CN117790987B - 储能热管理系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种储能热管理系统。该系统包括：电池、电力电子设备、供冷单元、流量分配单元和散热单元；散热单元包括第一热交换器和第二热交换器；供冷单元包括自然冷源和压缩制冷模块；流量分配单元中的第一分配模块将第一冷却液，分别输送至第一热交换器以及第二热交换器，第二分配模块将第二冷却液分别输送至第一热交换器以及第二热交换器，以使得对电池以及电力电子设备进行散热冷却。该储能热管理系统通过自然冷源和压缩制冷模块，提供了两种不同的冷源，为不同散热需求的电池和电力电子设备提供散热，从而提高了电池和电力电子设备的散热效果，并且提高了能源的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及储能系统热管理技术领域，尤其涉及一种储能热管理系统及其控制方法。
背景技术
随着电化学储能技术的不断进步完善，电池以及电力电子设备的产热也不断增大，目前的风冷散热已渐渐无法满足其散热需求，而液冷散热逐渐成为趋势。
目前，液冷散热常用的方式是在电池和电力电子设备加装液冷管路和液冷板，冷水机组同时为电池和电力电子设备提供同一温度的液体进行散热冷却。
但是，电池和电力电子设备各自的散热需求不相同，从而导致了电池和电力电子设备的散热效果较差，并且使用较低温度的液体给电力电子设备进行散热，存在较高的凝露风险。
发明内容
本申请实施例提供的储能热管理系统及其控制方法，能够解决现有技术中至少一部分缺陷。
第一方面，本申请实施例提供了一种储能热管理系统。该储能热管理系统包括：电池、电力电子设备、供冷单元、流量分配单元和散热单元；所述散热单元包括第一热交换器和第二热交换器，其中，所述第一热交换器为所述电池的热交换器，所述第二热交换器为所述电力电子设备的热交换器；所述供冷单元包括自然冷源和压缩制冷模块，所述自然冷源用于输出第一冷却液，所述压缩制冷模块用于输出第二冷却液；其中，所述第一冷却液为经过所述自然冷源进行吸收热量而产生降温后的冷却液，所述第二冷却液为经过所述压缩制冷模块进行吸收热量而产生降温后的冷却液；所述流量分配单元包括：第一分配模块和第二分配模块，所述第一分配模块用于：将所述第一冷却液分别输送至所述第一热交换器以及所述第二热交换器，所述第二分配模块用于：将所述第二冷却液分别输送至所述第一热交换器以及所述第二热交换器，以使得对所述电池以及所述电力电子设备进行散热冷却，对所述电池进行散热冷却后的冷却液分别回流到所述自然冷源和所述压缩制冷模块，对所述电力电子设备进行散热冷却后的冷却液分别回流到所述自然冷源和所述压缩制冷模块，以形成冷却液循环。
可选地，所述第一分配模块包括：第一水泵、第一单向阀、第一流量控制器以及第一电磁阀；所述第一水泵用于：为所述第一冷却液提供输送的动力；所述第一单向阀用于：通过第一管路将所述第一冷却液向所述第一热交换器进行单向输送，以及通过第二管路将所述第一冷却液向所述第二热交换器进行单向输送；所述第一流量控制器设置在所述第一管路，所述第一流量控制器用于：控制所述第一冷却液向所述第一热交换器输送的液体流量；所述第一电磁阀设置在所述第一热交换器与所述自然冷源之间的管路，所述第一电磁阀用于：控制回流到所述自然冷源的冷却液的液体流量；所述第二热交换器与所述自然冷源通过第三管路连接，在所述第二热交换器中经过换热后的冷却液，经过所述第三管路回流到所述自然冷源。
可选地，所述压缩制冷模块包括：压缩制冷设备和换热器；所述压缩制冷设备用于：建立制冷剂压缩制冷循环；所述换热器用于：基于所述制冷剂压缩制冷循环对所述换热器中的冷却液进行冷却，输出所述第二冷却液。
可选地，所述第二分配模块包括：第二水泵、第二单向阀、第二流量控制器以及第二电磁阀；所述第二水泵用于：为所述第二冷却液提供输送的动力；所述第二单向阀用于：通过第四管路将所述第二冷却液向所述第二热交换器进行单向输送，以及通过第五管路将所述第二冷却液向所述第一热交换器进行单向输送；所述第二流量控制器设置在所述第四管路，所述第二流量控制器用于：控制所述第二冷却液向所述第二热交换器输送的液体流量；所述第二电磁阀设置在所述第二热交换器与所述换热器之间的管路，所述第二电磁阀用于：控制回流到所述换热器的冷却液的液体流量；所述第一热交换器与所述换热器通过第六管路连接，在所述第一热交换器中经过换热后的冷却液，经过所述第六管路回流到所述换热器。
可选地，所述流量分配单元还包括：加热元件；所述加热元件设置在所述换热器与所述第二水泵之间的管路；所述加热元件用于：在所述电池的电芯温度小于允许充放电的温度时，将所述换热器输出的第三冷却液进行加热，加热后的第三冷却液通过所述第二水泵分别输送至所述第一热交换器以及所述第二热交换器，以使得对所述电池进行加热，并且对所述电力电子设备进行散热冷却。
第二方面，本申请实施例提供了一种储能热管理系统的控制方法，该控制方法包括：获取外部环境温度，所述外部环境温度用于指示所述电池和所述电力电子设备所在的外部环境的温度；基于所述外部环境温度和多个预设的运行模式，确定目标运行模式；基于所述目标运行模式，控制所述供冷单元和所述流量分配单元进行对应的运作，以使得对所述电力电子设备进行散热冷却，以及对所述电池进行散热冷却或加热。
