CN114709518A - 一种储能液冷系统及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种储能液冷系统，包括液冷机组、正逆循环切换开关、外部循环管路和设置在功率器件上的冷却组件；液冷机组通过正逆循环切换开关、外部循环管路与冷却组件的内部循环管路连接，正逆循环切换开关具有三个切换位置，当液冷机组的回液口和出液口处温差小于设定温差时，控制正逆循环切换开关处于第一切换位置，冷却液在液冷机组、外部循环管路和冷却组件中进行正向循环；当液冷机组的回液口和出液口处温差大于设定温差时，先控制正逆循环切换开关处于第二切换位置，冷却液先在液冷机组和外部循环管路之间进行短程循环，然后控制正逆循环切换开关处于第三切换位置，冷却液在液冷机组、外部循环管路和冷却组件中进行逆向循环。
Description
技术领域
本发明涉及电池储能系统技术领域，具体是关于一种可正逆循环的储能液冷系统及其应用方法。
背景技术
近年来，随着新能源行业的不断发展，电池储能系统也朝着更大功率、更高能量密度、更长循环寿命和更加安全等目标发展。若需要满足上述的发展目标，电池储能系统的充放电倍率不可避免的随之增大。然而，随着充放电倍率的增加，电池储能系统的发热功率也会成倍增长。如无法进行有效散热，会导致电池储能系统内的电力设备加速老化甚至出现异常失效的情况，同时电池温度过高也会引起电池的电化学反应不稳定，轻则造成电池一致性降低、容量衰减，重则引发电池内短路造成起火燃烧，造成严重安全事故。
可见，电池储能系统内的散热情况就成了决定其稳定安全运行的重要因素。目前，电池储能系统常用的散热方式为风冷和液冷：
风冷系统一般通过安装冷却风扇强迫空气对流加速进行热交换，使用空调组件对环境进行整体降温。但由于功率器件与空气间的热交换系数低，且环境长期处于较低的温度，不仅容易出现温度不一致的情况，还可能导致发生凝露的现象。同时，由于气流因素制约，电池储能系统内需要留有较大空间进行风道设计，因此降低了电池储能系统的整体空间利用率。
液冷系统主要使用液冷机组对冷却液进行降温，通过液冷管路将冷却液送至设备液冷板，通过液冷板与功率器件进行热交换达到散热的目的，冷却效率较高。但随着功率等级的上升，传统液冷系统也遇到了瓶颈：液冷系统一般设置有一个进水口与一个回水口，进水口温度较低，回水口温度较高。这就导致进水口处热交换效率高，回水口处热交换效率较低，容易出现温度不一致的情况，降低了电池储能系统的一致性。如需降低温差，则需要提升液冷机组功率增大流速，散热系统消耗功率成倍增大且产生较多的能量浪费。同时，由于液冷板的流阻问题，目前液冷板的布置方式均为并联，制约了功率器件在电池储能系统中的排布方式，产生了一定的空间浪费。
发明内容
针对上述问题，本发明目的是提供一种可正逆循环的储能液冷系统及其应用方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种储能液冷系统，包括液冷机组、复合控制阀组和设置在功率器件上的至少一组冷却组件；所述复合控制阀组包括：正逆循环切换阀，所述正逆循环切换阀上形成有两个可独立控制启闭的通路，所述正逆循环切换阀的进口端通过出液管路与所述液冷机组连接；第一节流阀，所述第一节流阀的第一端通过第一回液管路与所述液冷机组连接，所述第一节流阀的第二端与所述正逆循环切换阀的第二通路出口端并联汇合后通过第一冷却管路与所述冷却组件中内部循环管路的第一端连接；第二节流阀，所述第二节流阀的第一端通过第二回液管路与所述液冷机组连接，所述第二节流阀的第二端与所述正逆循环切换阀的第一通路出口端并联汇合后通过第二冷却管路与所述冷却组件中内部循环管路的第二端连接。
第二方面，本发明提供了另一种储能液冷系统，包括液冷机组、第一三通阀、第二三通阀和设置在功率器件上的至少一组冷却组件；所述第一三通阀上形成有一个进口端和两个出口端，所述第二三通阀上形成有一个出口端和两个进口端；所述第一三通阀的进口端通过出液管路与所述液冷机组连接，所述第二三通阀的第一出口端通过回液管路与所述液冷机组连接；所述第一三通阀的第一出口端与所述第二三通阀的第一进口端并联汇合后通过第一冷却管路与所述冷却组件中内部循环管路的第一端连接，所述第一三通阀的第二出口端与所述第二三通阀的第二进口端并联汇合后通过第二冷却管路与所述冷却组件中内部循环管路的第二端连接。
