CN116056930A - 液冷热管理系统和控制该液冷热管理系统的相关方法 - Google Patents

Abstract

在一方面，热管理系统包括第一冷却剂回路(118)，第一冷却剂通过第一冷却剂回路(118)进行循环，并且第一冷却剂回路(118)至少包括：用于冷却第一冷却剂的散热器(138)、包含一个或多个电力电子器件的储存装置(106)、热交换器(128)，以及将第一冷却剂输出到包含一个或多个电力电子器件的储存装置和热交换器中的至少一者的恒温阀(134)。热管理系统还包括第二冷却剂回路，第二冷却剂通过第二冷却剂回路进行循环，第二冷却剂回路包括：被配置成使用第一冷却剂来冷却第二冷却剂的热交换器、由第二冷却剂冷却的储能单元(104)，以及被配置成冷却第二冷却剂的制冷单元(114)。冷却剂温度传感器(130)输出第二冷却剂回路中的冷却剂的温度，并且控制器(158)基于冷却剂温度传感器输出的冷却剂的温度控制至少制冷单元。

Description

液冷热管理系统和控制该液冷热管理系统的相关方法

技术领域

本发明总体上涉及一种用于冷却电池储存装置的液冷热管理系统，以及一种控制该液冷热管理系统的相关方法。

背景技术

柴油燃料通常用于为陆地钻机提供电力。天然气排放低、成本低，并且在钻井地点获取天然气的机会广泛，于是天然气成为柴油燃料的有力替代品。然而，与柴油动力发电机组不同，除非与储能系统组合，否则天然气发电机组的瞬态响应不足以承受钻机上的大负载变化。备用能量源可用于其他应用场景，例如远程医疗设施或车辆中。例如由锂离子电池制成的备用能量源，在天然气发动机无法承受负载时，为钻机提供补充电力。电池作为一种备用能量源，被设计成在特定温度范围(例如，10℃到30℃)内工作；因此，当环境温度低时，可能需要对电池进行加热，当环境温度高时，可能需要对电池进行冷却。此外，鉴于电池在使用过程中产生热量，可能需要间歇性地对电池进行冷却，因为过多的热量会降低备用能量源的性能、安全性，缩短其工作寿命。

作为机器电力单元冷却系统的示例，在第WO2018/208208号国际专利申请公布文件(“’208公布文件”)中，描述了用于冷却混合动力车辆的电机、电储存装置和电力电子器件的冷却装置。该冷却装置具有第一冷却回路，第一冷却回路具有用于冷却冷却剂的第一散热器，该冷却剂用于冷却电力电子器件。三通阀从电力电子器件接收冷却剂，并将一部分冷却剂引导至具有冷却电机用的热交换器的第一冷却剂回路，并将另一部分冷却剂引导至第二冷却剂回路，冷却制冷回路的冷凝器中的制冷剂。离开第一冷却剂回路的冷却剂和离开第二冷却剂回路的冷却剂在公共管线中被引导至恒温器。如果冷却剂的温度低于恒温器的调节温度，则将冷却剂引导回第一冷却剂泵而不冷却。如果冷却剂的温度高于恒温器的调节温度，则将冷却剂引导至第一散热器进行冷却。该冷却装置还具有带有冷却剂的第二冷却回路，该冷却剂由第二散热器冷却，并用于冷却电能储存装置。也可由制冷回路中的制冷剂对第二冷却回路中的冷却剂进行冷却。

如’208公布文件中所述，当环境空气温度低时，第一冷却剂回路中的冷却剂可由第一散热器冷却，从而冷却电力电子器件，且第二冷却剂回路中的冷却剂可由第二散热器冷却，从而冷却电能储存装置。当环境空气温度高于或接近电能储存装置的最佳有效工作温度时，由制冷回路对第二冷却剂回路中的冷却剂进行冷却，因为第二散热器无法将第二冷却剂回路中的冷却剂冷却到冷却电能储存装置所需的温度。这样一来，第一冷却剂回路中的冷却剂可以被第一散热器和第二散热器冷却，进而获得与周围空气之间更大的热传递面积，并可以被冷却到较低的温度，为电力电子器件和电气机械提供更有效的冷却。

因此，’208公布文件中讨论的冷却装置需要制冷回路和两个散热器，才能充分冷却第一冷却剂回路和第二冷却剂回路中的冷却剂。这样一来，冷却装置变得相对昂贵、复杂且低效。此外，该冷却装置无法在极低的环境温度下工作。