可选地，所述基于所述目标运行模式，控制所述供冷单元和所述流量分配单元进行对应的运作，包括：当所述目标运行模式为第一模式时，控制所述自然冷源输出所述第一冷却液，并控制所述压缩制冷模块输出所述第二冷却液，所述第一模式对应的外部环境温度大于或等于第一预设温度值；控制所述第一水泵、所述第一单向阀、所述第二水泵、所述第二单向阀、所述第二流量控制器以及所述第二电磁阀开启；其中，所述第一冷却液，依次经过所述第一水泵和所述第一单向阀输送至所述第二热交换器进行换热，以使得对所述电力电子设备进行散热冷却，经过换热后的冷却液通过所述第三管路回流到所述自然冷源；所述第二冷却液，依次经过所述第二水泵以及所述第二单向阀，通过所述第五管路输送至所述第一热交换器进行换热，并通过所述第二流量控制器输送至所述第二热交换器进行换热，以使得对所述电池和所述电力电子设备进行散热冷却，经过所述第一热交换器换热后的冷却液通过所述第六管路回流到所述换热器，经过所述第二热交换器换热后的冷却液，一部分通过所述第二电磁阀回流到所述换热器，另一部分通过所述第三管路回流到所述自然冷源。
可选地，所述基于所述目标运行模式，控制所述供冷单元和所述流量分配单元进行对应的运作，包括：当所述目标运行模式为第二模式时，控制所述自然冷源输出所述第一冷却液，并控制所述压缩制冷模块输出所述第二冷却液，所述第二模式对应的外部环境温度大于或等于第二预设温度值，且小于第一预设温度值；控制所述第一水泵、所述第一单向阀、所述第二水泵以及所述第二单向阀开启；其中，所述第一冷却液，依次经过所述第一水泵、所述第一单向阀以及所述第二管路，输送至所述第二热交换器进行换热，以使得对所述电力电子设备进行散热冷却，经过换热后的冷却液通过所述第三管路回流到所述自然冷源；所述第二冷却液，依次经过所述第二水泵、所述第二单向阀以及所述第五管路，输送至所述第一热交换器进行换热，以使得对所述电池进行散热冷却，经过换热后的冷却液通过所述第六管路回流到所述换热器。
可选地，所述基于所述目标运行模式，控制所述供冷单元和所述流量分配单元进行对应的运作，包括：当所述目标运行模式为第三模式时，控制所述自然冷源输出所述第一冷却液，并控制所述压缩制冷模块输出所述第二冷却液，所述第三模式对应的外部环境温度大于或等于第三预设温度值，且小于第二预设温度值；控制所述第一水泵、所述第一单向阀、所述第一流量控制器、所述第二水泵、所述第二单向阀以及所述第一电磁阀开启；其中，所述第一冷却液，依次经过所述第一水泵和所述第一单向阀，通过所述第一流量控制器输送至所述第一热交换器进行换热，并通过所述第二管路输送至所述第二热交换器进行换热，以使得对所述电池和所述电力电子设备进行散热冷却，经过所述第一热交换器换热后的冷却液，一部分通过所述第六管路回流到所述换热器，另一部分通过所述第一电磁阀回流到所述自然冷源，经过所述第二热交换器换热后的冷却液，通过所述第三管路回流到所述自然冷源；所述第二冷却液，依次经过所述第二水泵、所述第二单向阀以及所述第五管路，并与流经所述第一流量控制器的所述第一冷却液进行汇流后，输送至所述第一热交换器进行换热，以使得对所述电池进行散热冷却，经过换热后的冷却液，一部分通过所述第六管路回流到所述换热器，另一部分通过所述第一电磁阀回流到所述自然冷源。
可选地，所述基于所述目标运行模式，控制所述供冷单元和所述流量分配单元进行对应的运作，包括：当所述目标运行模式为第四模式时，控制所述自然冷源输出所述第一冷却液，所述第四模式对应的外部环境温度小于第三预设温度值；控制所述第一水泵、所述第一单向阀、所述第一流量控制器、所述第二水泵、所述第二单向阀以及所述第一电磁阀开启；其中，所述第一冷却液，依次经过所述第一水泵和所述第一单向阀，通过所述第一流量控制器输送至所述第一热交换器进行换热，并通过所述第二管路输送至所述第二热交换器进行换热，以使得对所述电池和所述电力电子设备进行散热冷却，经过所述第二热交换器换热后的冷却液，通过所述第三管路回流到所述自然冷源，经过所述第一热交换器换热后的冷却液，一部分通过所述第六管路回流到所述换热器，另一部分通过所述第一电磁阀回流到所述自然冷源，回流到所述换热器的冷却液经过所述第二水泵、所述第二单向阀以及所述第五管路，输送至所述第一热交换器进行循环利用。
可选地，所述基于所述目标运行模式，控制所述供冷单元和所述流量分配单元进行对应的运作，包括：当所述目标运行模式为第五模式时，控制所述自然冷源以及所述压缩制冷设备停止运行，并控制所述加热元件、所述第二水泵以及所述第二单向阀开启，所述第五模式对应的外部环境温度小于所述电池对应的允许充放电的温度；所述加热元件将所述换热器输出的第三冷却液进行加热，加热后的第三冷却液依次经过所述第二水泵、所述第二单向阀以及所述第五管路，输送至所述第一热交换器进行换热，以使得对所述电池进行加热，经过换热后的冷却液通过所述第六管路回流到所述换热器。
可选地，在所述经过换热后的冷却液通过所述第六管路回流到所述换热器之后，还包括：当所述电池的电芯温度大于或等于所述允许充放电的温度，且小于或等于第四预设温度值时，控制所述第二流量控制器和所述第二电磁阀开启；所述加热元件将所述换热器输出的第三冷却液进行加热，加热后的第三冷却液依次经过所述第二水泵和所述第二单向阀，通过所述第五管路输送至所述第一热交换器进行换热，并通过所述第二流量控制器输送至所述第二热交换器进行换热，以使得对所述电池进行加热，以及对所述电力电子设备进行散热冷却，经过所述第二热交换器换热后的冷却液，通过所述第二电磁阀回流到所述换热器，经过所述第一热交换器换热后的冷却液，通过所述第六管路回流到所述换热器。
可选地，在所述经过换热后的冷却液通过所述第六管路回流到所述换热器之后，还包括：当所述电池的电芯温度大于或等于所述允许充放电的温度，且小于或等于第四预设温度值时，控制所述第二流量控制器和所述第二电磁阀开启，并控制所述加热元件停止运行；所述换热器输出的第四冷却液，经过所述第二水泵和所述第二单向阀，通过所述第五管路输送至所述第一热交换器进行换热，并通过所述第二流量控制器输送至所述第二热交换器进行换热，以使得对所述电池进行加热，以及对所述电力电子设备进行散热冷却，经过所述第二热交换器换热后的冷却液，通过所述第二电磁阀回流到所述换热器，经过所述第一热交换器换热后的冷却液，通过所述第六管路回流到所述换热器，在所述换热器中所述第二热交换器换热后的冷却液对所述第一热交换器换热后的冷却液进行加热，形成所述第四冷却液，以形成通过所述电力电子设备所产生的热量为所述电池加热的余热废热利用循环。
