CN113611946A - 储能电池簇的热管理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及储能电池技术领域，特别涉及一种储能电池簇的热管理方法及装置，储能电池簇的每个电池插箱内设置有冷却装置，方法包括：采集储能电池簇的每个电池插箱内电池单体的实际温度；根据每个电池插箱内电池单体的实际温度计算每个电池插箱的最高温度和最低温度之间的温差值；在一个或多个电池插箱的温差值大于预设阈值时，开启一个或多个电池插箱内的冷却装置，直至温差值小于或等于预设阈值，并提示一个或多个电池插箱的插箱标识。该方法解决了由于集装箱或者机柜的散热风道设计不合理，使得系统内的各个电池插箱的温差越来越大，导致系统因温差大造成停机，造成不必要的损失的问题，减少了电池簇的温度不均匀性，延长电池的使用寿命。

Description

储能电池簇的热管理方法及装置

技术领域

本发明涉及储能电池技术领域，特别涉及一种储能电池簇的热管理方法及装置。

背景技术

储能储能系统通常是将大量储能锂电池模块紧密的排列在一个密闭的空间内，如集装箱、机柜等，功率输出时高时低，运行工作较为复杂，很容易造成产热不均匀、温度分布不均匀，造成电池模块间温差较大等问题。温度对锂电池的性能、安全等有很大影响。温度越高，锂电池的容量衰减越快，会严重影响储能电池系统的使用寿命。

相关技术中，储能电池簇的电池插箱采用风扇散热，风扇采取同时打开或同时关闭的方案，如果将多个电池簇安装在集装箱或者机柜内。

然而，由于集装箱或者机柜的散热风道设计不合理，会导致系统内的各个电池插箱的温差越来越大，导致系统因温差大造成停机，进而造成不必要的损失，亟待解决。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种储能电池簇的热管理方法，该方法解决了相关技术中由于集装箱或者机柜的散热风道设计不合理，使得系统内的各个电池插箱的温差越来越大，导致系统因温差大造成停机，进而造成不必要的损失的问题，不仅减少了电池簇的温度不均匀性，延长电池的使用寿命，而且通过实时检测风扇状态，BMS(BATTERY MANAGEMENTSYSTEM，电池管理系统)定位风扇故障位置，及时维修更换故障风扇，提高了风扇长时间工作的可靠性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种储能电池簇的热管理方法，储能电池簇的每个电池插箱内设置有冷却装置，其中，方法包括以下步骤：

采集所述储能电池簇的每个电池插箱内电池单体的实际温度；

根据所述每个电池插箱内电池单体的实际温度计算所述每个电池插箱的最高温度和最低温度之间的温差值；以及

在一个或多个电池插箱的温差值大于预设阈值时，开启所述一个或多个电池插箱内的冷却装置，直至所述温差值小于或等于所述预设阈值，并提示所述一个或多个电池插箱的插箱标识。

进一步地，还包括：

若所述每个电池插箱的温差值均小于或等于所述预设阈值，则计算所述每个电池插箱的平均温度，且维持关闭所述平均温度小于或等于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置。

进一步地，上述的储能电池簇的热管理方法，还包括：

检测到所述小于或等于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态；

在检测到所述小于或等于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态不处于停转状态时，进行冷却故障提醒的同时，提示所述冷却装置不处于停转状态的电池插箱的插箱标识。

进一步地，上述的储能电池簇的热管理方法，还包括：

开启所述平均温度大于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置，直至所述平均温度处于预设温度区间内。

进一步地，上述的储能电池簇的热管理方法，还包括：

检测到所述大于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态；

在检测到所述大于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态处于所述停转状态时，进行冷却故障提醒的同时，提示所述冷却装置处于所述听装状态的电池插箱的插箱标志。

