CN118367271B - 一种储能液冷系统的控制方法、储能液冷系统及存储介质 - Google Patents

一种储能液冷系统的控制方法、储能液冷系统及存储介质 Download PDF

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Abstract

一种储能液冷系统的控制方法、储能液冷系统及存储介质，控制方法包括以下步骤：在储能液冷系统运行过程中，实时检测每个电池模组的温度，计算电池模组的平均温差；根据电池模组的平均温差，对液冷系统进行调节：＞0时，比较当前时刻的电池模组的平均温差和上一时刻的电池模组的平均温差，如果≥，对液冷系统的供液温度和/或供液流量进行调整，否则液冷系统维持当前的供液温度和供液流量；≤0且＜T回差时，如果≥，则液冷系统维持当前的供液温度和供液流量；反之对液冷系统的供液温度和/或供液流量进行调整；≤0且＞T回差时，关停液冷系统。

Description

一种储能液冷系统的控制方法、储能液冷系统及存储介质
技术领域
本发明属于储能液冷系统技术领域，具体涉及一种储能液冷系统的控制方法、储能液冷系统及存储介质。
背景技术
储能系统的主要部件为电池模组（Pack）。电池模组的发热量大，为了保证电池模组的正常工作，需要对其进行冷却散热。过去电池模组主要采用风冷系统进行散热。相比于风冷系统，液冷系统具有冷却效果更好、温度更均匀的特点，因此在储能领域液冷系统逐渐得到越来越多的应用。液冷系统一般以电池温度作为控制目标，电池温度高时启动液冷系统制冷散热，电池温度低时则关闭液冷系统。但这种运行方式控制逻辑比较简单，无法反应电池系统运行时的热负荷变化情况，不能根据电池系统的热负荷变化趋势实时调整液冷系统的运行策略，导致电池温度的调节会出现响应慢或过调节的情况，影响电储能系统的整体效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以较为精确调节温度的储能液冷系统的控制方法、储能液冷系统及存储介质。
为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：
一种储能液冷系统的控制方法，在储能液冷系统运行过程中，
持续实时检测每个电池模组的温度，计算电池模组的平均温差；
根据电池模组的平均温差，对液冷系统进行调节，调节方法如下：
a．电池模组的平均温差＞0时，比较当前时刻的电池模组的平均温差和上一时刻的电池模组的平均温差，如果≥，则对液冷系统的 供液温度和/或供液流量进行调整；如果，则液冷系统维持当前的供液温度 和供液流量；
b．电池模组的平均温差≤0且＜T回差时，T回差为预设的液冷系统回 差值，比较当前时刻的电池模组的平均温差和上一时刻的电池模组的平均温差，如果≥，则液冷系统维持当前的供液温度和供液流量；如果，则对液冷系统的供液温度和/或供液流量进行调整；
c．电池模组的平均温差≤0且＞T回差时，则关停液冷系统。
如上所述的储能液冷系统的控制方法，可选的，电池模组的平均温差，Ti为第i个电池模组的实时温度，n为电池模组的数量，T设为电池 模组处于最佳运行状态时的目标温度。
如上所述的储能液冷系统的控制方法，可选的，对液冷系统进行调节时，根据电池模组的总负荷比来调节液冷系统的供液温度：
液冷系统的供液温度，式中的为电池模组的 总负荷比，W为电池模组处于最佳运行温度时的液冷系统换热量，Qm为液冷系统的额定供液 流量，C为液冷系统所用冷却液的比热，k为热贯流率，A为电池模组与液冷系统的总换热面 积。
如上所述的储能液冷系统的控制方法，可选的，对液冷系统进行调节时，根据电池模组的总负荷比来调节液冷系统的供液流量：
液冷系统的供液流量。
如上所述的储能液冷系统的控制方法，可选的，电池模组的总负荷比，，Tfull为液冷系统满负荷运行时电池模组保持稳定且不下降的最高 温度。
如上所述的储能液冷系统的控制方法，可选的，当＜0.4时，将液冷系统的供液 流量qm调节为0.4Qm。
如上所述的储能液冷系统的控制方法，可选的，电池模组处于最佳运行温度时的 液冷系统换热量，t额定为液冷系统的额定供液温 度。
如上所述的储能液冷系统的控制方法，可选的，在液冷系统的启动阶段，执行以下步骤：
实时检测每个电池模组的温度，计算启动阶段电池模组的平均温差；
判断启动阶段电池模组的平均温差是否大于0，如果≤0，则不启动 制冷机组的压缩机和冷凝风机，变频输液泵按初始转速运行；如果＞0，则根据电池 模组的总负荷比计算液冷系统的供液温度t供和供液流量qm，根据计算得到的液冷系统的供 液温度和/或供液流量控制制冷机组运行，进入运行阶段。
本发明还提供了一种储能液冷系统，包括：制冷机组，所述制冷机组向所述电池模组输出冷却液，所述电池模组和冷却液进行热交换；所述储能液冷系统采用前述控制方法进行控制。