本发明的液冷热管理系统和相关控制方法可以解决上述问题中的一个或多个问题和/或本领域中的其他问题。然而，本发明的范围由所附权利要求限定，而不是由解决任一具体问题的能力限定。

发明内容

在一方面，热管理系统包括第一冷却剂回路，第一冷却剂通过第一冷却剂回路进行循环，第一冷却剂回路至少包括用于冷却第一冷却剂的散热器、包含一个或多个电力电子器件的储存装置、热交换器，以及被配置成将第一冷却剂输出到包含一个或多个电力电子器件的储存装置和热交换器中的至少一者的恒温阀。热管理系统还包括第二冷却剂回路，第二冷却剂通过第二冷却剂回路进行循环，第二冷却剂回路至少包括被配置成使用第一冷却剂来冷却第二冷却剂的热交换器、由第二冷却剂冷却的储能单元，以及被配置成冷却第二冷却剂的制冷单元。热管理系统还包括：冷却剂温度传感器，其被配置成输出第二冷却剂回路中的冷却剂的温度；以及控制器，其被配置成基于由冷却剂温度传感器输出的冷却剂的温度控制至少制冷单元。当由冷却剂温度传感器输出的冷却剂的温度大于制冷温度阈值时，控制器产生并发送信号，从而开启制冷单元。

在另一方面，热管理系统包括：散热器，其用于冷却第一冷却剂回路中的第一冷却剂；储存装置，其包含一个或多个电力电子器件，并连接到第一冷却剂回路；储能单元，其连接到第二冷却剂回路，其中，第二冷却剂回路中的第二冷却剂对储能单元进行冷却；热交换器，其连接到第一冷却剂回路和第二冷却剂回路，并被配置成在第一冷却剂与第二冷却剂之间交换热量；以及恒温阀，其连接到第一冷却剂回路，并被配置成将第一冷却剂输出到包含一个或多个电力电子器件的储存装置和热交换器中的至少一者。热管理系统还包括：制冷单元，其连接到第二冷却剂回路，并被配置成冷却第二冷却剂；冷却剂温度传感器，其被配置成输出第二冷却剂回路中的冷却剂的温度；以及控制器，其被配置成基于冷却剂温度传感器输出的冷却剂的温度，至少控制制冷单元，其中，当冷却剂温度传感器输出的冷却剂的温度大于上限冷却剂温度阈值时，控制器产生并发送信号，从而开启制冷单元。

在又一方面，一种控制热管理系统的方法，该方法包括：使第一冷却剂在第一冷却剂回路中循环，第一冷却剂回路具有用于冷却第一冷却剂的散热器、包含一个或多个电力电子器件的储存装置、热交换器，以及被配置成将第一冷却剂输出到包含一个或多个电力电子器件的储存装置和热交换器中的至少一者的恒温阀。该方法还包括：使第二冷却剂在第二冷却剂回路中循环，第二冷却剂回路具有被配置成使用第一冷却剂来冷却第二冷却剂的热交换器、由第二冷却剂冷却的储能单元，以及被配置成冷却第二冷却剂的制冷单元。此外，该方法包括：使用冷却剂温度传感器检测第二冷却剂的温度，以及使用控制器，基于冷却剂温度传感器输出的冷却剂的温度，控制制冷单元，其中，当冷却剂温度传感器输出的冷却剂的温度大于上限冷却剂温度阈值时，控制器产生信号并将该信号发送到制冷单元，从而执行开启操作。

附图说明

图1示出了根据本发明的储存系统的示意图，该储存系统包括：储存备用能量系统的储存容器，和液冷热管理系统；

图2示出了图1所示的热管理系统的示意图；

图3示出了图1和图2中所示的热管理系统的制冷回路的示意图；

图4示出了用于图1和图2所示的热管理系统的控制器的示意图；

图5示出了用于控制图1和图2中所示的热管理系统的方法的流程图。

具体实施方式

前面的总体描述和下面的详细描述都仅仅是示例性和说明性的，而非意图限制所要求保护的特征。如这里所使用的，术语“包括”、“具有”、“包含”或其他变型旨在表示非排他性的包含关系，使得包括一系列元素的过程、方法、物品或装置不仅包括所列出的元素，还可以包括未明确列出的或这种过程、方法、物品或装置所固有的其他元素。此外，在本发明中，相对性的术语，例如“约”、“总体上”、“基本上”和“近”意在涵盖相对于所述数值±10％范围内的可能变化。

