

背景技术

随着储能电站的应用越来越广泛，储能机柜由于具有较好的容积利用率，得到了更广泛应用。现阶段由于应用的增多，人们对储能机柜的体积、能量密度提出了更多的要求；储能机柜内主要包含的部件有电池、逆变器、线缆等电力电子器件，其中，电池比其它电力电子元器件对温度更为敏感，因此，储能机柜对柜内温度区间和精度的控制要求较高。

发明人在实现本发明的过程中发现：传统市场主要采用空调进行储能机柜内部控温，但一方面，储能机柜内空气流动性差，柜内的电池均温难以保证；另一方面，储能机柜在工作过程中，空调、风扇等热管理器件会消耗一定功耗，这样会降低储能机柜整机的运行效率，因此如何有效控制储能机柜工作，提高热管理效率有待解决。

发明内容

本发明实施方式主要解决现有储能机柜热管理效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的一个技术方案是：提供一种储能机柜的温度调节方法，应用于储能机柜，所述方法包括：在所述储能机柜处于待机状态时，启动制冷装置调节所述储能机柜的环境温度，以使所述环境温度在第一预设温度范围内；在所述储能机柜处于工作状态时，启动所述制冷装置、抽风风扇以及送风风扇同时调节所述储能机柜的环境温度，以使所述环境温度在第二预设温度范围内。

可选地，所述第一预设温度范围为-20℃～55℃。

可选地，所述工作状态包括：充电状态和放电状态；在所述储能机柜处于充电状态或者是放电状态时，所述第二预设温度范围为-10℃～45℃。

可选地，在所述储能机柜处于工作状态时，所述方法还包括：在储能变流器的入风口温度大于预设第三温度时，启动吸风风扇和排风风扇对所述储能变流器进行散热。

可选地，在所述储能机柜充电结束后，控制所述吸风风扇处于工作状态。

可选地，所述环境温度为多路电池管理系统采集得到的所述储能机柜温度的平均值。

可选地，在所述环境温度超过70℃时，启动报警装置进行高温报警。

可选地，在所述储能变流器内入风口温度高于60℃，启动所述报警装置进行高温报警。

为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的另一个技术方案是：提供一种储能机柜，所述储能机柜包括柜体、电池管理系统、安装于所述柜体外的储能变流器、制冷装置、安装于所述柜体内的电池模组、电力电子器件、抽风风扇以及送风风扇，以及，控制单元，所述控制单元与所述电池管理系统、储能变流器、所述制冷装置、所述电池模组、所述抽风风扇以及所述送风风扇电性连接，所述控制单元基于所述电池管理系统、所述电力电子器件、所述储能变流器、所述制冷装置、所述电池模组、所述抽风风扇和所述送风风扇执行上述方法。

可选地，所述储能机柜还包括吸风风扇和排风风扇，所述吸风风扇和所述排风风扇分别安装于所述柜体的顶部和底部，所述吸风风扇和所述排风风扇分别与所述控制单元连接。

本发明实施例提供的储能机柜的温度调节方法可以通过对空调、储能变流器和储能机柜内的风扇的控制，实现储能机柜内部的高效控温，提升储能机柜的整体效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种储能机柜的结构示意图；

图2是图1中储能变流器防护装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种储能机柜的结构框图；

图4是本发明实施例提供的一种储能机柜的温度调节方法流程示意图；

图5是本发明实施例提供的控制单元对空调的控制过程示意图；

图6是本发明实施例提供的控制单元对储能变流器的控制过程示意图；

图7是本发明另一实施例提供的一种储能机柜的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例首先提供一种储能机柜，具体请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种储能机柜100的结构示意图，如图1所示，所述储能机柜100包括：柜体10、储能变流器(Power Conversion System--PCS)20、安装于所述柜体10内的电池模组30、电力电子器件(图1未示)、空调侧挡风板40和空调50。