所述的储能液冷系统，优选地，所述正逆循环切换阀为三通分流阀或两个单独设置的节流阀和/或蝶阀。
所述的储能液冷系统，优选地，还包括液冷控制器，所述液冷控制器分别与正逆循环切换阀、第一节流阀和第二节流阀电连接，用于自动控制所述正逆循环切换阀、第一节流阀和第二节流阀的导通和关断；
或者，所述液冷控制器分别与所述第一三通阀和第二三通阀电连接，用于自动控制所述第一三通阀和第二三通阀的导通和关断。
所述的储能液冷系统，优选地，在所述液冷机组的回液口和出液口处分别设置有第一测温节点和第二测温节点，所述第一测温节点和第二测温节点处的测温元件均与所述液冷控制器电连接，用于对所述液冷机组的回液口和出液口处的冷却液温度进行监测。
所述的储能液冷系统，优选地，每组所述冷却组件包括若干个冷却设备，当所述功率器件为高发热量器件时，所述冷却组件采用S型内循环管路，且所述冷却组件中的各冷却设备采用并联方式；
当所述功率器件为低发热量器件，所述冷却组件则采用U型或L型内循环管路，且所述冷却组件中的各冷却设备采用串联方式。
第三方面，本发明还提供了一种上述储能液冷系统的应用方法，包括以下步骤：
S100.启动液冷机组及液冷控制器，液冷控制器监测第一测温节点与第二测温节点的温差是否小于设定温差△T，若是则执行下一步骤，若否则继续执行该步骤；
S200.开启正向液冷循环状态，液冷控制器继续对第一测温节点与第二测温节点进行温度监测，若第二测温节点与第一测温节点的温差在设定温差△T内，则保持该正向液冷循环状态运行；若温差大于设定温差△T，记录正循环时间△t1，执行下一步骤；
S300.开启逆向液冷循环状态，液冷控制器继续对第一测温节点与第二测温节点进行温度监测，若第二测温节点与第一测温节点的温差在设定温差△T内，则保持该逆向液冷循环状态运行；若温差小于设定范围△T，记录逆循环时间△t2，重复执行步骤S200；
S400.经过一个或多个循环后，通过对正循环时间△t1与逆循环时间△t2进行比较，液冷控制器确定正逆循环切换时间△t，按照此正逆循环切换时间△t预留一定余量时间进行液冷系统的正逆循环切换。
所述的应用方法，优选地，开启正向液冷循环状态的过程为：液冷控制器控制第一节流阀和正逆循环切换阀的第一通路导通，并控制正逆循环切换阀中的第二通路和第二节流阀关断，冷却液依次流经出液管路、正逆循环切换阀的第一通路、第一冷却管路、冷却组件的内部循环管路、第二冷却管路、第一节流阀和第一回液管路后返回液冷机组；
或者，液冷控制器控制第一三通阀的进口端至第一出口端导通、第二出口端关断，同时控制第二三通阀的第一进口端至出口端导通、第二出口端关断，冷却液依次流经出液管路、第一三通阀的进口端至第一出口端、第一冷却管路、冷却组件的内部循环管路、第二冷却管路、第二三通阀的第一进口端至出口端和第一回液管路后返回液冷机组。
所述的应用方法，优选地，开启逆向液冷循环状态的过程为：液冷控制器控制正逆循环切换阀的第二通路和第二节流阀导通，同时控制正逆循环切换阀的第二通路和第一节流阀关断，冷却液依次流经出液管路、正逆循环切换阀的第二通路、第二冷却管路、冷却组件的内部循环管路、第一冷却管路、第二节流阀和第二回液管路后返回液冷机组；
或者，液冷控制器控制第一三通阀的进口端至第二出口端导通、第一出口端关断，同时控制第二三通阀的第二进口端至出口端导通、第一出口端关断，冷却液依次流经出液管路、第一三通阀的进口端至第二出口端、第二冷却管路、冷却组件的内部循环管路、第一冷却管路、第二三通阀的第二进口端至出口端和第一回液管路后返回液冷机组。
所述的应用方法，优选地，在进行正逆循环切换时，可导通一组相邻阀门使冷却液进行短程循环，以实现在切换正负循环过程中液冷机组不减流或不停机：