本申请实施例提供的储能热管理系统的至少一个有利方面是：通过自然冷源和压缩制冷模块，提供了两种不同的冷源，为不同散热需求的电池和电力电子设备提供散热，合理利用自然冷源降低压缩制冷模块的能耗，提升了综合能效，提高了能源的利用率，降低了电力电子设备的凝露风险，从而提高了电池和电力电子设备的散热效果。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本申请实施例的储能热管理系统的功能框图；
图2为本申请实施例的储能热管理系统的组成框图；
图3为本申请实施例提供的增加流量控制器和电磁阀的组成框图；
图4为本申请实施例提供的采用一个水泵的组成框图；
图5为本申请另一实施例提供的采用一个水泵的组成框图；
图6为本申请实施例提供的储能热管理系统的控制方法的方法流程图；
图7为本申请实施例提供的运行第一模式的组成框图；
图8为本申请另一实施例提供的储能热管理系统的控制方法的方法流程图；
图9为本申请实施例提供的运行第二模式的组成框图；
图10为本申请实施例提供的运行第三模式的组成框图；
图11为本申请实施例提供的运行第四模式的组成框图；
图12为本申请实施例提供的运行第五模式的组成框图；
图13为本申请实施例提供的对电池加热以及对电力电子设备散热冷却的组成框图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”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装置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。此外，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
此外，下面所描述的本发明不同实施例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。
图1为本申请实施例提供的储能热管理系统的功能框图。如图1所示，储能热管理系统10包括：供冷单元11、流量分配单元12、散热单元13、电池14和电力电子设备15。
供冷单元11与流量分配单元12通过管路进行连接，流量分配单元12与散热单元13通过管路进行连接，散热单元13与供冷单元11通过管路进行连接，作为示例而非限定的是，管路可以是由塑料管组成，还可以是由其他类型的管组成，只需满足能够输送冷却液即可。
其中，散热单元13包括第一热交换器131和第二热交换器132，其中，第一热交换器131为电池14的热交换器，第二热交换器132为电力电子设备15的热交换器。
可以理解的是，热交换器是一种用于传递热量的设备，它可以在两个或多个流体之间传递热量，同时保持它们的物理隔离。热交换器的设计目标是：最大化零件表面积与最小化零件内压降之间的平衡。根据不同的分类方式，热交换器可以分为不同的类型，例如，传递机制型热交换器、过程性质型热交换器、流体流动型热交换器以及紧凑型热交换器，其中，紧凑型热交换器是一种常见的热交换器，它的设计基于最小化组件的总体积来最大化传热效果，其具有：每单位体积具有大量的热交换表面的特点，因此体积相对较小、重量轻且热效率高。本申请实施例采用的热交换器可以是紧凑型热交换器，还可以是流体流动型热交换器，具体的热交换器可以根据实际应用场景进行选择，此处不作限定。
如图1所示，供冷单元11包括自然冷源111和压缩制冷模块112，自然冷源111用于输出第一冷却液，压缩制冷模块112用于输出第二冷却液。
应当说明的是，自然冷源111是通过换热器将流经该换热器的冷却液的热量散发到外部的环境，从而利用外部的环境对冷却液进行吸收热量，进而产生降温后的冷却液（第一冷却液）。第二冷却液为经过压缩制冷模块112进行吸收热量而产生降温后的冷却液。
如图1所示，流量分配单元12包括：第一分配模块121和第二分配模块122。
其中，第一分配模块121用于：将第一冷却液分别输送至第一热交换器131以及第二热交换器132，第二分配模块122用于：将第二冷却液分别输送至第一热交换器131以及第二热交换器132，以使得对电池14以及电力电子设备15进行散热冷却，对电池14进行散热冷却后的冷却液分别回流到自然冷源111和压缩制冷模块112，对电力电子设备15进行散热冷却后的冷却液分别回流到自然冷源111和压缩制冷模块112，以形成冷却液循环。
应当说明的是，本申请实施例为陈述简便而示例性的展示了储能热管理系统在电池及电力电子设备之中的应用场景。但本领域技术人员可以理解，基于相类似的原理，还可以将本申请实施例提供的储能热管理系统应用于其他设备的热管理场景之中，例如，利用自然冷源的户外机柜，本申请实施例公开的发明思路并不限于在图1所示的电池及电力电子设备上应用，也可以在其他相类似的需要热管理的设备或者系统中使用。
图2为本申请实施例提供的储能热管理系统的组成框图，如图2所示，第一分配模块121包括：第一水泵1211、第一单向阀1212、第一流量控制器1213以及第一电磁阀1214。
其中，第一水泵1211用于：为第一冷却液提供输送的动力。
