CN112563615A - 风道挡板可调的储能集装箱及其调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风道挡板可调的储能集装箱及其调节方法，包括集装箱及设置在集装箱内的空调、风道和电池架，电池架上设有电池插槽，电池插槽内具有电池，风道包括水平风道和若干个竖直风道；水平风道的一端连接空调出风口，水平风道的另一端形成封闭端，水平风道设有与竖直风道进风口对应连接的第一出风口，竖直风道设有与电池架上的电池插槽对应连通的第二出风口；每个第一出风口处设有竖向档板，竖向挡板连接有第一驱动机构；每个第二出风口处设有横向档板，横向挡板连接有第二驱动机构；同时公开了相应的调节方法。本发明通过竖向和横向的挡板调节风道出风口的通风面积，调节集装箱内各个位置的电池散热情况，减小或消除不同位置的电池间温差。

Description

风道挡板可调的储能集装箱及其调节方法
技术领域
本发明涉及储电集装箱技术领域，尤其涉及一种风道挡板可调的储能集装箱及其调节方法。
背景技术
储能集装箱，即集装箱式储能电站，将电池架等各个电气部件集中设置在一个标准集装箱中。储能集装箱能够方便的使汽车、火车、轮船等交通工具进行运输，灵活快速的布置到所需要的地方，部署方便快捷。
在集装箱密闭的空间内，热空气上升、冷空气下降，容易导致储能电站内部的温度分布不均匀。在此情况下，电池架下方的电池模组温度低，电池架上方的电池模组温度高，使得各电池模组的一致性下降，从而降低整个储能系统的性能与寿命。
现有储能集装箱的内部整体温度控制一般通过空调完成，但是单独的空调无法改善因距离导致的送风不均匀问题，因此会增加风道以改善储能系统内部的温度分布。
关于风道的设置，目前常见的方案是风道水平安装在电池架上方且朝下开孔，空调风经由风道由上往下引入电池表面，但是这样的方法同样存在缺陷。以制冷为例，由于电池架上方的电池更加靠近风道的出风口，且上方的电池会遮挡大部分的冷风，因此电池架上方的电池模组温度低，下方的电池模组温度较高，形成温差的影响使电池模组的一致性依旧无法保证，储能系统的性能仍受到限制。
发明内容
本发明提出一种风道挡板可调的储能集装箱及其调节方法以解决上述技术问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
根据本发明实施例的第一部分，提出一种风道挡板可调的储能集装箱，包括集装箱及设置在集装箱内的空调、风道和电池架，所述电池架上设有若干电池插槽，所述电池插槽内具有电池，所述风道包括水平风道和若干个竖直风道；所述水平风道的一端连接空调出风口，水平风道的另一端形成封闭端，水平风道设有若干个与竖直风道进风口对应连接的第一出风口，所述竖直风道设有若干个与电池架上的电池插槽对应连通的第二出风口；每个第一出风口处设有用于遮挡第一出风口的竖向档板，所述竖向挡板连接有调节竖向挡板遮挡第一出风口通风面积的第一驱动机构；每个第二出风口处设有用于遮挡第二出风口的横向档板，所述横向挡板连接有调节横向挡板遮挡第二出风口通风面积的第二驱动机构。
作为优选，若干个所述竖直风道均平行，各竖直风道上所设第二出风口的数量和高度均一致。
作为优选，各竖直风道上同一高度上的第二出风口所对应的横向挡板连为一体。
作为优选，还包括电池堆控制装置；所述第一驱动机构包括用于调节竖向挡板位置的第一电机和第一电机驱动器，所述第一电机驱动器分别与第一电机、电池堆控制装置电连接；所述第二驱动机构包括第二电机和第二电机驱动器，所述第二电机驱动器分别与第二电机、电池堆控制装置电连接。
作为优选，每个所述电池插槽内均设有电池采集装置，所述电池采集装置分别与电池、电池堆控制装置电连接。
作为优选，所述电池架设有电池组分束模块，所述电池组分束模块电连接在电池采集装置与电池堆控制装置之间。