首先，控制正逆循环切换阀的第二通路导通，此时冷却液会通过第一节流阀和正逆循环切换阀的第二通路进行循环而不经过其他回路；
然后，控制正逆循环切换阀的第一通路关断及第二节流阀导通，以完成冷却液静止侧的阀门切换；
最后，控制第一节流阀关断完成液冷机组不减流或不停机工况下的正逆循环切换。
所述的应用方法，优选地，在正循环或逆循环过程中，在正循环或逆循环过程中，可对液冷机组进行智能控流，具体过程为：若持续多次正逆循环切换时间△t完成后温差远小于设定温差△T，则控制液冷机组按智能控流梯度n％进行减流：若持续多次正逆循环切换时间△t完成后温差大于1/2设定温差△T，则控制液冷机组按智能控流梯度n％进行增流。
所述的应用方法，优选地，在正循环或逆循环过程中，可对液冷系统进行异常判断，具体过程为：若在正循环或逆循环过程中出现未执行完正逆循环切换时间△t就出现温差大于设定温差△T的情况，结合环境温度判断是否由环境气温引起温升变化，若是则进行正逆循环切换时间△t的重新设定；若否则生成单次预警信息并记录，同时切换循环流向，当预警次数达到累计限值时则发出警告信息提示停止系统运行，进行管路及液冷机组检查。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明提供的可正逆循环的液冷系统无传统意义上的进/回水口，可以极大均衡整个液冷系统的温度场，降低温差。
2、本发明可导通一组相邻阀门使冷却液进行短程循环，由此实现在切换正负循环过程中液冷机组不停机，避免液冷机组的反复启停，有效提高储能液冷系统的冷却覆盖率及能量损耗。
3、本发明仅在液冷机组的出液口和回液口处设置测温节点，通过液冷机组的出液口和回液口处的冷却液温差来决定是否进行正逆循环切换，大大减少了测温节点数量，节省成本。
4、本发明可以有效提高冷却液的热交换能力，大大提升液冷制冷效果，降低液冷机组功耗且节省冷却液。
5、本发明可以智能控制液冷系统正逆循环时间和机组流量，使系统适应不同温度环境，始终保持相对固定的整体温度。
6、本发明可以实现智能故障检测功能，通过正逆循环避免单向管路堵塞，同时正逆循环的进行可以准确判断故障原因，定位故障位置。
7、本发明可以灵活配置支路管路，高发热量组件使用传统并联支路的S型液冷管；低发热量组件可以使用L型或U型液冷管进行串联，可以更加有效的进行空间利用。
8、本发明可以实现故障隔离功能，通过各个分阀的控制，可以实现支路隔离、组件隔离及隔离组件内循环，减少系统直接停机概率，实现便利检修维护。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的储能液冷系统的拓扑图；
图2是本发明实施例1提供的储能液冷系统在正循环工况下的示意图；
图3是本发明实施例1提供的储能液冷系统在逆循环工况下的示意图；
图4是本发明实施例2提供的储能液冷系统的局部拓扑图；
图5是本发明实施例2提供的储能液冷系统在正循环工况下的示意图；
图6是本发明实施例2提供的储能液冷系统在逆循环工况下的示意图；
图7是本发明一实施例提供的应用方法的控制逻辑示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“装配、”“设置、”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供的可正逆循环的储能液冷系统，包括液冷机组、正逆循环切换开关、外部循环管路和设置在功率器件上的至少一组冷却组件；液冷机组通过正逆循环切换开关、外部循环管路与冷却组件的内部循环管路连接，正逆循环切换开关具有三个切换位置，当液冷机组的回液口和出液口处温差小于设定温差时，控制正逆循环切换开关处于第一切换位置，冷却液在液冷机组、外部循环管路和冷却组件的内部循环管路中进行正向循环；当液冷机组的回液口和出液口处温差大于设定温差时，先控制正逆循环切换开关处于第二切换位置，冷却液先在液冷机组和外部循环管路之间进行短程循环，然后控制正逆循环切换开关处于第三切换位置，冷却液在液冷机组、外部循环管路和冷却组件的内部循环管路中进行逆向循环。本发明通过阀组和循环管路的设置，控制阀门进行对应的正向或反向液冷散热，能够保证每个散热设备的降温效果，增加其换热效率与均温性能；同时，还可以降低液冷机组的功率及功耗，极大的提升了液冷系统的能效比，推动了液冷技术的绿色发展。