应当说明的是，单向阀，也称为止回阀或逆止阀，其主要功能是控制流体的流动方向，使其只能在一个确定的方向上流动，而不会发生逆向流动。具体来说，单向阀有以下若干个关键作用：（1）防止流体逆向流动：单向阀能够阻止流体从下游回到上游，从而避免系统中的压力波动或其他不利影响；（2）保护设备和系统：通过限制可能的逆流，单向阀有助于防止设备损坏，或在极端情况下能够保护生命安全；（3）简化系统设计：由于单向阀保证了流体的单向流动，它减少了系统中需要考虑的压力平衡问题，使得系统设计更为简单。单向阀的结构类型包括：直通式和直角式，以及各种不同的阀芯形状，例如升降式、旋启式、蝶式等，本申请实施例不对单向阀的结构类型作限定，具体的单向阀的结构类型可以根据实际应用场景进行选择。
因而，第一单向阀1212用于：通过第一管路将第一冷却液向第一热交换器131进行单向输送，以及通过第二管路将第一冷却液向第二热交换器132进行单向输送。
应当说明的是，流量控制器的主要作用是：调节通过该流量控制器所在管道的流体流速（即流量）。
因而，第一流量控制器1213设置在第一管路，第一流量控制器1213用于：控制第一冷却液向第一热交换器131输送的液体流量。
应当说明的是，电磁阀主要用于：控制介质的通断和流量的调节。例如，电磁阀可用于：控制气体或液体的通断流动。通过控制电磁阀的通断状态，以控制气体或液体的通断流动。
因而，第一电磁阀1214设置在第一热交换器131与自然冷源111之间的管路，第一电磁阀1214用于：控制回流到自然冷源111的冷却液的液体流量。
第二热交换器132与自然冷源111通过第三管路连接，在第二热交换器132中经过换热后的冷却液，经过第三管路回流到自然冷源111。
在一些实施例中，如图2所示，压缩制冷模块112包括：压缩制冷设备1121和换热器1122。
其中，压缩制冷设备1121是依靠压缩机提高制冷剂的压力，以建立制冷剂压缩制冷循环的设备，压缩制冷设备1121用于：建立制冷剂压缩制冷循环。
应当说明的是，换热器能够在不同介质之间传递热量，实现热量的均衡。因而，换热器1122用于：基于制冷剂压缩制冷循环对换热器1122中的冷却液进行冷却，输出第二冷却液。
其中，换热器具有多种多样的类型，例如，可拆板式换热器、钎焊式板式换热器以及管壳式换热器，本申请实施例不对换热器的类型作限定，具体的换热器可以根据实际应用场景进行选择。
在一些实施例中，如图2所示，第二分配模块122包括：第二水泵1221、第二单向阀1222、第二流量控制器1223以及第二电磁阀1224。
其中，第二水泵1221用于：为第二冷却液提供输送的动力。
第二单向阀1222用于：通过第四管路将第二冷却液向第二热交换器132进行单向输送，以及通过第五管路将第二冷却液向第一热交换器131进行单向输送。
第二流量控制器1223设置在第四管路，第二流量控制器1223用于：控制第二冷却液向第二热交换器132输送的液体流量。
第二电磁阀1224设置在第二热交换器132与换热器1122之间的管路，第二电磁阀1224用于：控制回流到换热器1122的冷却液的液体流量。
第一热交换器131与换热器1122通过第六管路连接，在第一热交换器131中经过换热后的冷却液，经过第六管路回流到换热器1122。
在一些实施例中，如图2所示，流量分配单元12还包括：加热元件123。
其中，加热元件123设置在换热器1122与第二水泵1221之间的管路。
由于电池14的电芯充放电对温度的要求非常严格，在较低温度下都会有严格的限制条件，比如充放电倍率受限，甚至禁止充放电，所以在较低温度下需要先将电池14的电芯温度加热到允许充放电的温度。
因而，加热元件123用于：在电池14的电芯温度小于允许充放电的温度时，将换热器1122输出的第三冷却液进行加热，加热后的第三冷却液通过第二水泵1221分别输送至第一热交换器131以及第二热交换器132，以使得对电池14进行加热，并且对电力电子设备15进行散热冷却。
应当说明的是，在电池14的电芯温度小于允许充放电的温度时，自然冷源111停止输出第一冷却液，并且压缩制冷模块112停止输出第二冷却液，因而，第三冷却液为：未经过压缩制冷模块112进行吸收热量的冷却液。
作为示例而非限定的是，加热元件123可以是正温度系数热敏电阻（PositiveTemperature Coefficient thermistor，PTC thermistor），还可以是其他可以进行加热的元器件，此处不作限定。示例地，本申请实施例采用PTC热敏电阻作为加热元件123。
在一些实施例中，如图3所示，流量分配单元12还包括：第三流量控制器124、第四流量控制器125、第三电磁阀126、第四电磁阀127以及第五电磁阀128。
其中，第三流量控制器124设置在第二管路，第四流量控制器125设置在第五管路，第三电磁阀126设置在第三管路，第四电磁阀127设置在第六管路，第五电磁阀128设置在第七管路和第八管路之间的管路，第七管路用于指示自然冷源111与第一水泵1211之间的管路，第八管路用于指示换热器1122与第二水泵1221之间的管路。
通过在第七管路和第八管路之间的管路设置第五电磁阀128，能够在第一水泵1211或第二水泵1221发生故障时，通过另一个正常工作的水泵为第一冷却液和第二冷却液提供输送的动力。
在一些实施例中，如图4所示，在图3的基础上，采用一个水泵，两个流量控制器，以及四个电磁阀。通过减少水泵的数量，以降低整体系统的设计成本。
在一些实施例中，如图5所示，在图4的基础上，采用一个水泵，两个流量控制器，以及两个电磁阀。其中，第一热交换器131与第二热交换器132进行串联连接，通过减少水泵的数量以及电磁阀的数量，以降低整体系统的设计成本。
图6为本申请实施例提供的储能热管理系统的控制方法的方法流程图。该控制方法以图2为基础，如图6所示，该控制方法包括如下步骤：
S610、获取外部环境温度，外部环境温度用于指示电池和电力电子设备所在的外部环境的温度。
S620、基于外部环境温度和多个预设的运行模式，确定目标运行模式。