作为优选，各个所述第一出风口、第二出风口的气流拐角处均设有导流片。
根据本发明实施例的第二部分，提出一种风道挡板可调的储能集装箱的调节方法，包括如下步骤：
步骤1，初始上电，默认将所有挡板都开到最大风口位置；
步骤2，以同一电池架上的电池为一组，分别采集各组电池的平均温度，离空调最远的一组电池温度最高，将其他组的温度值分别与该组电池组的温度值作对比，逐级调整竖向挡板的位置直到其他组的平均温度与离空调最远的一组温差相比均小于或等于预设温差时,竖向挡板调整结束；
步骤3，分别采集同一电池架上每个电池的平均温度，最上面的电池温度最高，最下面的电池温度最低，将下方四个电池分别与最上面的电池作比较，逐级调整横向挡板的位置直到下方四个电池分别与最上面的电池的温差均小于或等于预设温差时,横向挡板调整结束。
作为优选，所述步骤2中，“逐级调整竖向挡板的位置直到其他组的平均温度与离空调最远的一组温差相比均小于或等于预设温差时,竖向挡板调整结束”是指：每个挡板均设有5个档位，以温差10℃为最小档位，按每2℃温差为一档，逐级调整竖向挡板的位置，当其他4组的平均温度与离空调最远的一组温差相比均≤2℃时,竖向挡板调整结束。
作为优选，所述步骤3中，“逐级调整横向挡板的位置直到下方四个电池分别与最上面的电池的温差均小于或等于预设温差时,横向挡板调整结束”是指：每个挡板均设有5个档位，以温差10℃为最小档位，按每2℃温差为一档，逐级调整横向挡板的位置，下方四个电池分别与最上面的电池的温差均≤2℃时，横向挡板调整结束。
与现有技术相比较，本发明通过竖向和横向的挡板调节风道出风口的通风面积，调节集装箱内各个位置的电池散热情况，减小或消除不同位置的电池间的温差。
附图说明
图1为本发明风道挡板可调的储能集装箱的一种结构示意图；
图2为本发明风道挡板可调的储能集装箱的调节方法的流程图。
图中，1-空调，2-水平风道，3-竖直风道，5-第一出风口，6-第二出风口，7-竖向档板，8-横向档板，10-集装箱。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
如图1所示，一种风道挡板可调的储能集装箱，包括集装箱10及设置在集装箱内的空调1、风道和电池架（图中未画出），所述电池架上设有若干电池插槽，所述电池插槽内具有电池，所述风道包括水平风道2和若干个竖直风道3；所述水平风道2的一端连接空调出风口，水平风道2的另一端形成封闭端，水平风道2设有若干个与竖直风道3进风口对应连接的第一出风口5，所述竖直风道3设有若干个与电池架上的电池插槽对应连通的第二出风口6。
本发明将风道设计为水平风道2和竖直风道3两部分，流经空调1的风由水平风道2进入竖直风道3，并于竖直风道3的各个开孔处出风，对电池架上的电池进行降温。竖直风道3的第二出风口6可以设置在电池架后方，即电池模组背部，避免了电池模组的遮挡对风量的影响。其中，竖直风道3的数量可根据实际需要进行选择性设置，图1所示竖直风道3的数量为五条；各个竖直风道3均平行，各竖直风道3上所设第二出风口的数量和高度均一致。
每个第一出风口5处设有用于遮挡第一出风口5的竖向档板7，所述竖向挡板7连接有调节竖向挡板遮挡第一出风口5通风面积的第一驱动机构；每个第二出风口6处设有用于遮挡第二出风口6的横向档板8，所述横向挡板8连接有调节横向挡板遮挡第二出风口6通风面积的第二驱动机构。特别的，各竖直风道3上同一高度上的第二出风口6所对应的横向挡板8连为一体。横向挡板8和竖向挡板7都可以通过调节位置来调整所遮挡进风口的面积大小，将各个风道的冷风量调节至一致。竖向档板7、横向挡板8及相应的驱动机构均可以设置于电池架上。