下面，结合附图对本发明实施例提供的储能液冷系统进行详细的说明。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供的储能液冷系统，包括液冷机组1、复合控制阀组2和设置在功率器件上的至少一组冷却组件3。其中，复合控制阀组2包括三通分流阀200、第一节流阀201和第二节流阀204。三通分流阀200的进口端通过出液管路101与液冷机组1连接，第一节流阀201的第一端通过第一回液管路102与液冷机组1连接，第一节流阀201的第二端与三通分流阀200的第二通路202出口端并联汇合后通过第一冷却管路104与冷却组件3中内部循环管路的第一端连接。第二节流阀204的第一端通过第二回液管路103与液冷机组1连接，第二节流阀204的第二端与三通分流阀200的第一通路203出口端并联汇合后通过第二冷却管路105与冷却组件3中内部循环管路的第二端连接。其中，出液管路101、第一回液管路102、第一冷却管路104、第二回液管路103和第二冷却管路105构成外部循环管路。由此，当控制第一节流阀201和三通分流阀200的第一通路203导通，三通分流阀200的第二通路202和第二节流阀204关断时(此时复合控制阀组2处于第一切换位置)，液冷机组1、三通分流阀200的第一通路203、冷却组件3与第一节流阀201之间形成正循环冷却回路；当控制三通分流阀200的第二通路202和第二节流阀204导通，第一节流阀和201三通分流阀200的第一通路203关断时(此时复合控制阀组2处于第三切换位置)，液冷机组1、三通分流阀200的第二通路202、冷却组件3与第二节流阀204之间形成逆循环冷却回路。
上述实施例中，优选地，还包括液冷控制器4，该液冷控制器4分别与三通分流阀200、第一节流阀201和第二节流阀204电连接，用于自动控制三通分流阀200、第一节流阀201和第二节流阀204的导通和关断。
上述实施例中，优选地，在液冷机组1的出液口和回液口处分别设置有第一测温节点401和第二测温节点402，各测温节点的测温元件(例如温度传感器)均与液冷控制器4电连接，用于对液冷机组1的出液口和回液口处的冷却液温度进行监测。同时，还可以在第一节流阀201的第二端与三通分流阀202的第二通路202出口端的汇合处设置第三测温节点403，在第二节流阀204的第二端与三通分流阀202的第一通路203出口端的汇合处设置第四测温节点404，设置第三测温节点403和第四测温节点404的作用是可以与第一测温节点401和第二测温节点402进行温度比较，从而可以确认液冷系统完成了正确的正逆循环切换。
上述实施例中，优选地，每组冷却组件3可以包括若干个冷却设备，并且针对不同发热功率的功率器件，冷却组件3可以采用不同布置形式的内循环冷却管路：当功率器件为高发热量器件时，冷却组件3可以采用S型内循环管路301，且冷却组件3中的各冷却设备可以并联方式(如图1中的冷却设备1-1至1-N)，以降低流阻；当功率器件为低发热量器件，冷却组件3则可使用U型或L型内循环管路302，由于管路流阻小，冷却组件3中的各冷却设备可使用串联方式(如图1中的冷却设备N-1至N-N)，以优化组件布局和空间利用率。
上述实施例中，优选地，可以在每个冷却设备的内循环管路301和/或内循环管路302上设置第三节流阀303和第四节流阀304，由此实现对每组冷却组件3下的单个冷却设备进行液冷控制。例如当某组冷却组件3内的整个液冷管路出现问题时，仅需关闭首末连接的节流阀(如冷却设备N-1及冷却设备N-N上的节流阀)便可实现支路隔离，便于在不影响系统运行情况下进行该组冷却组件3的内部自查；当某组冷却组件3内的单个冷却设备出现损坏情况时，可以关闭该冷却设备上的节流阀进行单独液冷隔离，从而不影响其他冷却设备的正常运行。