图1示出了根据本发明的实施例的电池储存系统100的示意图。电池储存系统100具有储存容器102、电池储存装置104或备用储能单元，以及包含在其中的电力电子器件机柜106。电池储存装置104可以包含储能单元，例如锂离子电池108，作为备用能量源。电池108的温度必须维持在例如10℃到30℃的温度范围内。电力电子器件机柜106可包含例如将直流(DC)电力转换成交流(AC)电力且反之亦然的逆变器110。储存容器102可以是绝热的，并且还可以包含液冷热管理系统112的一部分，该系统也称为冷却系统112，如图2所示，其对电池储存装置104和电力电子器件机柜106进行冷却。冷却系统112连接到制冷单元或冷却器114，制冷单元或冷却器114可以位于储存容器102的内部或外部。在图1所示的实施例中，冷却器114位于储存容器102的外部。

如图2所示，冷却系统112包括储能冷却剂回路(ESCC)116、电力电子器件冷却剂回路(PECC)118、散热器旁通回路120和热交换器回路122。一种冷却剂循环通过ESCC 116，且一种冷却剂循环通过PECC 118、散热器旁通回路120和热交换器回路122。两种冷却剂可以是相同类型的冷却剂，或者可以是不同类型的冷却剂。在本发明中，循环通过ESCC 116、PECC 118、散热器旁通回路120和热交换器回路122的冷却剂可以是例如50％－50％的乙二醇－水混合物。然而，冷却剂不限于50％－50％乙二醇－水混合物，可以是其他冷却剂。

ESCC 116使冷却剂循环经过储能冷却剂回路泵(ESCC泵)124、过滤器126、电池储存装置104、热交换器(HEX)128、冷却器114、冷却剂温度传感器130，然后回到ESCC泵124。PECC 120使冷却剂循环经过电力电子器件冷却剂回路泵(PECC泵)132、恒温阀134、电力电子器件机柜106、另一恒温阀136和散热器138。

参照图2，ESCC泵124保持ESCC 116中的冷却剂的流速，确保冷却剂适当地吸收热量，同时防止ESCC 116的敏感部件周围的热量积聚。ESCC泵124还保持适当的水头压力或垂直压力，因为ESCC 116的部件可以定位在冷却系统112内的不同高度处。ESCC泵124可以是离心泵。然而，ESCC泵124并不限于这种类型的泵，还可以是其他类型的泵。过滤器126位于ESCC泵124的下游，并且由介质形成。过滤器126捕集从ESCC泵124输出的冷却剂中的碎屑或固体。

电池储存装置104位于过滤器126的下游，并且如上所述，可以包含储能单元，例如锂离子电池108，作为备用能量源。按额定，电池108在120kPa的压力下，在例如10℃至30℃的电池操作温度范围内操作。

HEX 128可以是板式热交换器，ESCC 116中的冷却剂和PECC 118中的冷却剂流经该板式热交换器并交换热量。然而，HEX 128不限于板式热交换器，还可以是其他类型的热交换器。

图1和图2所示的实施例的冷却器114可以具有冷却剂罐140、设置在冷却剂罐140内的浸没式加热器142，以及连接到冷却剂罐140的冷却器冷却剂回路144，并且包括冷却器泵146和冷却器热交换器(冷却器HEX)148。如图3所示，冷却器114还具有连接到冷却器HEX148的制冷回路150。制冷回路150使制冷剂在冷却器HEX 148、压缩机152、冷凝器154和膨胀阀156之间循环。在图1和图2中，冷却器114的部件被显示为包含在盒内，但是，如下文可选实施例所述，冷却器114的部件不一定包含在盒内。

如图3所示，冷却器114，更具体地说是制冷回路150中的压缩机152，连接到控制器158。如图2所示，冷却剂温度传感器130也连接到控制器158。如图4所示，控制器158包括至少一个处理器160和至少一个存储器162。处理器160可以读出并执行存储在存储器162中的程序，从而产生电信号并将该电信号发送到压缩机152、冷却器泵146和/或至少一个风扇164中与散热器138相邻的一者或多者，下文对此进行描述。存储器162还存储一个或多个温度阈值，包括例如上限制冷温度阈值和下限制冷温度阈值、加热器温度阈值和环境温度阈值。控制器158可以接收冷却剂温度，其表示流自冷却器114的冷却剂的温度，冷却剂温度传感器130输出该温度，并且控制器158可以使用所接收的温度来控制压缩机152。例如，如果从冷却剂温度传感器130接收的冷却剂温度大于上限制冷阈值(也称为预定义温度)，则处理器160可产生电信号并将该电信号发送到压缩机152以执行开启操作。此外，如果从冷却剂温度传感器130接收的冷却剂温度小于下限制冷阈值，则处理器160可产生电信号并将该电信号发送到压缩机152以执行关闭操作。此外，控制器158可以接收来自环境温度传感器166的输出环境温度，如下所述，并且可以使用所接收的温度来控制风扇164。例如，如果从环境温度传感器166接收的环境温度小于环境温度阈值，则处理器160可产生电信号并将该电信号发送到风扇164以执行关闭操作。