为了实现自动化控制，本发明还可包括电池堆控制装置，第一驱动机构包括用于调节竖向挡板位置的第一电机和第一电机驱动器，第一电机驱动器分别与第一电机、电池堆控制装置电连接；第二驱动机构包括第二电机和第二电机驱动器，第二电机驱动器分别与第二电机、电池堆控制装置电连接；每个所述电池插槽内均设有电池采集装置，电池采集装置分别与电池、电池堆控制装置电连接。电池采集装置用于采集电池的电压和温度信息并传送至电池堆控制装置，电池堆控制装置根据所采集各电池的电压和温度信息来调节各个挡板的位置和各个出风口的通风面积。
这里，第一电机和第二电机均可采用步进电机，第一电机驱动器、第二电机驱动器均可为步进电机驱动器，利用控制步进电机正转和反转的方式来分别调节竖向挡板7和横向挡板8位置。以风道口完全遮挡的位置和完全打开的位置为两个限位，每个挡板均可设置5个档位。步进电机驱动器可以接收电池堆控制装置发来的脉冲信号和方向信号，方向信号用于控制电机的正转和反转（正转和反转即控制挡板的移动方向），脉冲信号用于控制电机的步进（一个脉冲信号电机控制挡板移动一个档位）。
进一步的，为便于电池分组管理，每个电池架可设有电池组分束模块，电池组分束模块电连接在电池采集装置与电池堆控制装置之间，电池组分束模块作为中间处理模块用于负责收集和处理统一电池架内各个电池采集装置所传递的电池信息并传送至电池堆控制装置。
此外，为便于出风口处导流，各个第一出风口5、第二出风口6的气流拐角处均可以设有导流片。其中，导流片可以为圆弧形结构，导流片的凹面朝向风进入的方向。
基于上述风道挡板可调的储能集装箱，本发明提出了一种调节方法，如图2所示，包括如下步骤：
步骤1，初始上电，默认将所有挡板都开到最大风口位置。
步骤2，以同一电池架上的电池为一组，分别采集各组电池的平均温度，离空调最远的一组电池温度最高，将其他组的温度值分别与该组电池组的温度值作对比，逐级调整竖向挡板的位置直到其他组的平均温度与离空调最远的一组温差相比均小于或等于预设温差时,竖向挡板调整结束。
步骤3，分别采集同一电池架上每个电池的平均温度，最上面的电池温度最高，最下面的电池温度最低，将下方四个电池分别与最上面的电池作比较，逐级调整横向挡板的位置直到下方四个电池分别与最上面的电池的温差均小于或等于预设温差时,横向挡板调整结束。
电池的组数根据电池架所用数量获取，实际可为5组，也可为其他任意小于或等于电池架数量的正整数；预设温差可以根据实际需要设置，比如设定为1℃或2℃等。
具体应用时，每个挡板均设有5个档位，电池架组数为5组，可以如下进行：
初始上电默认将所有挡板都开到最大风口位置（1档位置）；
分别采集各个电池架上电池的平均温度，得出5组的电池平均温度，由于风口一样大的情况下离空调最远的一组电池温度最高，将其他4组的温度值都与该组电池组的温度值作对比，以温差10℃为最小档位，按每2℃温差为一档，逐级调整竖向挡板的位置，当其他4组的平均温度与离空调最远的一组温差相比均≤2℃时,竖向挡板调整结束；
调整横向挡板，分别采集同一电池架上每个电池的平均温度，由于冷空气往下流、热空气往上流的空气流动特性及风口一样的情况下，最上面的电池温度最高，最下面的电池温度最低。下方四个电池分别与最上面的电池作比较，以温差10℃为最小档位，按每2℃温差为一档，逐级调整横向挡板的位置，下方四个电池分别与最上面的电池的温差均≤2℃时，横向挡板调整结束。
在系统运行的过程中，持续动态调节横向挡板8和竖向挡板7，来保证电池温差始终保持在2℃以内，且优先调节竖向挡板。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由本申请的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种风道挡板可调的储能集装箱，其特征在于，包括集装箱及设置在集装箱内的空调、风道和电池架，所述电池架上设有若干电池插槽，所述电池插槽内具有电池，所述风道包括水平风道和若干个竖直风道；所述水平风道的一端连接空调出风口，水平风道的另一端形成封闭端，水平风道设有若干个与竖直风道进风口对应连接的第一出风口，所述竖直风道设有若干个与电池架上的电池插槽对应连通的第二出风口；每个第一出风口处设有用于遮挡第一出风口的竖向档板，所述竖向挡板连接有调节竖向挡板遮挡第一出风口通风面积的第一驱动机构；每个第二出风口处设有用于遮挡第二出风口的横向档板，所述横向挡板连接有调节横向挡板遮挡第二出风口通风面积的第二驱动机构。