如图7所示，基于上述实施例提供的储能液冷系统，本发明还提出了一种该储能液冷系统的应用方法，具体应用过程如下：
①如图1所示，启动液冷机组1及液冷控制器4，液冷机组1在进行冷却液降温的同时，液冷控制器4对第一测温节点401和第二测温节点402进行温度监测，若第二测温节点402处温度Tin-a降至定义阈值T0，且第二测温节点402处温度Tin-a与第一测温节点401处温度Tout-a的温差小于设定温差△T，则执行下一步骤。
②如图2所示，液冷控制器4控制第一节流阀201和三通分流阀的第一通路203导通，并控制三通分流阀中的第二通路202和第二节流阀204关断，冷却液依次流经出液管路101、三通分流阀200的第一通路203、第一冷却管路104、冷却组件3的内部循环管路、第二冷却管路105、第一节流阀201和第一回液管路102后返回液冷机组1，此时液冷系统开启正向液冷循环状态。液冷控制器4继续对各测温节点进行温度监控，若第二测温节点402处温度Tin-a与第一测温节点401处温度Tout-a的温差在设定温差△T内，则保持该正向液冷循环状态运行；若温差大于设定温差△T，记录正循环时间△t1，执行下一步骤。
③如图3所示，液冷控制器4控制三通分流阀200的第二通路202和第二节流阀204导通，同时控制三通分流阀200的第二通路203和第一节流阀201关断，冷却液依次流经出液管路101、三通分流阀200的第二通路202、第二冷却管路105、冷却组件3的内部循环管路、第一冷却管路104、第二节流阀204和第二回液管路103后返回液冷机组1，此时液冷系统开启逆向液冷循环状态。液冷控制器4对各测温节点进行温度监控，若第二测温节点402处温度Tin-b与第一测温节点401处温度Tout-b的温差在设定温差△T内，则保持该逆向液冷循环状态运行；若温差小于允许范围△T，记录逆循环时间△t2，重复执行步骤②。
④经过一个或多个循环后，通过对正循环时间△t1与逆循环时间△t2进行比较，液冷控制器4确定正逆循环切换时间△t，按照此正逆循环切换时间△t预留一定余量时间进行液冷系统的正逆循环切换。
采用此种管路拓扑的优势在于三个阀门可以独立工作，可以将冷却组件3中内循环冷却管路与液冷机组1完全隔离，从而便捷地进行液冷机组1或冷却组件3中内循环冷却管路的日常运维和更换。当然，本领域技术人员可以理解的，该实施例中的三通分流阀200也可以替换为两个单独设置的节流阀和/或蝶阀，此时出液管路101与两个节流阀和/或蝶阀的进口端相并联，也能实现与三通分流阀200相同的功能。
上述实施例中，优选地，在进行正逆循环切换时，该管路拓扑可导通一组相邻阀门使冷却液进行短程循环(此时复合控制阀组2处于第二切换位置)，由此实现在切换正负循环过程中液冷机组1不停机，避免液冷机组1的反复启停，有效提高储能液冷系统的冷却覆盖率及能量损耗。下面以图2至图3的切换来说明该功能的实现过程：
在图2工况下，首先控制三通分流阀200的第二通路202导通，由于后端水阻不同，此时冷却液会通过第一节流阀201和三通分流阀200的第二通路202进行循环而不经过其他回路，同时第三测温节点403和第四测温节点404处的冷却液温差仍会维持在较高水平且流速接近为0；然后控制三通分流阀200的第一通路203关断及第二节流阀204导通，以完成冷却液静止侧的阀门切换；最后控制第一节流阀201关断完成由图2至图3工况的流向切换。在上述实现过程中，全程无需降低液冷机组1的功率或对液冷机组1进行停机。
上述实施例中，优选地，在正循环或逆循环过程中，液冷控制器4可以实现对液冷机组1的智能控流功能，具体过程为：若持续多次正逆循环切换时间△t完成后温差远小于设定温差△T，则液冷控制器4会控制液冷机组1按智能控流梯度n％进行减流：若持续多次正逆循环切换时间△t完成后温差高于1/2设定温差△T，则液冷控制器4会控制液冷机组1按智能控流梯度n％进行增流。智能增流或减流后液冷控制器4会重新计算正逆循环切换时间△t并重新进行循环。