所述柜体10内对称设有安装所述电池模组30的两个电池仓13。所述电池模组30设于所述电池仓内，所述电池模组30包括多个电池包，相邻两个所述电池包等间安装于所述电池仓13内。所述空调侧挡风板40盖设于所述电池仓13的仓口，用于风道导风。

在本实施例中，所述柜体10的顶部开设有若干个抽风孔41，所述柜体10的底部开设有若干个出风孔42。该若干个吸风孔41处可以分别设置有对应的抽风风扇(图1未示)；若干个出风孔42的相应位置分别与设置有对应的送风风扇(图1未示)。在图1所示的实施例中，所述吸风孔和所述出风孔的数量均为四个，由于所述柜体10内对称设有两个所述电池仓13，故所述柜体10内的底部和顶部分别共有八个送风风扇和八个抽风风扇，在其他实施例中，所述送风风扇和所述抽风风扇数量可以根据实际需求进行调整。

所述储能变流器20安装于所述柜体10的外侧，用于控制所述电池模组30进行充放电，在本实施例中，储能变流器20安装于柜体10外可以减少空调的负荷，提高储能机柜整体的运行效率。

所述空调50作为制冷/制热装置，安装于所述柜体10外侧，用于通过所述空调50的回风口和所述空调50的出风口形成散热通道，以向所述电池仓13输送冷气/热气，降低/升高所述电池模组30的温度。在一些实施例中，所述制冷装置还可以是其他降温装置，而不限于本实施例中的空调。

图1所示的储能机柜100，其储能变流器20和空调50左右对称安装于所述柜体10的外侧，在其他实施例中，所述空调50的安装位置，也可以跟随所述储能变流器20的安装位置做出改变。

为了防止从所述空调出风口气体与空调回风口形成气流短路，在一些实施例中，如图1所示，所述出风口和所述回风口之间设置有一隔流板60，所述隔流板60横向安装于所述空调侧挡风板40面向所述空调50的一面，以将所述出风口和所述回风口隔开。

如图1所示，所述储能机柜100还包括：导风罩70，所述导风罩70罩设于所述空调50的出风口。

所述空调50还包括空调防护罩51，所述空调50防护罩51罩设于所述空调50的外部，所述防护罩51用于保护所述空调50受损和防柳絮等异物的进入所述空调50内。

在本发明实施例中，所述储能变流器20安装于所述柜体10外，在本实施例中，储能变流器20安装于柜体10外可以减少空调的负荷，提高储能机柜整体的运行效率。

如图1所示，所述储能机柜100还包括：储能变流器防护装置90。如图2所示，所述储能变流器防护装置90包括：储能变流器防护罩91、两个滤网92、吸风风扇93、排风风扇94和落尘组件95。

所述储能变流器防护罩91罩设于所述储能变流器20的外部，用于对储能变流器20进行防护和散热。所述储能变流器防护罩91的侧壁和底部各开设有一开口，所述两个滤网92分别盖合两个所述开口。所述排风风扇94和所述吸风风扇93分别安装于所述储能变流器防护罩91的两个所述滤网92上。所述落尘组件95安装于所述防护罩91的底部。用于防止灰尘进入所述储能变流器防护罩91内。具体地，所述落尘组件95包括均为凵字形的下挡板951和上挡板952，所述上挡板952的底面与水平面平行设置，且其两侧固定于所述防护罩91下端。所述下挡板951的底面与水平方向呈夹角设置，且其两侧固定于所述上挡板952下端。所述上挡板952开设有一缺口，所述缺口用于所述吸风风扇93工作时从所述下挡板951一侧往上送风。

请参阅图7，图7是本发明另一实施例提供的一种储能机柜200的结构示意图。所述储能机柜200包括上述储能机柜100所述的结构，所述储能机柜200与上述储能机柜100的结构区别在于，所述储能机柜200中的电力电子器件210设置于所述储能机柜200的底部，所述电力电子器件210可以是可编程控制器、弱电箱、电表、一些电源和开关等等。