其中，多个预设的运行模式包括：第一模式、第二模式、第三模式、第四模式以及第五模式。
当外部环境温度大于或等于第一预设温度值时，将目标运行模式确定为第一模式。
当外部环境温度大于或等于第二预设温度值，且小于第一预设温度值时，将目标运行模式确定为第二模式。
当外部环境温度大于或等于第三预设温度值，且小于第二预设温度值时，将目标运行模式确定为第三模式。
当外部环境温度小于第三预设温度值时，将目标运行模式确定为第四模式。
当外部环境温度小于电池对应的允许充放电的温度时，将目标运行模式确定为第五模式。
应当说明的是，第一预设温度值、第二预设温度值以及第三预设温度值，可以根据实际应用场景进行设置，只需满足：第一预设温度值大于第二预设温度值，第二预设温度值大于第三预设温度值即可。
S630、基于目标运行模式，控制供冷单元和流量分配单元进行对应的运作，以使得对电力电子设备进行散热冷却，以及对电池进行散热冷却或加热。
本申请实施例提供的储能热管理系统的控制方法的至少一个有利方面是：通过外部环境温度确定目标运行模式，基于目标运行模式，控制供冷单元和流量分配单元进行对应的运作，以使得对电力电子设备进行散热冷却，以及对电池进行散热冷却或加热，能够为不同散热需求的电池和电力电子设备提供散热，以及为电池提供加热，降低了电力电子设备的凝露风险，提高了电池和电力电子设备的散热效果，保障了处于低温环境的电池能够正常工作。
在一些实施例中，如图7所示，在图2的基础上运行第一模式，图7中的虚线表示对应的管路没有冷却液流经。
图8为本申请另一实施例提供的储能热管理系统的控制方法的方法流程图。该控制方法以图7为基础，如图8所示，该控制方法包括如下步骤：
S810、获取外部环境温度，外部环境温度用于指示电池和电力电子设备所在的外部环境的温度。
S820、基于外部环境温度和多个预设的运行模式，确定目标运行模式。
S830、当目标运行模式为第一模式时，控制自然冷源输出第一冷却液，并控制压缩制冷模块输出第二冷却液，第一模式对应的外部环境温度大于或等于第一预设温度值。
S840、控制第一水泵、第一单向阀、第二水泵、第二单向阀、第二流量控制器以及第二电磁阀开启。
其中，第一冷却液，依次经过第一水泵1211和第一单向阀1212输送至第二热交换器132进行换热，以使得对电力电子设备15进行散热冷却，经过换热后的冷却液通过第三管路回流到自然冷源111。
第二冷却液，依次经过第二水泵1221以及第二单向阀1222，通过第五管路输送至第一热交换器131进行换热，并通过第二流量控制器1223输送至第二热交换器132进行换热，以使得对电池14和电力电子设备15进行散热冷却，经过第一热交换器131换热后的冷却液通过第六管路回流到换热器1122，经过第二热交换器132换热后的冷却液，一部分通过第二电磁阀1224回流到换热器1122，另一部分通过第三管路回流到自然冷源111。
在一些实施例中，如图9所示，在图2的基础上运行第二模式，图9中的虚线表示对应的管路没有冷却液流经。
参照图9，基于目标运行模式，控制供冷单元和流量分配单元进行对应的运作，具体包括：（1）当目标运行模式为第二模式时，控制自然冷源111输出第一冷却液，并控制压缩制冷模块112输出第二冷却液，第二模式对应的外部环境温度大于或等于第二预设温度值，且小于第一预设温度值；（2）控制第一水泵1211、第一单向阀1212、第二水泵1221以及第二单向阀1222开启。
其中，第一冷却液，依次经过第一水泵1211、第一单向阀1212以及第二管路，输送至第二热交换器132进行换热，以使得对电力电子设备15进行散热冷却，经过换热后的冷却液通过第三管路回流到自然冷源111。
第二冷却液，依次经过第二水泵1221、第二单向阀1222以及第五管路，输送至第一热交换器131进行换热，以使得对电池14进行散热冷却，经过换热后的冷却液通过第六管路回流到换热器1122。
在一些实施例中，如图10所示，在图2的基础上运行第三模式，图10中的虚线表示对应的管路没有冷却液流经。
参照图10，基于目标运行模式，控制供冷单元和流量分配单元进行对应的运作，具体包括：（1）当目标运行模式为第三模式时，控制自然冷源111输出第一冷却液，并控制压缩制冷模块112输出第二冷却液，第三模式对应的外部环境温度大于或等于第三预设温度值，且小于第二预设温度值；（2）控制第一水泵1211、第一单向阀1212、第一流量控制器1213、第二水泵1221、第二单向阀1222以及第一电磁阀1214开启。
其中，第一冷却液，依次经过第一水泵1211和第一单向阀1212，通过第一流量控制器1213输送至第一热交换器131进行换热，并通过第二管路输送至第二热交换器132进行换热，以使得对电池14和电力电子设备15进行散热冷却，经过第一热交换器131换热后的冷却液，一部分通过第六管路回流到换热器1122，另一部分通过第一电磁阀1214回流到自然冷源111，经过第二热交换器132换热后的冷却液，通过第三管路回流到自然冷源111。
第二冷却液，依次经过第二水泵1221、第二单向阀1222以及第五管路，并与流经第一流量控制器1213的第一冷却液进行汇流后，输送至第一热交换器131进行换热，以使得对电池14进行散热冷却，经过换热后的冷却液，一部分通过第六管路回流到换热器1122，另一部分通过第一电磁阀1214回流到自然冷源111。
在一些实施例中，如图11所示，在图2的基础上运行第四模式，图11中的虚线表示对应的管路没有冷却液流经。
参照图11，基于目标运行模式，控制供冷单元和流量分配单元进行对应的运作，具体包括：（1）当目标运行模式为第四模式时，控制自然冷源111输出第一冷却液，第四模式对应的外部环境温度小于第三预设温度值；（2）控制第一水泵1211、第一单向阀1212、第一流量控制器1213、第二水泵1221、第二单向阀1222以及第一电磁阀1214开启。