上述实施例中，优选地，在正循环或逆循环过程中，液冷控制器4可以实现对液冷系统的异常判断功能，具体过程为：若在正循环或逆循环过程中出现未执行完正逆循环切换时间△t就出现温差大于设定温差△T的情况，液冷控制器4会结合环境温度判断是否由环境气温引起温升变化，如判定为环境温度变化造成温升变化，则进行正逆循环切换时间△t的重新设定；如判定为非环境因素，则会生成单次预警信息并记录，同时切换循环流向，当预警次数达到累计限值时则发出警告信息提示停止系统运行，进行管路及液冷机组1检查。
实施例2：
如图4所示，本实施例提供的储能液冷系统，包括液冷机组1、三通阀A、三通阀B和设置在功率器件上的至少一组冷却组件3。其中，三通阀A上形成有一个进口端A1和两个出口端A2和A3，三通阀B上形成有一个出口端B1和两个进口端B2和B3。三通阀A的进口端A1通过出液管路101与液冷机组1连接，三通阀B的出口端B1通过回液管路102与液冷机组1连接。三通阀A的出口端A2与三通阀B的进口端B2并联汇合后通过第一冷却管路104与冷却组件3中内部循环管路的第一端连接，三通阀A的出口端A3与三通阀B的进口端B3并联汇合后通过第二冷却管路105与冷却组件3中内部循环管路的第二端连接。其中，出液管路101、回液管路102、第一冷却管路104和第二冷却管路105构成外部循环管路。由此，当控制三通阀A的进口端A1至出口端A2及三通阀B的进口端B3至出口端B1导通，三通阀A的出口端A3及三通阀B的进口端B2关断时，液冷机组1、三通阀A的进口端A1至出口端A2、冷却组件3、三通阀B的进口端B3至出口端B1形成正循环冷却回路；当控制三通阀A的进口端A1至出口端A3及三通阀B的进口端B2至出口端B1导通，三通阀A的出口端A2及三通阀B的进口端B3关断时，液冷机组1、三通阀A的进口端A1至出口端A3、冷却组件3、三通阀B的进口端B2至出口端B1形成逆循环冷却回路。
上述实施例中，优选地，还包括液冷控制器4，该液冷控制器4分别与三通阀A和三通阀B电连接，用于自动控制三通阀A和三通阀B的导通和关断。
上述实施例中，优选地，在液冷机组1的出液口和回液口处分别设置有第一测温节点401和第二测温节点402，各测温节点的测温元件(例如温度传感器)均与液冷控制器4电连接，用于对液冷机组1的出液口和回液口处的冷却液温度进行监测。同时，还可以在三通阀A的出口端A2与三通阀B的进口端B2的汇合处设置第三测温节点403，在三通阀A的出口端A3与三通阀B的进口端B3的汇合处设置第四测温节点404，设置第三测温节点403和第四测温节点404的作用是可以与第一测温节点401和第二测温节点402进行温度比较，从而可以确认液冷系统完成了正确的正逆循环切换。需要说明的是，采用本实施例提供的储能液冷系统，虽然也可以实现冷却液的短程循环，但是由于三通阀(以三通阀A为例)在切换过程中存在三个阀口(即三通阀A的进口端A1与出口端A2和A3)同时连通的状态，且在切换过程中三通阀的两个出口端都并非完全打开，从而会导致出液管路101和回液管路102中的冷却液压力过大，因此在实现冷却液的短程循环时需要对液冷机组1进行减流。
基于上述实施例提供的储能液冷系统，本发明还提出了一种该储能液冷系统的应用方法，具体应用过程如下：
①如图5所示，启动液冷机组1及液冷控制器4，液冷机组1在进行冷却液降温的同时，液冷控制器4对第一测温节点401和第二测温节点402进行温度监测，若第二测温节点402处温度Tin-a降至定义阈值T0，且第二测温节点402处温度Tin-a与第一测温节点401处温度Tout-a的温差小于设定温差△T，则执行下一步骤。
②液冷控制器4控制三通阀A的进口端A1至出口端A2导通、出口端A3关断，同时控制三通阀B的进口端B2至出口端B1导通、出口端B3关断，冷却液依次流经出液管路101、三通阀A的进口端A1至出口端A2、第一冷却管路104、冷却组件3的内部循环管路、第二冷却管路105、三通阀B的进口端B2至出口端B1和第一回液管路102后返回液冷机组1，此时形成液冷系统的正循环状态。液冷控制器4继续对各测温节点进行温度监测，若第二测温节点402处温度Tin-a与第一测温节点401处温度Tout-a的温差在设定温差△T内，则保持该正向液冷循环状态运行；若温差大于设定温差△T，记录正循环时间△t1，执行下一步骤。