相对于现有技术，本发明所述的储能电池簇的热管理方法具有以下优势：

本发明所述的储能电池簇的热管理方法，可以采集储能电池簇的每个电池插箱内电池单体的实际温度，并根据每个电池插箱内电池单体的实际温度计算每个电池插箱的最高温度和最低温度之间的温差值，并在一个或多个电池插箱的温差值大于预设阈值时，开启一个或多个电池插箱内的冷却装置，直至温差值小于或等于预设阈值，并提示一个或多个电池插箱的插箱标识。由此，解决了相关技术中由于集装箱或者机柜的散热风道设计不合理，使得系统内的各个电池插箱的温差越来越大，导致系统因温差大造成停机，进而造成不必要的损失的问题，不仅减少了电池簇的温度不均匀性，延长电池的使用寿命，而且通过实时检测风扇状态，BMS定位风扇故障位置，及时维修更换故障风扇，提高了风扇长时间工作的可靠性。

本发明的另一个目的在于提出一种储能电池簇的热管理装置，该装置可以采集储能电池簇的每个电池插箱内电池单体的实际温度，并根据每个电池插箱内电池单体的实际温度计算每个电池插箱的最高温度和最低温度之间的温差值，并在一个或多个电池插箱的温差值大于预设阈值时，开启一个或多个电池插箱内的冷却装置，直至温差值小于或等于预设阈值，并提示一个或多个电池插箱的插箱标识。由此，解决了相关技术中由于集装箱或者机柜的散热风道设计不合理，使得系统内的各个电池插箱的温差越来越大，导致系统因温差大造成停机，进而造成不必要的损失的问题，不仅减少了电池簇的温度不均匀性，延长电池的使用寿命，而且通过实时检测风扇状态，BMS定位风扇故障位置，及时维修更换故障风扇，提高了风扇长时间工作的可靠性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种储能电池簇的热管理装置，储能电池簇的每个电池插箱内设置有冷却装置，其中，热管理装置包括：

采集模块，用于采集所述储能电池簇的每个电池插箱内电池单体的实际温度；

计算模块，用于根据所述每个电池插箱内电池单体的实际温度计算所述每个电池插箱的最高温度和最低温度之间的温差值；以及

控制模块，用于在一个或多个电池插箱的温差值大于预设阈值时，开启所述一个或多个电池插箱内的冷却装置，直至所述温差值小于或等于所述预设阈值，并提示所述一个或多个电池插箱的插箱标识。

进一步地，还包括：

计算模块，用于若所述每个电池插箱的温差值均小于或等于所述预设阈值，则计算所述每个电池插箱的平均温度，且维持关闭所述平均温度小于或等于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置。

进一步地，还包括：

第一检测模块，用于检测到所述小于或等于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态；

第一提醒模块，用于在检测到所述小于或等于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态不处于停转状态时，进行冷却故障提醒的同时，提示所述冷却装置不处于停转状态的电池插箱的插箱标识。

进一步地，还包括：

开启模块，用于开启所述平均温度大于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置，直至所述平均温度处于预设温度区间内。

进一步地，还包括：

第二检测模块，用于检测到所述大于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态；

第二提醒模块，用于在检测到所述大于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态处于所述停转状态时，进行冷却故障提醒的同时，提示所述冷却装置处于所述听装状态的电池插箱的插箱标志。

所述的储能电池簇的热管理装置与上述的储能电池簇的热管理方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的储能电池簇的热管理方法的流程图；

图2为本发明一个实施例所述的储能电池簇的结构示意图；

图3为本发明一个实施例所述的电池插箱的结构示意图；

图4为本发明一个实施例所述的储能电池簇的热管理方法的流程图；

图5为本发明实施例所述的储能电池簇的热管理装置的方框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是根据本发明实施例的储能电池簇的热管理方法的流程图。

该实施例中，如图2所示，储能电池簇的每个电池插箱内设置有冷却装置，储能电池簇可以由n个电池插箱、二级BMS等组成。二级BMS通过与储能电池簇内各个一级BMS通讯，汇总所有储能电池簇内所有电池单体温度，并由二级BMS对所有的温度参数分析及计算电池簇内各个温度值，执行风扇开启策略。如图1所示，根据本发明实施例的储能电池簇的热管理方法，包括以下步骤：