本发明还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行前述的控制方法的步骤。
由以上技术方案可知，本发明在液冷系统运行过程中，实时检测电池模组的温度，根据电池模组的平均温差计算电池模组的热负荷，并预测运行负荷变化趋势，根据计算所得热负荷及变化趋势确定相应的运行策略，不断调节液冷系统输出，实现液冷系统的负荷调节及控制，达到对电池温度的快速较为精准控制的效果，解决了现有液冷系统调节不及时、不准确的问题，有利于提高电储能系统的整体效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例储能系统的原理图；
图2为本发明实施例控制方法的流程图；
图3为本发明又一种实施方式的控制方法的流程图；
图4为本发明实施例储能液冷系统控制装置的模块框图。
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的附图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。需要说明的是，附图采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量；术语“正”、“反”、“底”、“上”、“下”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。
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“相连”、“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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。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。
如图1所示，本实施例的储能液冷系统包括制冷机组100和变频输液泵200。制冷机组100向外输出冷却液，冷却液用于和电池簇300处的电池模组进行换热，从而实现电池模组的冷却降温。电池模组的换热可以通过换热器实现，如冷却液输送至换热器，通过换热器和电池模组换热，或是直接将电池模组浸没于冷却液中，电池模组直接和冷却液换热。制冷机组100包括通过连接管道相连压缩机101、冷凝器102和蒸发器103，在冷凝器102和蒸发器103之间的连接管道上设置有电子膨胀阀104。本实施例的冷凝器102为风冷冷凝器，蒸发器103为板式蒸发器。
电池簇300为储能介质，电池簇300包括多个电池模组（PACK1、PACK2、……、PACKn），每个电池模组均设置有用于实时检测温度的温度传感器（未图示）。制冷机组100通过液冷输出管路a将低温冷却液输出至电池模组处，和电池模组进行热交换后的冷却液经液冷回流管路b流回制冷机组100。变频输液泵200设置于液冷输出管路a上，用于为储能液冷系统中的冷却液提供动力。
针对现有储能液冷系统对电池模组进行温度调节时会出现响应慢或过调节的情况，本发明通过实时检测各电池模组的温度，并基于实时检测的温度计算电池模组运行时的热负荷，并对热负荷的变化趋势进行预测，从而根据热负荷及其变化趋势不断调节液冷系统的输出，如调节液冷系统的供液温度和/或供液流量，从而实现对电池模组温度的快速、精准控制。
下面结合图2，对本实施例的储能液冷系统的控制方法进行说明。如图2所示，在对储能系统的电池模组进行温度控制时，本实施例方法如下：在储能液冷系统运行过程中，
S1、持续实时检测每个电池模组的温度，计算电池模组的平均温差；
电池模组的平均温差，Ti为第i个电池模组的实时温度，n 为电池模组的数量，T设为电池模组处于最佳运行状态时的目标温度，T设为经验值，可在实际 应用中根据电池模组的运行情况进行总结，也可以为实验值，通过实验的方式模拟电池模 组的运行情况进行总结；一般电芯温度处于20～40℃时，电池的充放电效率高、容量损失 小、寿命长，因此可以以20～40℃作为电池模组的目标温度，30℃附近为最佳，如T设可为25 ～35℃；
S2、根据电池模组的平均温差，对液冷系统进行调节，调节方法如下：
a．电池模组的平均温差＞0时，说明电池模组的温度未达到目标温度，此时 进一步比较当前时刻的电池模组的平均温差和上一时刻的电池模组的平均温差，如果≥，说明电池模组的温差未减小，当前液冷系统无法有效降低电 池温度，则对液冷系统的供液温度和/或供液流量进行调整；如果，说明温 差在减小，电池模组温度在持续下降，当前液冷系统已经可以对电池模组有效降温，则液冷 系统维持当前的供液温度和供液流量；