其中，第一冷却液，依次经过第一水泵1211和第一单向阀1212，通过第一流量控制器1213输送至第一热交换器131进行换热，并通过第二管路输送至第二热交换器132进行换热，以使得对电池14和电力电子设备15进行散热冷却，经过第二热交换器132换热后的冷却液，通过第三管路回流到自然冷源111，经过第一热交换器131换热后的冷却液，一部分通过第六管路回流到换热器1122，另一部分通过第一电磁阀1214回流到自然冷源111，回流到换热器1122的冷却液经过第二水泵1221、第二单向阀1222以及第五管路，输送至第一热交换器131进行循环利用。
应当说明的是，第四模式中压缩制冷模块112不工作，仅由自然冷源111输出第一冷却液。
可以理解的是，回流到换热器1122的冷却液经过第二水泵1221、第二单向阀1222以及第五管路，与第一管路中的第一冷却液进行混合降温，然后输送进第一热交换器131，从而对电池14进行散热冷却。
在一些实施例中，如图12所示，在图2的基础上运行第五模式，图12中的虚线表示对应的管路没有冷却液流经。
参照图12，基于目标运行模式，控制供冷单元和流量分配单元进行对应的运作，具体包括：当目标运行模式为第五模式时，控制自然冷源111以及压缩制冷设备1121停止运行，并控制加热元件123、第二水泵1221以及第二单向阀1222开启，第五模式对应的外部环境温度小于电池14对应的允许充放电的温度。
其中，加热元件123将换热器1122输出的第三冷却液进行加热，加热后的第三冷却液依次经过第二水泵1221、第二单向阀1222以及第五管路，输送至第一热交换器131进行换热，以使得对电池14进行加热，经过换热后的冷却液通过第六管路回流到换热器1122。
在一些实施例中，如图13所示，图13中的虚线表示对应的管路没有冷却液流经。
参照图13，在经过换热后的冷却液通过第六管路回流到换热器1122之后，还包括：当电池14的电芯温度大于或等于允许充放电的温度，且小于或等于第四预设温度值时，控制第二流量控制器1223和第二电磁阀1224开启。
其中，加热元件123将换热器1122输出的第三冷却液进行加热，加热后的第三冷却液依次经过第二水泵1221和第二单向阀1222，通过第五管路输送至第一热交换器131进行换热，并通过第二流量控制器1223输送至第二热交换器132进行换热，以使得对电池14进行加热，以及对电力电子设备15进行散热冷却，经过第二热交换器132换热后的冷却液，通过第二电磁阀1224回流到换热器1122，经过第一热交换器131换热后的冷却液，通过第六管路回流到换热器1122。
通过加热元件123对换热器1122输出的第三冷却液进行加热，以使得加热后的第三冷却液能够对电池14进行加热，从而使得电池14达到允许充放电的温度，但此时电池14的充放电倍率受限，电池14可以受限工作。
在一些实施例中，请继续参照图13，在经过换热后的冷却液通过第六管路回流到换热器1122之后，还包括：当电池14的电芯温度大于或等于允许充放电的温度，且小于或等于第四预设温度值时，控制第二流量控制器1223和第二电磁阀1224开启，并控制加热元件123停止运行。
换热器1122输出的第四冷却液，经过第二水泵1221和第二单向阀1222，通过第五管路输送至第一热交换器131进行换热，并通过第二流量控制器1223输送至第二热交换器132进行换热，以使得对电池14进行加热，以及对电力电子设备15进行散热冷却。
经过第二热交换器132换热后的冷却液，通过第二电磁阀1224回流到换热器1122，经过第一热交换器131换热后的冷却液，通过第六管路回流到换热器1122，在换热器1122中第二热交换器132换热后的冷却液对第一热交换器131换热后的冷却液进行加热，形成第四冷却液，以形成通过电力电子设备15所产生的热量为电池14加热的余热废热利用循环。
本申请实施例提供的储能热管理系统的控制方法的至少一个有利方面是：通过外部环境温度确定目标运行模式，基于目标运行模式，控制供冷单元和流量分配单元进行对应的运作，以使得对电力电子设备进行散热冷却，以及对电池进行散热冷却或加热，提供了两种不同的冷源，能够为不同散热需求的电池和电力电子设备提供散热，以及为电池提供加热，降低了电力电子设备的凝露风险，提高了电池和电力电子设备的散热效果，提高了能源的利用率，保障了处于低温环境的电池能够正常工作。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质可以为非易失性的计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质存储有计算机程序。
其中，计算机程序被处理器执行时实现本申请实施例公开的储能热管理系统的控制方法中的一个或者多个步骤。完整的计算机程序产品体现在含有本申请实施例公开的计算机程序的一个或多个计算机可读存储介质上(包括但不限于，磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)。
总结而言，本申请实施例提出了储能热管理系统。该储能热管理系统通过自然冷源和压缩制冷模块，为不同散热需求的电池和电力电子设备提供散热，合理利用自然冷源降低压缩制冷模块的能耗，提升了综合能效，降低了电力电子设备的凝露风险，从而提高了电池和电力电子设备的散热效果。而且，本申请实施例还提出了储能热管理系统的控制方法，该方法通过外部环境温度确定目标运行模式，基于目标运行模式，控制供冷单元和流量分配单元进行对应的运作，以使得对电力电子设备进行散热冷却，以及对电池进行散热冷却或加热，能够为不同散热需求的电池和电力电子设备提供散热，以及为电池提供加热，降低了电力电子设备的凝露风险，提高了电池和电力电子设备的散热效果，保障了处于低温环境的电池能够正常工作。