参照图2，PECC泵132维持PECC 120中的冷却剂的流速，确保冷却剂适当地吸收热量，同时防止PECC 120的敏感部件周围的热量积聚。PECC泵132还保持适当的水头压力或竖直压力，因为PECC 120的部件可以定位在冷却系统112内的不同高度处。PECC泵132可以是例如离心泵。然而，PECC泵132不限于这种类型的泵，还可以是其他类型的泵。

恒温阀134位于PECC泵132的下游，并接收来自PECC泵132的冷却剂。恒温阀134将冷却剂经由PECC 118输出到电力电子器件机柜106中的至少一个，或经由热交换器回路122输出到HEX 128。恒温阀134在关闭状态和完全打开状态之间切换，在关闭状态中，恒温阀134可将部分或全部冷却剂输出到电力电子器件机柜106；在完全打开状态中，恒温阀134可将冷却剂全部输出到HEX 128。当恒温阀134处于关闭状态时，流经恒温阀134的冷却剂的大约2％至5％会泄漏到热交换器回路122，而剩余的冷却剂经由PECC 118流到电力电子器件机柜106。并且，当恒温阀134处于完全打开状态时，不会有冷却剂从恒温阀134泄漏到PECC118在恒温阀134和电力电子器件机柜106之间的部分。当流经恒温阀134的冷却剂的温度大于例如25℃的关闭阀温度阈值时，恒温阀134保持在关闭状态，并且大部分或全部冷却剂流到电力电子器件机柜106。当流经恒温阀134的冷却剂的温度在例如15℃至25℃的温度范围内时，恒温阀134逐渐从关闭状态向完全打开状态移动。当恒温阀134从关闭状态移动到完全打开状态，或从完全打开状态移动到关闭状态时，经由PECC 118流到电力电子器件机柜106的冷却剂的量和流到HEX 128的冷却剂的量彼此成比例地改变。并且，当流经恒温阀134的冷却剂的温度小于例如15℃的打开阀温度阈值时，恒温阀134处于完全打开状态，并且冷却剂全部流到HEX128。

电力电子器件机柜106位于恒温阀134和HEX 128的下游，并且如上所述，电力电子器件机柜106可以包括逆变器110，逆变器110用于将要提供给电力电子器件的DC电力转换为AC电力。电力电子器件机柜106、逆变器110和储存在电力电子器件机柜106中的其他电力电子器件由流经PECC 120的冷却剂冷却，下文对此将更详细地描述。即，流经电力电子器件机柜106的冷却剂吸收电力电子器件机柜106中的热量，从而冷却逆变器110和储存在电力电子器件机柜106中的其他电力电子器件。

另一恒温阀136位于电力电子器件机柜106的下游，并且将冷却剂经由PECC 118输出到散热器138中的至少一个，或者输出到散热器旁通回路120。另一恒温阀136可以称为防过冷阀。防过冷阀136在关闭状态和完全打开状态之间切换，在关闭状态中，防过冷阀136可将部分或全部冷却剂输出到散热器138；在完全打开状态中，防过冷阀136可将冷却剂全部输出到散热器旁通回路120。当防过冷阀136处于关闭状态时，流经防过冷阀136的冷却剂的大约2％至5％会泄漏到散热器旁通回路120，而剩余的冷却剂经由PECC 118流到散热器138。并且，当防过冷阀136处于完全打开状态时，不会有冷却剂从防过冷阀136泄漏到散热器138。当流经防过冷阀136的冷却剂的温度大于例如25℃的关闭阀温度阈值时，恒温阀136保持在关闭状态，并且除了上述少量泄漏之外，全部或大部分冷却剂流到散热器138。当流经防过冷阀136的冷却剂的温度在例如15℃至25℃的温度范围内时，防过冷阀136逐渐从关闭状态向完全打开状态移动。当防过冷阀136从关闭状态移动到完全打开状态，或从完全打开状态移动到关闭状态时，经由PECC 118流到散热器138的冷却剂的量和流到散热器旁通回路120的冷却剂的量彼此成比例地改变。并且，当流经防过冷阀136的冷却剂的温度小于例如15℃的打开阀温度阈值时，防过冷阀136处于完全打开状态，其中，冷却剂全部流经散热器旁通回路120。流经散热器138和散热器旁通回路120的冷却剂返回到PECC泵132，如图2所示。