③如图6所示，液冷控制器4控制三通阀A的进口端A1至出口端A3导通、出口端A2关断，同时控制三通阀B的进口端B3至出口端B1导通、出口端B2关断,冷却液依次流经出液管路101、三通阀A的进口端A1至出口端A3、第二冷却管路105、冷却组件3的内部循环管路、第一冷却管路104、三通阀B的进口端B3至出口端B1和第一回液管路102后返回液冷机组1，此时形成液冷系统的逆循环状态。液冷控制器4对各测温节点进行温度监控，若第二测温节点402处温度Tin-b与第一测温节点401处温度Tout-b的温差在设定温差△T内，则保持该逆向液冷循环状态运行；若温差小于设定范围△T，记录逆循环时间△t2，重复执行步骤②。
④经过一个或多个循环后，通过对正循环时间△t1与逆循环时间△t2进行比较，液冷控制器4确定正逆循环切换时间△t，按照此正逆循环切换时间△t预留一定余量时间进行液冷系统的正逆循环切换。
采用此种管路拓扑的优势在于仅需要控制2个三通阀，可以有效降低控制异常风险且节省成本。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (12)
1.一种储能液冷系统，其特征在于，包括液冷机组、复合控制阀组和设置在功率器件上的至少一组冷却组件；所述复合控制阀组包括：
正逆循环切换阀，所述正逆循环切换阀上形成有两个可独立控制启闭的通路，所述正逆循环切换阀的进口端通过出液管路与所述液冷机组连接；
第一节流阀，所述第一节流阀的第一端通过第一回液管路与所述液冷机组连接，所述第一节流阀的第二端与所述正逆循环切换阀的第二通路出口端并联汇合后通过第一冷却管路与所述冷却组件中内部循环管路的第一端连接；
第二节流阀，所述第二节流阀的第一端通过第二回液管路与所述液冷机组连接，所述第二节流阀的第二端与所述正逆循环切换阀的第一通路出口端并联汇合后通过第二冷却管路与所述冷却组件中内部循环管路的第二端连接。
2.一种储能液冷系统，其特征在于，包括液冷机组、第一三通阀、第二三通阀和设置在功率器件上的至少一组冷却组件；
所述第一三通阀上形成有一个进口端和两个出口端，所述第二三通阀上形成有一个出口端和两个进口端；所述第一三通阀的进口端通过出液管路与所述液冷机组连接，所述第二三通阀的第一出口端通过回液管路与所述液冷机组连接；
所述第一三通阀的第一出口端与所述第二三通阀的第一进口端并联汇合后通过第一冷却管路与所述冷却组件中内部循环管路的第一端连接，所述第一三通阀的第二出口端与所述第二三通阀的第二进口端并联汇合后通过第二冷却管路与所述冷却组件中内部循环管路的第二端连接。
3.根据权利要求1所述的储能液冷系统，其特征在于，所述正逆循环切换阀为三通分流阀或两个单独设置的节流阀和/或蝶阀。
4.根据权利要求1或2所述的储能液冷系统，其特征在于，还包括液冷控制器，所述液冷控制器分别与正逆循环切换阀、第一节流阀和第二节流阀电连接，用于自动控制所述正逆循环切换阀、第一节流阀和第二节流阀的导通和关断；
或者，所述液冷控制器分别与所述第一三通阀和第二三通阀电连接，用于自动控制所述第一三通阀和第二三通阀的导通和关断。
5.根据权利要求4所述的储能液冷系统，其特征在于，在所述液冷机组的回液口和出液口处分别设置有第一测温节点和第二测温节点，所述第一测温节点和第二测温节点处的测温元件均与所述液冷控制器电连接，用于对所述液冷机组的回液口和出液口处的冷却液温度进行监测。
6.根据权利要求1或2所述的储能液冷系统，其特征在于，每组所述冷却组件包括若干个冷却设备，当所述功率器件为高发热量器件时，所述冷却组件采用S型内循环管路，且所述冷却组件中的各冷却设备采用并联方式；
当所述功率器件为低发热量器件，所述冷却组件则采用U型或L型内循环管路，且所述冷却组件中的各冷却设备采用串联方式。