上述储能机柜100和储能机柜200均可用于本发明下述实施例中储能机柜的温度调节方法，在执行下述实施例中的方法步骤后，能够实现对该储能机柜的有效热管理控制，实现储能机柜内部的高效温控。

为了给本领域技术人员详细理解该储能机柜执行下述方法步骤的具体控制过程，以储能机柜100为例，本发明实施例还提供该储能机柜100的结构框图。

具体请参阅图3，图3是本发明实施例提供的一种储能机柜100的结构框图，如图3所示，该储能机柜100除包括上述：储能变流器20、空调50、电池模组30、电力电子器件(图3未示)、抽风风扇、送风风扇、吸风风扇和排风风扇之外，还包括：控制单元110和电池管理系统120。

所述控制单元110与所述电池管理系统120、储能变流器20、所述空调50、所述电池模组30、所述抽风风扇、所述送风风扇、所述吸风风扇以及所述排风风扇电气连接。

所述电池模组30用于储存电能，所述电池管理系统120与所述电池模组30连接，用于获取电池系统模组30的电压，并根据该电压对电池模组30进行充放电控制。所述储能变流器20与电池管理系统120连接，用于交直流的转换，以便电池管理系统12对电池模组30进行充放电控制。

所述控制单元110为储能机柜100的核心单元，其可以基于上述连接关系执行以下步骤。具体请参阅图4，图4是本发明实施例提供的一种储能机柜的温度调节方法流程示意图，如图4所示，所述方法包括如下步骤：

41、在所述储能机柜处于待机状态时，启动制冷装置调节所述储能机柜的环境温度，以使所述环境温度在第一预设温度范围内。

该制冷装置即为图4中的空调，在其他实施例中，所述制冷装置还可以是其他能够实现制冷降温/加热升温的设备。

所述待机状态为储能机柜处于开机但是不进行任何工作的状态，在此状态下，储能机柜需要维持在第一预设温度范围内，该第一预设温度为-20℃～55℃。

此步骤通过启动空调50实现在待机状态下，储能机柜维持在-20℃～55℃的温度范围；具体地，在待机状态下，当储能机柜的环境温度低于-20℃时，控制单元120可以控制空调50开启加热功能，以保持储能机柜的环境温度在-20℃以上；而在待机状态下，当储能机柜的环境温度高于55℃时，控制单元120可以控制空调50开启制冷状态，以保持储能机柜的环境温度在55℃以下。

其中，所述环境温度为多路电池管理系统120采集得到的所述储能机柜环境温度的平均值，具体地，本发实施例可以为4路电池管理系统120采集得到的温度平均值。

42、在所述储能机柜处于工作状态时，启动所述制冷装置、抽风风扇以及送风风扇同时调节所述储能机柜的环境温度，以使所述环境温度在第二预设温度范围内。

所述工作状态为储能机柜处于充电或者放电的状态，在所述储能机柜处于充电或者放电状态时，储能机柜需要维持在第二预设温度范围内。具体地，在所述储能机柜处于充电状态时，所述第二预设温度范围为-10℃～45℃；在所述储能机柜处于放电状态时，所述第二预设温度范围为-20℃～45℃。

此处需要注意的是，在此步骤中，控制单元110需要同时协调所述空调50和所述抽风风扇、所述送风风扇来对储能机柜100内的温度进行控制。

储能机柜100在工作时，处于充电或者放电状态会产生热量，同时开启所述抽风风扇和所述送风风扇一方面可以让储能机柜100内的气体流动起来，这样储能机柜100的柜内温度就不会很快升温，可以减少热量在所述储能机柜100内的积聚，防止储能机柜100内的电池局部温度较高；另一方面，所述抽风风扇和所述送风风扇的功耗比空调小的多，其可以减少所述空调的开启时间，提高储能机柜的运行效率。