散热器138位于PECC 118中的恒温阀138的下游，并且可以连接到至少一个风扇164，风扇164可以邻近散热器138定位，以迫使空气经过散热器138，从而冷却流经散热器138的冷却剂。该装置可以是强制对流型散热器。然而，散热器138不限于强制对流型散热器，还可以是其他类型的散热器，例如自然对流型散热器和/或液冷式散热器。

还可设置环境温度传感器166，并将其连接到控制器158，如图2所示。环境温度传感器166向控制器158输出环境温度。如果输出环境温度小于例如－5℃的环境温度阈值，则PECC 118中的冷却剂的温度可能变得过低。因此，当输出环境温度小于环境温度阈值时，控制器158停止向风扇164供电。

工业实用性

本发明的冷却系统112对电池储存系统100的部件进行冷却，更具体地说，对电池储存装置104进行有效冷却，从而在暴露于温差较大的环境温度时，将电池储存装置104中的电池108维持在操作温度范围内。具体地，通过组合使用冷却电池储存装置104的ESCC116和冷却电力电子器件机柜106的PECC 118，本发明的冷却系统112减少了冷却器114压缩机152的使用，并因此减少了冷却电池储存装置104所需的电力消耗。减少使用冷却器114，降低了冷却器114的总电力消耗，提高了冷却器114的效率。此外，本发明的冷却系统112通过利用低环境温度(即，低于30℃的环境温度)来对电池储存系统104的部件进行冷却。具体地，通过使用散热器138和风扇164，以及控制器158和环境温度传感器166，本发明的冷却系统112减少了冷却器114压缩机152的使用，而不是当环境温度下降到低于环境温度阈值时使用散热器138和风扇164来冷却ESCC 116中的冷却剂和PECC 118中的冷却剂。

当电池储存系统100在使用中时，ESCC泵124和PECC泵132通电，以使冷却剂分别在ESCC 116和PECC 118中循环。参照图2，ESCC 116中的冷却剂沿图2中箭头所示的方向从ESCC泵124流经过滤器126，过滤器126捕获并去除冷却剂中的碎屑或固体。冷却剂然后流向电池储存装置104。流经电池储存装置104的冷却剂吸收电池108输出的热量。即，当电池108输出电力时，电池108在储存容器102内产生并输出热量。流经电池储存装置104的冷却剂吸收储能装置104内的热量。

然后，冷却剂流入HEX 128，其中ESCC 116中的冷却剂可以被经过HEX 128的PECC118中的冷却剂冷却。例如，ESCC 116中的冷却剂在进入HEX 128之前可以具有30℃的温度，并且可以在HEX 128中冷却至0℃。然后，冷却剂流到冷却器114的冷却剂罐140。ESCC 116中的冷却剂的温度从冷却剂温度传感器130输出到控制器156。如果检测到的冷却剂温度小于或等于下限制冷温度阈值，则不需要冷却器HEX 148和制冷回路150对冷却剂进行额外冷却。如果检测到的冷却剂的温度大于例如30℃的上限制冷温度阈值，则制冷回路150中的压缩机152可由控制器158启动(即，通电)，使得冷却剂罐140中的冷却剂流经制冷回路150，从而被冷却。参照图3，在制冷回路150中，冷却剂流经冷却器HEX 148，并由流经制冷回路150的制冷剂冷却。如果检测到的冷却剂温度小于例如10℃的加热器温度阈值，如环境温度低时的情况，则可启动浸没式加热器142，以加热冷却剂罐140中的冷却剂。然后，冷却剂返回到冷却剂罐140，并从冷却剂罐140流出冷却器114，返回到ESCC泵124。

参照图2，当PECC泵132通电时，PECC 118中的冷却剂从PECC泵132流到恒温阀134。如上所述，恒温阀134将冷却剂经由PECC 118输出到电力电子器件机柜106中的至少一个，或经由热交换器回路122输出到HEX 128。根据PECC 116中的冷却剂的温度，恒温阀134在关闭状态和完全打开状态之间切换，在关闭状态中，恒温阀134可将部分或全部冷却剂输出到电力电子器件机柜106；在完全打开状态中，恒温阀134可将冷却剂全部输出到HEX 128。具体地，当流经恒温阀134的冷却剂的温度大于例如25℃的关闭阀温度阈值时，恒温阀134保持在关闭状态。并且，当流经恒温阀134的冷却剂的温度在例如15℃至25℃的温度范围内时，恒温阀134逐渐从关闭状态向完全打开状态移动。此外，当流经恒温阀134的冷却剂的温度小于例如15℃的开阀温度时，恒温阀134处于完全打开状态。