步骤S101，采集储能电池簇的每个电池插箱内电池单体的实际温度。

具体地，电池插箱可以如图3所示，本发明实施例的插箱内一级BMS可以通过温度采集装置采集所有单体电池的温度，通讯上传至二级BMS。

步骤S102，根据每个电池插箱内电池单体的实际温度计算每个电池插箱的最高温度和最低温度之间的温差值。

应当理解的是，二级BMS可以实时汇总计算温度值，二级BMS计算各个插箱的内部的最大温差值，分别为ΔT_1#max、ΔT_2#max、...、ΔT_n#max，分别对应插箱编号1#、2#、…、n#；也就是说，ΔT_1#max为1#电池插箱内最大单体温差，ΔT_2#max为2#电池插箱内最大单体温差，ΔT_n#max为n#电池插箱内最大单体温差。

需要说明的是，本发明实施例可以通过下述公式计算每个电池插箱的最高温度和最低温度之间的温差值：

ΔT_k#max＝T_{k#_max}–T_{k#_min}；

其中，k＝1、2、…、n，T_{k#_max}为k#电池插箱内最大单体温度，T_{k#_min}为k#电池插箱内最小单体温度。

例如，计算1#电池插箱的最高温度和最低温度之间的温差值时，即k＝1时：

ΔT_1#max＝T_{1#_max}-T_{1#_min}；

其中，T_{1#_min}：1#电池插箱内最小单体温度，T_{1#_max}：1#电池插箱内最大单体温度。

步骤S103，在一个或多个电池插箱的温差值大于预设阈值时，开启一个或多个电池插箱内的冷却装置，直至温差值小于或等于预设阈值，并提示一个或多个电池插箱的插箱标识。

具体地，本发明实施例的二级BMS可以判断各个插箱内部的ΔT_k#max，其中k＝1、2、…、n，ΔT_k#max是否超过插箱内部预设阈值，预设阈值可以为8～12℃，当电池簇内的某一个，或多个插箱的温差超过该预设阈值，二级BMS上报插箱内部温差过大告警，同时上报告警插箱的编号。

进一步地，在一些实施例中，上述的储能电池簇的热管理方法，还包括：若每个电池插箱的温差值均小于或等于预设阈值，则计算每个电池插箱的平均温度，且维持关闭平均温度小于或等于预设阈值的电池插箱内的冷却装置。

应当理解的是，当电池簇内任何ΔT_k#max未超过插箱内部温差阈值，二级BMS实时计算各个电池插箱的平均温度，T_1#avg、T_2#avg、...、T_n#avg，判断各个插箱的平均温度T_k#avg，其中k＝1、2、…、n，是否超过预设阈值，预设阈值可以设置20～35℃为宜，此温度范围为锂离子电池的最佳温度工作范围。当电池插箱的平均温度没有超过预设阈值时，二级BMS对相应的电池插箱下发指令，保持关闭或关闭冷却装置，如风扇，风扇未开启。

进一步地，在一些实施例中，上述的储能电池簇的热管理方法，还包括：检测到小于或等于预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态；在检测到小于或等于预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态不处于停转状态时，进行冷却故障提醒的同时，提示冷却装置不处于停转状态的电池插箱的插箱标识。

具体地，如果检测到小于或等于预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态不处于停转状态时，一级BMS可以上传至二级BMS，二级BMS告警插箱的风扇故障，并同时上报告警不处于停转状态的电池插箱的插箱标识，其中，插箱标识可以为插箱的编号。

进一步地，在一些实施例中，上述的储能电池簇的热管理方法，还包括：开启平均温度大于预设阈值的电池插箱内的冷却装置，直至平均温度处于预设温度区间内。

也就是说，当储能电池簇内的某一个，或多个插箱的平均温度超过该预设阈值，二级BMS下方控制指令给对应的插箱内的一级BMS，一级BMS执行开启冷却装置的指令，从而实现降温，使得插箱内的平均温度低于预设阈值。

进一步地，在一些实施例中，上述的储能电池簇的热管理方法，还包括：检测到大于预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态；在检测到大于预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态处于停转状态时，进行冷却故障提醒的同时，提示冷却装置处于听装状态的电池插箱的插箱标志。

具体地，如果检测到大于预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态处于停转状态时，一级BMS上传至二级BMS，二级BMS告警插箱的风扇故障，并同时上报告警插箱的编号。

此外，若冷却装置的不存在故障，则随着冷却装置的持续工作，电池簇内的温度发生变化，实时监控温度的变化，直至电池插箱的平均温度达到锂离子电池的最佳工作温度范围20～35℃。