2.根据权利要求1所述的风道挡板可调的储能集装箱，其特征在于，若干个所述竖直风道均平行，各竖直风道上所设第二出风口的数量和高度均一致。
3.根据权利要求2所述的风道挡板可调的储能集装箱，其特征在于，各竖直风道上同一高度上的第二出风口所对应的横向挡板连为一体。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的风道挡板可调的储能集装箱，其特征在于，还包括电池堆控制装置；所述第一驱动机构包括用于调节竖向挡板位置的第一电机和第一电机驱动器，所述第一电机驱动器分别与第一电机、电池堆控制装置电连接；所述第二驱动机构包括第二电机和第二电机驱动器，所述第二电机驱动器分别与第二电机、电池堆控制装置电连接。
5.根据权利要求4所述的风道挡板可调的储能集装箱，其特征在于，每个所述电池插槽内均设有电池采集装置，所述电池采集装置分别与电池、电池堆控制装置电连接。
6.根据权利要求5所述的风道挡板可调的储能集装箱，其特征在于，所述电池架设有电池组分束模块，所述电池组分束模块电连接在电池采集装置与电池堆控制装置之间。
7.根据权利要求1至3任意一项所述的风道挡板可调的储能集装箱，其特征在于，各个所述第一出风口、第二出风口的气流拐角处均设有导流片。
8.一种风道挡板可调的储能集装箱的调节方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，初始上电，默认将所有挡板都开到最大风口位置；
步骤2，以同一电池架上的电池为一组，分别采集各组电池的平均温度，离空调最远的一组电池温度最高，将其他组的温度值分别与该组电池组的温度值作对比，逐级调整竖向挡板的位置直到其他组的平均温度与离空调最远的一组温差相比均小于或等于预设温差时,竖向挡板调整结束；
步骤3，分别采集同一电池架上每个电池的平均温度，最上面的电池温度最高，最下面的电池温度最低，将下方四个电池分别与最上面的电池作比较，逐级调整横向挡板的位置直到下方四个电池分别与最上面的电池的温差均小于或等于预设温差时,横向挡板调整结束。
9.根据权利要求8所述的风道挡板可调的储能集装箱的调节方法，其特征在于，所述步骤2中，“逐级调整竖向挡板的位置直到其他组的平均温度与离空调最远的一组温差相比均小于或等于预设温差时,竖向挡板调整结束”是指：每个挡板均设有5个档位，以温差10℃为最小档位，按每2℃温差为一档，逐级调整竖向挡板的位置，当其他4组的平均温度与离空调最远的一组温差相比均≤2℃时,竖向挡板调整结束。
10.根据权利要求8所述的风道挡板可调的储能集装箱的调节方法，其特征在于，所述步骤3中，“逐级调整横向挡板的位置直到下方四个电池分别与最上面的电池的温差均小于或等于预设温差时,横向挡板调整结束”是指：每个挡板均设有5个档位，以温差10℃为最小档位，按每2℃温差为一档，逐级调整横向挡板的位置，下方四个电池分别与最上面的电池的温差均≤2℃时，横向挡板调整结束。
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Applicant before: Shenzhen Weimu Technology Co.,Ltd.

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