在一些实施例中，在所述储能机柜处于充电或者放电状态时，所述储能变流器20也处于工作状态，则储能变流器20在工作状态时会产生相应的热量，因此需要控制储能变流器20在合适的温度工作区间，以保证其不会因为温度过高而关断。

本发明实施例提供的储能机柜其吸风风扇安装于储能变流器20的上方，排风风扇安装于储能变流器20的下方，用于对储能变流器20的仓内进行降温。具体地，在储能变流器20的入风口温度大于预设第三温度时，启动吸风风扇和排风风扇以对所述储能变流器20进行降温。

在本实施例中，所述预设第三温度为40℃，即在所述储能变流器20的入风口的温度大于40℃时，启动吸风风扇和排风风扇，此控温策略可保证储能变流器内温度低于60℃，且消耗功耗尽量小。可选地，所述吸风风扇和所述排风风扇的开启温度和回差温度也可以根据实际需要进行调整；进一步的，所述吸风风扇和所述排风风扇也可设置调速策略，例如，其可以设置为入风口的吸风风扇先启动，出风口的排风风扇后启动。

在本实施例中，在所述储能机柜在充电结束后，所述控制单元还用于启动所述吸风风扇93工作，通过控制吸风风扇93反转，可以除去滤网92上的灰尘。

在一些实施例中，为了避免储能机柜或者储能变流器20内的温度过高，可以设置相应的报警装置以在储能机柜或者储能变流器20中的温度过高时，实现报警。具体地，在储能机柜内的温度超过70℃时，启动报警装置进行高温报警。在储能变流器20的温度高于60℃，启动报警装置进行高温报警。同时，为了提示柜内温度异常，所述报警装置还可以在空调20回风口温度低于-30℃或者高于60℃启动警装置进行报警。

本发明实施例提供的储能机柜的温度调节方法可以通过对空调、储能变流器和储能机柜内的风扇的控制，实现储能机柜内部的高效控温，提升储能机柜的整体效率。

以下基于控制单元110对于空调50、储能变流器20和储能机柜内的风扇的不同控制逻辑分别进行完整说明。

请参阅图5，图5是本发明实施例提供的控制单元110对空调50的控制过程，如图5所示，该控制过程主要包括：

510、判断储能变流器是否处于工作状态；若是执行步骤511，若否执行步骤518。

511、判断环境温度是否小于或者等于-10℃，若是执行步骤512，若否，执行步骤515。

该环境温度为4路电池管理系统采集得到的储能机柜内的温度平均值。

512、开启空调制热。

在开启空调制热的过程中，可选地，所述方法还包括：当储能机柜内多路温度中的最高温度和最低温度温度差大于或者等于-10℃时，则停止使用4路电池管理系统采集得到的储能机柜内的温度平均值作为温度判断，而改空调回风口上报温度作为温度判断，以控制所述空调的工作，这样可以避免电池管理系统采集数据异常而影响温度的判断。