在HEX 128中，来自PECC 118的冷却剂吸收来自ESCC 116的冷却剂的热量。即，来自PECC 118的冷却剂对来自ESCC 116的冷却剂进行冷却。来自ESCC 116的冷却剂的流速和来自PECC 118的冷却剂的流速决定了由来自PECC 118的冷却剂吸收的热量。例如，来自PECC 118的冷却剂可从来自ESCC 116的冷却剂仅仅吸收有限量的热量，以便将冷却剂的温度保持得足够低，从而对电力电子器件机柜106进行冷却。然后，来自PECC118的冷却剂从HEX 128流到电力电子器件机柜106。通过这种安排，可以将进入HEX 128的PECC 118中的冷却剂的温度保持在例如10℃以下。这样一来，电力电子器件机柜106和ESCC 116中的冷却剂可被PECC 118中的冷却剂充分冷却。

如上所述，根据恒温阀134的状态，PECC 118中的冷却剂从恒温阀134和HEX 128中的一者或两者流到电力电子器件机柜106。在电力电子器件机柜106中，冷却剂吸收储存在电力电子器件机柜106中的物品(例如，逆变器110)的热量，并且由此冷却储存在电力电子器件机柜106中的物品。诸如逆变器110的电力电子器件可以承受高温，例如高达100℃的高温。储存在电力电子器件机柜中的电力电子器件可以被冷却到例如70℃或更低的温度。

PECC 118中的冷却剂从电力电子器件机柜106流到防过冷阀136。如上所述，防过冷阀136将冷却剂经由PECC 118输出到散热器138中的至少一个，或者输出到散热器旁通回路120。根据流入防过冷阀136的冷却剂的温度，防过冷阀136在关闭状态和完全打开状态之间切换，在关闭状态，防过冷阀136可将部分或全部冷却剂输出到散热器138；在完全打开状态，防过冷阀136可将冷却剂全部输出到散热器旁通回路120。具体地，当流经防过冷阀136的冷却剂的温度大于例如25℃的关闭阀温度阈值时，防过冷阀136保持在关闭状态，并且除了2％至5％的泄漏量之外，全部或大部分冷却剂可以流经散热器138，从而被散热器138和风扇164冷却。当流经防过冷阀136的冷却剂的温度在例如15℃至25℃的温度范围内时，防过冷阀136逐渐从关闭状态向完全打开状态移动。最后，当流经防过冷阀136的冷却剂的温度小于例如15℃的打开阀温度阈值时，防过冷阀136处于完全打开状态，并且冷却剂全部流经散热器旁通回路120。在散热器138中，PECC 118中的冷却剂被经过散热器138的环境空气冷却，该环境空气是受风扇164驱使而经过散热器138的。然后，流经散热器138和散热器旁通回路120的冷却剂返回到PECC泵132，如图2所示。

图5示出了根据本发明的控制冷却系统112的方法500。在步骤502中，冷却剂温度传感器130检测ESCC 116中的冷却剂温度。接着，在步骤504中，控制器158判断冷却剂温度传感器130输出的温度是否大于存储在存储器162中的上限制冷温度阈值。当冷却剂温度传感器130输出的温度大于上限制冷温度阈值时，在步骤506中，控制器158发送由处理器160产生的信号，以给压缩机152通电。然后，压缩机152使制冷剂在冷却器冷却剂回路144中循环，以冷却冷却器HEX 148中的冷却剂。压缩机152保持开启，直到冷却剂温度传感器130输出的温度变得小于或等于上限冷却器温度阈值。如果冷却剂温度传感器130输出的温度不大于上限制冷温度阈值，则方法返回到步骤502，继续检测冷却剂温度。然后方法500结束。当电池108在使用中并且输出电力时，方法500可以作为循环执行，即，重复地执行。

虽然将方法500描述为包括步骤502至506，但是该方法可以包括其他步骤。例如，方法500可以包括如下步骤：通过控制器158，启动从电池108输出的电力供应、给ESCC泵124通电以使冷却剂在ESCC 116中循环，和/或给PECC泵132通电以开启冷却剂在PECC 118中的循环。在这些实施例中，控制器158连接到开关(未示出)，该开关连接到电池108、ESCC泵124和/或PECC泵132。方法500还可包括如下步骤：从控制器158向冷却器泵146发送信号，以接通电源，并使来自冷却剂罐140的冷却剂循环通过冷却器HEX 148。