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；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；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范围。
Claims (10)
1.一种储能热管理系统，其特征在于，包括：电池、电力电子设备、供冷单元、流量分配单元和散热单元；
所述散热单元包括第一热交换器和第二热交换器，其中，所述第一热交换器为所述电池的热交换器，所述第二热交换器为所述电力电子设备的热交换器；
所述供冷单元包括自然冷源和压缩制冷模块，所述自然冷源用于输出第一冷却液，所述压缩制冷模块用于输出第二冷却液；
其中，所述第一冷却液为经过所述自然冷源进行吸收热量而产生降温后的冷却液，所述第二冷却液为经过所述压缩制冷模块进行吸收热量而产生降温后的冷却液；
所述流量分配单元包括：第一分配模块和第二分配模块，所述第一分配模块用于：将所述第一冷却液分别输送至所述第一热交换器以及所述第二热交换器，所述第二分配模块用于：将所述第二冷却液分别输送至所述第一热交换器以及所述第二热交换器，以使得对所述电池以及所述电力电子设备进行散热冷却，对所述电池进行散热冷却后的冷却液分别回流到所述自然冷源和所述压缩制冷模块，对所述电力电子设备进行散热冷却后的冷却液分别回流到所述自然冷源和所述压缩制冷模块，以形成冷却液循环；
所述第一分配模块包括：第一水泵、第一单向阀、第一流量控制器以及第一电磁阀；
所述第一水泵用于：为所述第一冷却液提供输送的动力；
所述第一单向阀用于：通过第一管路将所述第一冷却液向所述第一热交换器进行单向输送，以及通过第二管路将所述第一冷却液向所述第二热交换器进行单向输送；
所述第一流量控制器设置在所述第一管路，所述第一流量控制器用于：控制所述第一冷却液向所述第一热交换器输送的液体流量；
所述第一电磁阀设置在所述第一热交换器与所述自然冷源之间的管路，所述第一电磁阀用于：控制回流到所述自然冷源的冷却液的液体流量；
所述第二热交换器与所述自然冷源通过第三管路连接，在所述第二热交换器中经过换热后的冷却液，经过所述第三管路回流到所述自然冷源；
所述压缩制冷模块包括：压缩制冷设备和换热器；
所述压缩制冷设备用于：建立制冷剂压缩制冷循环；
所述换热器用于：基于所述制冷剂压缩制冷循环对所述换热器中的冷却液进行冷却，输出所述第二冷却液；
所述第二分配模块包括：第二水泵、第二单向阀、第二流量控制器以及第二电磁阀；
所述第二水泵用于：为所述第二冷却液提供输送的动力；
所述第二单向阀用于：通过第四管路将所述第二冷却液向所述第二热交换器进行单向输送，以及通过第五管路将所述第二冷却液向所述第一热交换器进行单向输送；
所述第二流量控制器设置在所述第四管路，所述第二流量控制器用于：控制所述第二冷却液向所述第二热交换器输送的液体流量；
所述第二电磁阀设置在所述第二热交换器与所述换热器之间的管路，所述第二电磁阀用于：控制回流到所述换热器的冷却液的液体流量；
所述第一热交换器与所述换热器通过第六管路连接，在所述第一热交换器中经过换热后的冷却液，经过所述第六管路回流到所述换热器。
2.根据权利要求1所述的储能热管理系统，其特征在于，所述流量分配单元还包括：加热元件；
所述加热元件设置在所述换热器与所述第二水泵之间的管路；
所述加热元件用于：在所述电池的电芯温度小于允许充放电的温度时，将所述换热器输出的第三冷却液进行加热，加热后的第三冷却液通过所述第二水泵分别输送至所述第一热交换器以及所述第二热交换器，以使得对所述电池进行加热，并且对所述电力电子设备进行散热冷却。
3.一种储能热管理系统的控制方法，应用于权利要求1或2中任一项所述的储能热管理系统，其特征在于，所述控制方法包括：
获取外部环境温度，所述外部环境温度用于指示所述电池和所述电力电子设备所在的外部环境的温度；
基于所述外部环境温度和多个预设的运行模式，确定目标运行模式；
基于所述目标运行模式，控制所述供冷单元和所述流量分配单元进行对应的运作，以使得对所述电力电子设备进行散热冷却，以及对所述电池进行散热冷却或加热。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述目标运行模式，控制所述供冷单元和所述流量分配单元进行对应的运作，包括：
当所述目标运行模式为第一模式时，控制自然冷源输出第一冷却液，并控制压缩制冷模块输出第二冷却液，所述第一模式对应的外部环境温度大于或等于第一预设温度值；
控制第一水泵、第一单向阀、第二水泵、第二单向阀、第二流量控制器以及第二电磁阀开启；
其中，所述第一冷却液，依次经过所述第一水泵和所述第一单向阀输送至第二热交换器进行换热，以使得对所述电力电子设备进行散热冷却，经过换热后的冷却液通过第三管路回流到所述自然冷源；
所述第二冷却液，依次经过所述第二水泵以及所述第二单向阀，通过第五管路输送至第一热交换器进行换热，并通过所述第二流量控制器输送至所述第二热交换器进行换热，以使得对所述电池和所述电力电子设备进行散热冷却，经过所述第一热交换器换热后的冷却液通过第六管路回流到换热器，经过所述第二热交换器换热后的冷却液，一部分通过所述第二电磁阀回流到所述换热器，另一部分通过所述第三管路回流到所述自然冷源。
5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述目标运行模式，控制所述供冷单元和所述流量分配单元进行对应的运作，包括：