7.一种如权利要求5所述的储能液冷系统的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100.启动液冷机组及液冷控制器，液冷控制器监测第一测温节点与第二测温节点的温差是否小于设定温差△T，若是则执行下一步骤，若否则继续执行该步骤；
S200.开启正向液冷循环状态，液冷控制器继续对第一测温节点与第二测温节点进行温度监测，若第二测温节点与第一测温节点的温差在设定温差△T内，则保持该正向液冷循环状态运行；若温差大于设定温差△T，记录正循环时间△t1，执行下一步骤；
S300.开启逆向液冷循环状态，液冷控制器继续对第一测温节点与第二测温节点进行温度监测，若第二测温节点与第一测温节点的温差在设定温差△T内，则保持该逆向液冷循环状态运行；若温差小于设定范围△T，记录逆循环时间△t2，重复执行步骤S200；
S400.经过一个或多个循环后，通过对正循环时间△t1与逆循环时间△t2进行比较，液冷控制器确定正逆循环切换时间△t，按照此正逆循环切换时间△t预留一定余量时间进行液冷系统的正逆循环切换。
8.根据权利要求7所述的应用方法，其特征在于，开启正向液冷循环状态的过程为：液冷控制器控制第一节流阀和正逆循环切换阀的第一通路导通，并控制正逆循环切换阀中的第二通路和第二节流阀关断，冷却液依次流经出液管路、正逆循环切换阀的第一通路、第一冷却管路、冷却组件的内部循环管路、第二冷却管路、第一节流阀和第一回液管路后返回液冷机组；
或者，液冷控制器控制第一三通阀的进口端至第一出口端导通、第二出口端关断，同时控制第二三通阀的第一进口端至出口端导通、第二出口端关断，冷却液依次流经出液管路、第一三通阀的进口端至第一出口端、第一冷却管路、冷却组件的内部循环管路、第二冷却管路、第二三通阀的第一进口端至出口端和第一回液管路后返回液冷机组。
9.根据权利要求7所述的应用方法，其特征在于，开启逆向液冷循环状态的过程为：
液冷控制器控制正逆循环切换阀的第二通路和第二节流阀导通，同时控制正逆循环切换阀的第二通路和第一节流阀关断，冷却液依次流经出液管路、正逆循环切换阀的第二通路、第二冷却管路、冷却组件的内部循环管路、第一冷却管路、第二节流阀和第二回液管路后返回液冷机组；
或者，液冷控制器控制第一三通阀的进口端至第二出口端导通、第一出口端关断，同时控制第二三通阀的第二进口端至出口端导通、第一出口端关断，冷却液依次流经出液管路、第一三通阀的进口端至第二出口端、第二冷却管路、冷却组件的内部循环管路、第一冷却管路、第二三通阀的第二进口端至出口端和第一回液管路后返回液冷机组。
10.根据权利要求7所述的应用方法，其特征在于，在进行正逆循环切换时，可导通一组相邻阀门使冷却液进行短程循环，以实现在切换正负循环过程中液冷机组不减流或不停机：
首先，控制正逆循环切换阀的第二通路导通，此时冷却液会通过第一节流阀和正逆循环切换阀的第二通路进行循环而不经过其他回路；
然后，控制正逆循环切换阀的第一通路关断及第二节流阀导通，以完成冷却液静止侧的阀门切换；
最后，控制第一节流阀关断完成液冷机组不减流或不停机工况下的正逆循环切换。
11.根据权利要求7所述的应用方法，其特征在于，在正循环或逆循环过程中，在正循环或逆循环过程中，可对液冷机组进行智能控流，具体过程为：
若持续多次正逆循环切换时间△t完成后温差远小于设定温差△T，则控制液冷机组按智能控流梯度n％进行减流：若持续多次正逆循环切换时间△t完成后温差大于1/2设定温差△T，则控制液冷机组按智能控流梯度n％进行增流。
12.根据权利要求7所述的应用方法，其特征在于，在正循环或逆循环过程中，可对液冷系统进行异常判断，具体过程为：
若在正循环或逆循环过程中出现未执行完正逆循环切换时间△t就出现温差大于设定温差△T的情况，结合环境温度判断是否由环境气温引起温升变化，若是则进行正逆循环切换时间△t的重新设定；若否则生成单次预警信息并记录，同时切换循环流向，当预警次数达到累计限值时则发出警告信息提示停止系统运行，进行管路及液冷机组检查。
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