此外，方法500可以包括如下步骤：从环境温度传感器166接收环境温度。如果接收到的环境温度小于例如－5℃的环境温度阈值，则控制器158可以停止向风扇164供电，以便防止PECC 118中的冷却剂的温度变得过低。此外，方法500可以包括如下步骤：如果接收到的环境温度小于例如15℃的下限制冷温度阈值，则停止向压缩机152供电，并且在这种情况下，散热器138用于冷却ESCC 116和PECC 118两者中的冷却剂。即，散热器138用于通过HEX128对电池储存装置104和储存在电力电子器件机柜106中的物品进行冷却。该实施例利用低环境温度来冷却ESCC 116和PECC 118两者中的冷却剂，因为北美的环境温度在一年的大部分时间都低于例如30℃。

此外，尽管上文所述和图1所示的电池储存系统100可包括储存容器102，其包含电池储存装置104和电力电子器件机柜106，但是，电池储存系统100可用于任何电机，例如电动车辆。在这样的实施例中，电池储存装置104和电力电子器件容器(等同于电力电子器件柜106)可以包含在车辆内。电池储存装置104储存车辆的电池，作为能量源108，并且电力电子容器包含逆变器110。车辆的散热器用作散热器138，散热器138用于冷却车辆的电动机以及电力电子容器，并且车辆的冷却系统用作制冷单元114，该制冷单元114用于冷却车辆的车厢。与上述制冷单元114类似，车辆的冷却系统也冷却循环通过散热器138的冷却剂。此外，冷却系统的部件与制冷单元114的部件相同，但是包含在车辆内，而不是盒子内。

本发明的冷却系统112和用于控制冷却系统112的相关方法500，以相对有效的方式，并且在较大的环境温度范围内，对电池储存装置104和电力电子器件机柜106进行冷却。具体地，由于HEX 128和ESCC 116的冷却器114的存在，当环境温度小于例如15℃时，在ESCC116中流动的冷却剂可以被有效地冷却。具体地，仅在冷却剂的温度变得大于上限制冷温度阈值时，开启压缩机152，这样一来，冷却系统112的控制器158减少了压缩机152的使用，即减少了能量消耗，从而提高了电池储存系统100的整体效率。因此，可以更有效地冷却在较小的温度范围内工作并在使用期间产生热量的电池108。此外，散热器138冷却流向HEX 128的PECC 118中的冷却剂，从而ESCC 116中的冷却剂可由散热器138冷却，从而减少了冷却器114的使用。因此，由于减少了冷却器114的使用，电池储存系统100效率提升，成本降低。冷却系统112还利用低环境温度(例如，低于30℃的环境温度)来使用散热器138和风扇164冷却PECC 118中的冷却剂，进而经由HEX 128冷却ESCC 116中的冷却剂，从而提高了效率。此外，当在极低环境温度下使用时，电池储存系统100通过控制器158、恒温阀134、防过冷阀136和环境温度传感器166而提高了效率。具体地，通过使用PECC 118中的恒温阀134和防过冷阀136，冷却系统112可以在某些条件下继续提供冷却剂，以冷却电池108以及储存在电力电子器件机柜106中的物品，而不使用冷却器114或散热器138和风扇164。这又降低了冷却器114的总电力消耗，并因此提高了电池储存系统100的效率。

对于本领域技术人员清楚明白的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对所公开的冷却系统和控制冷却系统的相关方法进行各种修改和变化。结合说明书和附图，冷却系统的其他实施例和控制冷却系统的相关方法对于本领域技术人员将是清楚明白的。说明书，特别是本文提供的实施例仅是示例性的，本发明的真实范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种热管理系统，包括：

第一冷却剂回路(118)，第一冷却剂通过所述第一冷却剂回路(118)进行循环，所述第一冷却剂回路至少包括：

散热器(138)，其用于冷却所述第一冷却剂；

储存装置(106)，其包含一个或多个电力电子器件；

热交换器(128)；以及

恒温阀(134)，其被配置成将所述第一冷却剂输出到包含所述一个或多个电力电子器件的所述储存装置和所述热交换器中的至少一者；

第二冷却剂回路(116)，第二冷却剂通过第二冷却剂回路(116)进行循环，所述第二冷却剂回路至少包括：

所述热交换器，其被配置成使用所述第一冷却剂来冷却所述第二冷却剂；

储能单元(104)，由所述第二冷却剂对其进行冷却；以及

制冷单元(114)，其被配置成冷却所述第二冷却剂；

冷却剂温度传感器(130)，其被配置成输出所述第二冷却剂回路中的所述冷却剂的温度；以及

控制器(158)，其被配置成：基于所述冷却剂温度传感器输出的所述冷却剂的所述温度，控制至少所述制冷单元；其中，当所述冷却剂温度传感器输出的所述冷却剂的所述温度大于制冷温度阈值时，所述控制器产生并发送信号，从而开启所述制冷单元。