b．电池模组的平均温差≤0且＜T回差时，说明电池模组的温度已达 到目标温度附近，此时进一步比较当前时刻的电池模组的平均温差和上一时刻的电 池模组的平均温差，如果≥，则液冷系统维持当前的供液温度和供液 流量，如果，说明温度在持续下降，有温度过低的趋势，需对液冷系统的供 液温度和/或供液流量进行调整，降低液冷系统的输出；为平均温差的绝对 值，T回差为预设的液冷系统回差值，T回差同样为经验值或实验值；
c．电池模组的平均温差≤0且＞T回差时，则关停液冷系统。
步骤S2不管执行的是子步骤a、b或c，最后均返回步骤S1，即在运行过程中，持续实时检测每个电池模组的温度，在储能液冷系统运行过程中始终监测电池模组的温度，并根据温度的变化情况调节液冷系统的输出，形成闭环控制。子步骤a、b中，确定液冷系统的供液温度、供液流量后，通过控制制冷机组的压缩机、变频输液泵、冷凝风机等部件来对液冷系统的供液温度和供液流量进行调节，使液冷系统按所确定的供液温度及供液流量运行。
具体的，本实施例在对液冷系统进行调节时，根据电池模组的总负荷比同时调节液冷系统的供液温度t供和供液流量qm。其中，
液冷系统的供液温度，式中的为电池模组的 总负荷比，W为电池模组处于最佳运行温度时的液冷系统换热量，Qm为液冷系统的额定供液 流量，C为液冷系统所用冷却液的比热，k为热贯流率，A为电池模组与液冷系统的总换热面 积。电池模组的最佳运行温度可为20～40℃，优选将电池模组运行时的温度控制在30℃附 近。。
液冷系统的供液流量。
电池模组的总负荷比，，Tfull为液冷系统满负荷 运行时电池模组保持稳定且不下降的最高温度，Tfull同样为经验值或实验值。
可选地，为了保证对电池模组进行最低限度的有效降温，在对液冷系统的供液流 量进行调节时，当基于电池模组的总负荷比计算得到的供液流量qm＜0.4Qm时，即＜0.4 时，仍将液冷系统的供液流量qm调节为0.4Qm。
更具体的，电池模组处于最佳运行温度时的液冷系统换热量，t额定为液冷系统的额定供液温度。
作为本发明一种优选的实施方式，不仅在液冷系统运行阶段通过实时检测电池模组的温度，基于电池模组的平均温差调节液冷系统的供液温度和供液流量，在液冷系统的启动阶段（仅变频输液泵启动，压缩机、冷凝风机等尚未启动），也采用相同的方法来控制液冷系统的启动。如图3所示，本实施例的控制方法在液冷系统启动阶段，执行以下步骤：
S01、实时检测每个电池模组的温度，计算启动阶段电池模组的平均温差；的计算公式和的计算公式相同，同样等于；
S02、判断启动阶段电池模组的平均温差是否大于0，如果≤0，则不 启动制冷机组的压缩机和冷凝风机，变频输液泵按初始转速运行；如果＞0，则根据 电池模组的总负荷比，计算液冷系统的供液温度t供和供液流量qm，确定液冷系统 的供液温度和供液流量后，控制制冷机组的压缩机、变频输液泵、冷凝风机等部件按所确定 的供液温度及供液流量运行。液冷系统启动完成后，进入运行阶段，依序执行步骤S1、S2，即 在液冷系统运行过程中，持续实时检测每个电池模组的温度，并根据温度的变化情况调节 液冷系统的输出。
本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质可以存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如上述图2和图3所示实施例的方法步骤。处理器设置于储能液冷系统的控制装置中，如图4所示，储能液冷系统的控制装置包括处理器401，网络接口402，用户接口403，存储器404，通信总线405。
其中，通信总线405用于实现这些组件之间的连接通信。
其中，用户接口403可以包括显示屏（Display）、摄像头（Camera），可选用户接口403还可以包括标准的有线接口、无线接口。
其中，网络接口402可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI-FI接口）。
其中，存储器404可以包括随机存储器（Random Access Memory，RAM），也可以包括只读存储器（Read-Only Memory）。可选的，该存储器404包括非瞬时性计算机可读介质（non-transitory computer-readable storage medium）。存储器404可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器404可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令（比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等）、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及到的数据等。存储器404可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器401的存储装置。如图4所示，作为一种计算机存储介质的存储器404中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及应用程序。