当所述目标运行模式为第二模式时，控制自然冷源输出第一冷却液，并控制压缩制冷模块输出第二冷却液，所述第二模式对应的外部环境温度大于或等于第二预设温度值，且小于第一预设温度值；
控制第一水泵、第一单向阀、第二水泵以及第二单向阀开启；
其中，所述第一冷却液，依次经过所述第一水泵、所述第一单向阀以及第二管路，输送至第二热交换器进行换热，以使得对所述电力电子设备进行散热冷却，经过换热后的冷却液通过第三管路回流到所述自然冷源；
所述第二冷却液，依次经过所述第二水泵、所述第二单向阀以及第五管路，输送至第一热交换器进行换热，以使得对所述电池进行散热冷却，经过换热后的冷却液通过第六管路回流到换热器。
6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述目标运行模式，控制所述供冷单元和所述流量分配单元进行对应的运作，包括：
当所述目标运行模式为第三模式时，控制自然冷源输出第一冷却液，并控制压缩制冷模块输出第二冷却液，所述第三模式对应的外部环境温度大于或等于第三预设温度值，且小于第二预设温度值；
控制第一水泵、第一单向阀、第一流量控制器、第二水泵、第二单向阀以及第一电磁阀开启；
其中，所述第一冷却液，依次经过所述第一水泵和所述第一单向阀，通过所述第一流量控制器输送至第一热交换器进行换热，并通过第二管路输送至第二热交换器进行换热，以使得对所述电池和所述电力电子设备进行散热冷却，经过所述第一热交换器换热后的冷却液，一部分通过第六管路回流到换热器，另一部分通过所述第一电磁阀回流到所述自然冷源，经过所述第二热交换器换热后的冷却液，通过第三管路回流到所述自然冷源；
所述第二冷却液，依次经过所述第二水泵、所述第二单向阀以及第五管路，并与流经所述第一流量控制器的所述第一冷却液进行汇流后，输送至所述第一热交换器进行换热，以使得对所述电池进行散热冷却，经过换热后的冷却液，一部分通过所述第六管路回流到所述换热器，另一部分通过所述第一电磁阀回流到所述自然冷源。
7.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述目标运行模式，控制所述供冷单元和所述流量分配单元进行对应的运作，包括：
当所述目标运行模式为第四模式时，控制自然冷源输出第一冷却液，所述第四模式对应的外部环境温度小于第三预设温度值；
控制第一水泵、第一单向阀、第一流量控制器、第二水泵、第二单向阀以及第一电磁阀开启；
其中，所述第一冷却液，依次经过所述第一水泵和所述第一单向阀，通过所述第一流量控制器输送至第一热交换器进行换热，并通过第二管路输送至第二热交换器进行换热，以使得对所述电池和所述电力电子设备进行散热冷却，经过所述第二热交换器换热后的冷却液，通过第三管路回流到所述自然冷源，经过所述第一热交换器换热后的冷却液，一部分通过第六管路回流到换热器，另一部分通过所述第一电磁阀回流到所述自然冷源，回流到所述换热器的冷却液经过所述第二水泵、所述第二单向阀以及第五管路，输送至所述第一热交换器进行循环利用。
8.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述目标运行模式，控制所述供冷单元和所述流量分配单元进行对应的运作，包括：
当所述目标运行模式为第五模式时，控制自然冷源以及压缩制冷设备停止运行，并控制加热元件、第二水泵以及第二单向阀开启，所述第五模式对应的外部环境温度小于所述电池对应的允许充放电的温度；
所述加热元件将换热器输出的第三冷却液进行加热，加热后的第三冷却液依次经过所述第二水泵、所述第二单向阀以及第五管路，输送至第一热交换器进行换热，以使得对所述电池进行加热，经过换热后的冷却液通过第六管路回流到所述换热器。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，在所述经过换热后的冷却液通过第六管路回流到所述换热器之后，还包括：
当所述电池的电芯温度大于或等于所述允许充放电的温度，且小于或等于第四预设温度值时，控制第二流量控制器和第二电磁阀开启；
所述加热元件将所述换热器输出的第三冷却液进行加热，加热后的第三冷却液依次经过所述第二水泵和所述第二单向阀，通过所述第五管路输送至所述第一热交换器进行换热，并通过所述第二流量控制器输送至第二热交换器进行换热，以使得对所述电池进行加热，以及对所述电力电子设备进行散热冷却，经过所述第二热交换器换热后的冷却液，通过所述第二电磁阀回流到所述换热器，经过所述第一热交换器换热后的冷却液，通过所述第六管路回流到所述换热器。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，在所述经过换热后的冷却液通过第六管路回流到所述换热器之后，还包括：
当所述电池的电芯温度大于或等于所述允许充放电的温度，且小于或等于第四预设温度值时，控制第二流量控制器和第二电磁阀开启，并控制所述加热元件停止运行；
所述换热器输出的第四冷却液，经过所述第二水泵和所述第二单向阀，通过所述第五管路输送至所述第一热交换器进行换热，并通过所述第二流量控制器输送至第二热交换器进行换热，以使得对所述电池进行加热，以及对所述电力电子设备进行散热冷却，经过所述第二热交换器换热后的冷却液，通过所述第二电磁阀回流到所述换热器，经过所述第一热交换器换热后的冷却液，通过所述第六管路回流到所述换热器，在所述换热器中所述第二热交换器换热后的冷却液对所述第一热交换器换热后的冷却液进行加热，形成所述第四冷却液，以形成通过所述电力电子设备所产生的热量为所述电池加热的余热废热利用循环。
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