513、判断环境温度是否大于或者等于0℃，若是执行步骤514，若否，执行步骤513。

514、空调停机。

515、判断环境温度是否小于或者等于45℃，若是执行步骤514，若否，执行步骤516。

516、开启空调制冷。

517、判断环境温度是否小于或者等于40℃，若是执行步骤514，若否，执行步骤517。

在一些实施例中，该环境温度还可以根据实际需要进行调整，而不限于40℃。

518、判断储能变流器是否处于充电之前的待机状态，若是执行步骤519，若否，执行步骤523。

519、判断环境温度是否小于或者等于10℃，若是执行步骤520。

在一些实施例中，该储能变流器进风口温度还可以根据实际需要进行调整，而不限于40℃。

520、开启空调制热。

521、判断环境温度是否大于或者等于-10℃，若是则执行步骤522。

522、开启储能变流器，使处于工作状态，并执行步骤511。

523、判断环境温度是否小于或者等于-20℃，若是执行步骤524，若否，执行步骤514。

524、开启空调制热。

525、判断环境温度是否大于或者等于-10℃，若是执行步骤514，若否，执行步骤515。

请参阅图6，图6是本发明实施例提供的控制单元对储能变流器的控制过程，如图6所示，该控制过程主要包括：

610、判断储能变流器是否处于工作状态；若是执行步骤511，若否执行步骤614。

611、判断储能变流器进风口温度是否大于或者等于40℃，若是，则执行步骤612，若否则结束。

在一些实施例中，该储能变流器进风口温度还可以根据实际需要进行调整，而不限于40℃。

612、启动吸风风扇和排风风扇工作。

613、判断储能变流器进风口温度是否小于或者等于35℃，若是，则结束，若否则执行步骤613。

在一些实施例中，该储能变流器进风口温度还可以根据实际需要进行调整，而不限于35℃。

在一些实施例中，该储能变流器的散热风机可以设置调速策略，根据环境温度或者储能变流器上报温度的不同调整转速；也可以设置成根据环境温度不同开启不同个数的风扇。

614、判断储能变流器是否处于充电结束状态，若是，执行步骤615，若否，则结束。

步骤615、启动吸风风扇工作。

本发明实施例还提供控制单元110对储能机柜中抽风风扇和送风风扇的控制过程，该控制过程主要包括：在充放电过程中，当空调50内风机启动时，则启动所述抽风风扇和送风风扇；当空调50内风机关闭时，则停止启动所述抽风风扇和送风风扇。

本发明实施例提供的储能机柜的温度调节方法，其通过控制单元的控温策略来实现储能机柜内部的高效控温，提升了储能机柜的整体效率。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种储能机柜的温度调节方法，应用于储能机柜，其特征在于，所述储能机柜包括柜体、安装于所述柜体外的储能变流器、制冷装置、抽风风扇、送风风扇以及吸风风扇、排风风扇，其中，所述抽风风扇和所述送风风扇分别安装于所述柜体的顶部和底部，所述吸风风扇和所述排风风扇分别安装于与所述储能变流器的侧壁和底部相对的位置；

所述方法包括：

在所述储能机柜处于待机状态时，启动制冷装置调节所述储能机柜的环境温度，以使所述环境温度在第一预设温度范围内；

在所述储能机柜处于工作状态时，启动所述制冷装置、所述抽风风扇以及所述送风风扇，同时调节所述储能机柜的环境温度，以使所述环境温度在第二预设温度范围内，在所述储能变流器的入风口温度大于预设第三温度时，启动所述吸风风扇和所述排风风扇对所述储能变流器进行散热。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预设温度范围为-20℃~55℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作状态包括：充电状态和放电状态；

在所述储能机柜处于充电状态或者放电状态时，所述第二预设温度范围为-10℃~45℃。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述储能机柜充电结束后，控制所述吸风风扇处于工作状态，工作状态为反转用于除尘。

5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述环境温度为多路电池管理系统采集得到的所述储能机柜温度的平均值。

6.根据权利求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在所述环境温度超过70℃时，启动报警装置进行高温报警。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述储能变流器内温度高于50℃，启动所述报警装置进行高温报警。

8.一种储能机柜，其特征在于，所述储能机柜包括柜体、电池管理系统、安装于所述柜体外的储能变流器、制冷装置、安装于所述柜体内的电池模组、电力电子器件、抽风风扇以及送风风扇，以及，吸风风扇和排风风扇，其中，所述抽风风扇和所述送风风扇分别安装于所述柜体的顶部和底部，所述吸风风扇和所述排风风扇分别安装于与所述储能变流器的侧壁和底部相对的位置；

控制单元，所述控制单元与所述电池管理系统、所述电力电子器件、所述储能变流器、所述制冷装置、所述电池模组、所述抽风风扇、所述送风风扇、所述吸风风扇以及所述排风风扇电性连接，

所述控制单元基于所述电池管理系统、所述电力电子器件、所述储能变流器、所述制冷装置、所述电池模组、所述抽风风扇和所述送风风扇执行权利要求1-3任一项所述的方法。

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