2.根据权利要求1所述的热管理系统，其中，所述制冷温度阈值是30℃。

3.稿件权利要求1所述的热管理系统，其中，当所述冷却剂温度传感器输出的所述冷却剂的所述温度小于或等于下限制冷温度阈值时，所述控制器关闭所述制冷单元。

4.根据权利要求3所述的热管理系统，其中，所述制冷单元还包括浸没式加热器(142)，并且，其中，当所述冷却剂温度传感器输出的所述冷却剂的所述温度小于加热温度阈值时，所述控制器开启所述浸没式加热器。

5.根据权利要求4所述的热管理系统，其中，所述加热温度阈值为10℃。

6.根据权利要求1所述的热管理系统，还包括：

一个或多个风扇(164)，其临近所述散热器设置，并且被配置成使空气移动经过所述散热器；以及

环境温度传感器(166)，其连接到所述控制器，其中，当所述环境温度传感器输出的环境温度小于环境温度阈值时，所述控制器产生并发送信号，送而关闭所述风扇。

7.根据权利要求1所述的热管理系统，其中，所述恒温阀在关闭状态和完全打开状态之间切换，在所述关闭状态中，所述恒温阀将所述第一冷却剂输出到包含所述电力电子器件的所述储存装置；在所述完全打开状态中，所述恒温阀将所述第一冷却剂输出到所述热交换器，并且

其中，在所述关闭状态和所述完全打开状态之间，所述恒温阀将所述第一冷却剂输出到包含所述电力电子器件的所述储存装置和所述热交换器两者。

8.根据权利要求1所述的热管理系统，其中，所述第一冷却剂回路还包括：

散热器旁路电路(120)，其绕过所述散热器；以及

另一恒温阀(136)，其设置在所述电力电子器件机柜与所述散热器之间，并且连接到所述第一冷却剂回路和所述散热器旁路，所述另一恒温阀在关闭状态与完全打开状态之间切换，在所述关闭状态中，所述另一恒温阀将所述第一冷却剂输出到所述散热器；在所述完全打开状态中，所述另一恒温阀将所述第一冷却剂输出到所述散热器下游的所述第一冷却剂回路中的一点，从而绕过所述散热器，并且

其中，在所述关闭状态和所述完全打开状态之间，所述另一恒温阀将所述第一冷却剂输出到包含所述电力电子器件的所述储存装置和所述热交换器两者。

9.一种热管理系统，包括：

散热器(138)，其用于冷却第一冷却剂回路(118)中的第一冷却剂；

储存装置(106)，其包含一个或多个电力电子器件，所述储存装置连接到所述第一冷却剂回路；

储能单元(104)，其连接到第二冷却剂回路(116)，其中，所述第二冷却剂回路中的第二冷却剂对所述储能单元进行冷却；

热交换器(128)，其连接到所述第一冷却剂回路和所述第二冷却剂回路，所述热交换器被配置成在所述第一冷却剂和所述第二冷却剂之间交换热量；

恒温阀(134)，其连接到所述第一冷却剂回路，所述恒温阀被配置成将所述第一冷却剂输出到包含所述一个或多个电力电子器件的所述储存装置和所述热交换器中的至少一者；

制冷单元(114)，其连接到所述第二冷却剂回路，并被配置成冷却所述第二冷却剂；

冷却剂温度传感器(130)，其被配置成输出所述第二冷却剂回路中的所述冷却剂的温度；以及

控制器(158)，其被配置成：基于所述冷却剂温度传感器输出的所述冷却剂的所述温度，控制至少所述制冷单元；其中，当所述冷却剂温度传感器输出的所述冷却剂的所述温度大于上限制冷温度阈值时，所述控制器产生并发送信号，从而开启所述制冷单元。

10.根据权利要求9所述的热管理系统，其中，所述恒温阀在关闭状态和完全打开状态之间切换，在所述关闭状态中，所述恒温阀将所述第一冷却剂输出到包含所述电力电子器件的所述储存装置；在所述完全打开状态中，所述恒温阀将所述第一冷却剂输出到所述热交换器，并且

其中，在所述关闭状态和所述完全打开状态之间，所述恒温阀将所述第一冷却剂输出到包含所述电力电子器件的所述储存装置和所述热交换器两者。

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