其中，处理器401可以包括一个或者多个处理核心。处理器401利用各种接口和线路连接整个控制单元内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器404内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器404内的数据，执行控制单元的各种功能和处理数据。可选的，处理器401可以采用数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）、可编程逻辑阵列（ProgrammableLogic Array，PLA）中的至少一种硬件形式来实现。处理器401可集成中央处理器（CentralProcessing Unit，CPU）、图像处理器（Graphics Processing Unit，GPU）和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器401中，而是单独通过一块芯片进行实现。处理器401的具体执行过程可以参见图2、图3所示实施例的具体说明，在此不进行赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (9)

1.一种储能液冷系统的控制方法，其特征在于：在储能液冷系统运行过程中，
持续实时检测每个电池模组的温度，计算电池模组的平均温差 ；
根据电池模组的平均温差，对液冷系统进行调节，调节方法如下：
a．电池模组的平均温差＞0时，比较当前时刻的电池模组的平均温差和上一时刻的电池模组的平均温差，如果≥，则对液冷系统的供液温度和/或供液流量进行调整；如果，则液冷系统维持当前的供液温度和供液流量；
b．电池模组的平均温差≤0且＜T回差时，T回差为预设的液冷系统回差值，比较当前时刻的电池模组的平均温差和上一时刻的电池模组的平均温差，如果≥，则液冷系统维持当前的供液温度和供液流量；如果，则对液冷系统的供液温度和/或供液流量进行调整；
c．电池模组的平均温差≤0且＞T回差时，则关停液冷系统；
电池模组的平均温差，Ti为第i个电池模组的实时温度，n为电池模组的数量，T设为电池模组处于最佳运行状态时的目标温度。
2.如权利要求1所述的储能液冷系统的控制方法，其特征在于：对液冷系统进行调节时，根据电池模组的总负荷比来调节液冷系统的供液温度：
液冷系统的供液温度，式中的为电池模组的总负荷比，W为电池模组处于最佳运行温度时的液冷系统换热量，Q m 为液冷系统的额定供液流量，C为液冷系统所用冷却液的比热，k为热贯流率，A为电池模组与液冷系统的总换热面积。
3.如权利要求1所述的储能液冷系统的控制方法，其特征在于：对液冷系统进行调节时，根据电池模组的总负荷比来调节液冷系统的供液流量：
液冷系统的供液流量。
4.如权利要求2或3所述的储能液冷系统的控制方法，其特征在于：电池模组的总负荷比，，T full 为液冷系统满负荷运行时电池模组保持稳定且不下降的最高温度。
5.如权利要求3所述的储能液冷系统的控制方法，其特征在于：当＜0.4时，将液冷系统的供液流量q m 调节为0.4Q m 。
6.如权利要求2所述的储能液冷系统的控制方法，其特征在于：电池模组处于最佳运行温度时的液冷系统换热量，t额定为液冷系统的额定供液温度。
7.如权利要求1所述的储能液冷系统的控制方法，其特征在于：在液冷系统的启动阶段，执行以下步骤：
实时检测每个电池模组的温度，计算启动阶段电池模组的平均温差；
判断启动阶段电池模组的平均温差是否大于0，如果≤0，则不启动制冷机组的压缩机和冷凝风机，变频输液泵按初始转速运行；如果＞0，则根据电池模组的总负荷比计算液冷系统的供液温度t供和供液流量qm，根据计算得到的液冷系统的供液温度和/或供液流量控制制冷机组运行，进入运行阶段。
8.储能液冷系统，其特征在于，包括：制冷机组，所述制冷机组向所述电池模组输出冷却液，所述电池模组和冷却液进行热交换；
所述储能液冷系统采用如权利要求1至7任一项所述的控制方法进行控制。
9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1至7任一项所述的控制方法的步骤。
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