由此，通过一级BMS实时监控风扇状态，上传至二级BMS，判断风扇是否存在故障，并在存在故障时进行预警，同时二级BMS实时分析计算电池簇内各个插箱的温度值，实现电池热管理控制，使得电池簇工作在适宜工作环境温度下，不仅减少了电池簇的温度不均匀性，延长电池的使用寿命，而且通过实时检测风扇状态，BMS定位风扇故障位置，及时维修更换故障风扇，提高了风扇长时间工作的可靠性。

为使得本领域技术人员进一步了解本发明实施例的储能电池簇的热管理方法，下面结合具体实施例进行详细阐述。

如图4所示，该储能电池簇的热管理方法，包括以下步骤：

S401，开始。

S402，计算每个电池插箱内的最大温差值ΔT_1#max、ΔT_2#max、...、ΔT_n#max。

S403，判断每个插箱内ΔT_n#max是否超过预设阈值，如果是，执行步骤S404，否则，执行步骤S405。

S404，故障报警，定位温差过大的电池插箱位置。

S405，实时计算电池簇内各个电池插箱的平均温度T_1#avg、T_2#avg、...、T_n#avg。

S406，判断每个插箱T_n#avg是否超过预设阈值，如果是，执行步骤S407，否则，执行步骤S410。

S407，超过预设阈值的对应的电池插箱风扇开启。

S408，对应电池插箱二级BMS检测风扇状态是否开启，如果是，执行步骤S403，否则，执行步骤S409。

S409，风扇故障报警，并定位对应插箱编号。

S410，超过预设阈值的对应的电池插箱风扇不启动或保持关闭。

S411，对应电池插箱二级BMS检测风扇状态是否关闭，如果是，执行步骤S412，否则，执行步骤S413。

S412，风扇状态正常，不作处理。

S413，风扇故障报警，并定位对应插箱编号。

根据本发明实施例的储能电池簇的热管理方法，可以采集储能电池簇的每个电池插箱内电池单体的实际温度，并根据每个电池插箱内电池单体的实际温度计算每个电池插箱的最高温度和最低温度之间的温差值，并在一个或多个电池插箱的温差值大于预设阈值时，开启一个或多个电池插箱内的冷却装置，直至温差值小于或等于预设阈值，并提示一个或多个电池插箱的插箱标识。由此，解决了相关技术中由于集装箱或者机柜的散热风道设计不合理，使得系统内的各个电池插箱的温差越来越大，导致系统因温差大造成停机，进而造成不必要的损失的问题，不仅减少了电池簇的温度不均匀性，延长电池的使用寿命，而且通过实时检测风扇状态，BMS定位风扇故障位置，及时维修更换故障风扇，提高了风扇长时间工作的可靠性。

进一步地，如图5所示，本发明的实施例还公开了一种储能电池簇的热管理装置10，储能电池簇的每个电池插箱内设置有冷却装置，其中，热管理装置包括：采集模块100、计算模块200和控制模块300。

具体而言，采集模块100用于采集储能电池簇的每个电池插箱内电池单体的实际温度；

计算模块200用于根据每个电池插箱内电池单体的实际温度计算每个电池插箱的最高温度和最低温度之间的温差值；以及

控制模块300用于在一个或多个电池插箱的温差值大于预设阈值时，开启一个或多个电池插箱内的冷却装置，直至温差值小于或等于预设阈值，并提示一个或多个电池插箱的插箱标识。

进一步地，还包括：

计算模块，用于若每个电池插箱的温差值均小于或等于预设阈值，则计算每个电池插箱的平均温度，且维持关闭平均温度小于或等于预设阈值的电池插箱内的冷却装置。

进一步地，上述的储能电池簇的热管理装置10，还包括：

第一检测模块，用于检测到小于或等于预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态；

第一提醒模块，用于在检测到小于或等于预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态不处于停转状态时，进行冷却故障提醒的同时，提示冷却装置不处于停转状态的电池插箱的插箱标识。

进一步地，上述的储能电池簇的热管理装置10，还包括：

开启模块，用于开启平均温度大于预设阈值的电池插箱内的冷却装置，直至平均温度处于预设温度区间内。

进一步地，上述的储能电池簇的热管理装置10，还包括：

第二检测模块，用于检测到大于预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态；

第二提醒模块，用于在检测到大于预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态处于停转状态时，进行冷却故障提醒的同时，提示冷却装置处于听装状态的电池插箱的插箱标志。

需要说明的是，本发明实施例的储能电池簇的热管理装置的具体实现方式与储能电池簇的热管理方法的具体实现方式类似，为了减少冗余，此处不做赘述。

根据本发明实施例的储能电池簇的热管理装置，可以采集储能电池簇的每个电池插箱内电池单体的实际温度，并根据每个电池插箱内电池单体的实际温度计算每个电池插箱的最高温度和最低温度之间的温差值，并在一个或多个电池插箱的温差值大于预设阈值时，开启一个或多个电池插箱内的冷却装置，直至温差值小于或等于预设阈值，并提示一个或多个电池插箱的插箱标识。由此，解决了相关技术中由于集装箱或者机柜的散热风道设计不合理，使得系统内的各个电池插箱的温差越来越大，导致系统因温差大造成停机，进而造成不必要的损失的问题，不仅减少了电池簇的温度不均匀性，延长电池的使用寿命，而且通过实时检测风扇状态，BMS定位风扇故障位置，及时维修更换故障风扇，提高了风扇长时间工作的可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种储能电池簇的热管理方法，其特征在于，储能电池簇的每个电池插箱内设置有冷却装置，其中，方法包括以下步骤：

采集所述储能电池簇的每个电池插箱内电池单体的实际温度；

根据所述每个电池插箱内电池单体的实际温度计算所述每个电池插箱的最高温度和最低温度之间的温差值；以及

在一个或多个电池插箱的温差值大于预设阈值时，开启所述一个或多个电池插箱内的冷却装置，直至所述温差值小于或等于所述预设阈值，并提示所述一个或多个电池插箱的插箱标识。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

若所述每个电池插箱的温差值均小于或等于所述预设阈值，则计算所述每个电池插箱的平均温度，且维持关闭所述平均温度小于或等于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，还包括：

检测到所述小于或等于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态；

在检测到所述小于或等于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态不处于停转状态时，进行冷却故障提醒的同时，提示所述冷却装置不处于停转状态的电池插箱的插箱标识。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：

开启所述平均温度大于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置，直至所述平均温度处于预设温度区间内。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

检测到所述大于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态；

在检测到所述大于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态处于所述停转状态时，进行冷却故障提醒的同时，提示所述冷却装置处于所述听装状态的电池插箱的插箱标志。

6.一种储能电池簇的热管理装置，其特征在于，储能电池簇的每个电池插箱内设置有冷却装置，其中，装置包括：

采集模块，用于采集所述储能电池簇的每个电池插箱内电池单体的实际温度；

计算模块，用于根据所述每个电池插箱内电池单体的实际温度计算所述每个电池插箱的最高温度和最低温度之间的温差值；以及

控制模块，用于在一个或多个电池插箱的温差值大于预设阈值时，开启所述一个或多个电池插箱内的冷却装置，直至所述温差值小于或等于所述预设阈值，并提示所述一个或多个电池插箱的插箱标识。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

计算模块，用于若所述每个电池插箱的温差值均小于或等于所述预设阈值，则计算所述每个电池插箱的平均温度，且维持关闭所述平均温度小于或等于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置。

8.根据权利要求7所述装置，其特征在于，还包括：

第一检测模块，用于检测到所述小于或等于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态；

第一提醒模块，用于在检测到所述小于或等于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态不处于停转状态时，进行冷却故障提醒的同时，提示所述冷却装置不处于停转状态的电池插箱的插箱标识。

9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，还包括：

开启模块，用于开启所述平均温度大于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置，直至所述平均温度处于预设温度区间内。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：

第二检测模块，用于检测到所述大于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态；

第二提醒模块，用于在检测到所述大于所述预设阈值的电池插箱内的冷却装置的实际状态处于所述停转状态时，进行冷却故障提醒的同时，提示所述冷却装置处于所述听装状态的电池插箱的插箱标志。

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