CN218513530U - 一种集装箱式储能系统的电池热管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种集装箱式储能系统的电池热管理系统，该集装箱式储能系统的电池热管理系统包括集装箱电气系统、储能控制系统和储能电池系统；集装箱电气系统包括变压器和逆变器单元，变压器经逆变器单元与储能电池系统连接；储能电池系统包括多个电池模组和传感器模组；储能控制系统包括空冷装置、液冷装置和电池管理系统，电池管理系统分别与空冷装置、液冷装置和传感器模组连接。根据本实用新型，能够提高热管理效果。

Description

一种集装箱式储能系统的电池热管理系统

技术领域

本实用新型涉及储能电池热管理技术领域，尤其涉及一种集装箱式储能系统的电池热管理系统。

背景技术

目前储能系统广泛应用于电力系统发电、传输、分配和使用等环节，发挥自身充电与放电优势，解决电力系统供需不平衡、新能源消纳等问题。集装箱式储能系统因安装方便、适应不同场景和设备集成等优势成为了储能系统的优先选择。放置储能电池的预制舱属于系统核心部件，充放电过程中，电池将产生大量的热量，由于预制舱内电池排列较为紧密，间隙较小，导致电池产生的热量无法快速排出，造成热量聚集，运行温差较大等现象。长此以往，会导致电池间内阻和容量出现不一致，严重影响储能电池性能和寿命，造成安全隐患。因此，研究和开发安全高效的电池热管理技术，对储能电池的广泛应用具有重要意义。

在集装箱式储能系统中，器电池模组需要一个舒适的环境温度，电池热管理技术需要满足结构紧凑、安全性好和普适性强的特点。目前现有的电池热管理技术主要包括：空气冷却、液体冷却、相变材料冷却和热管冷却。其中空气冷却简称空冷，是以空气作为冷却介质的一种常见热管理技术，使用空调和风机对储能电池模组进行降温冷却，结构简单。液体冷却简称液冷，是以水等液体介质的热管理技术，具有较高的热容量和换热系数。相变材料冷却是以自身材料相态转换作为电池散热手段，相变材料比热容越大、传热系数越高，冷却效果越好。热管冷却是利用介质在热管吸热端蒸发带走电池热量的一种热管理技术，可任意改变传热面积大小。

目前集装箱式储能系统的电池热管理技术一般将结构简单，成本较低的空冷技术作为首选，但是空冷技术无法满足大容量的储能电池模组，且存在进出口的电池组之间温差很大，散热不均匀的问题；另外液冷技术存在冷却介质易泄漏和经济效益低的问题；相变材料冷却技术价格昂贵，且本身不具备散热功能，需要和其他散热手段配合，从而使得热管冷却技术存在结构复杂和体积庞大的问题。综上，现有的电池热管理技术在热管理效果方面还有待改善。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种集装箱式储能系统的电池热管理系统，主要目的在于提高热管理效果。

为了实现上述目的，本实用新型第一方面实施例的集装箱式储能系统的电池热管理系统，包括集装箱电气系统、储能控制系统和储能电池系统；

所述集装箱电气系统包括变压器和逆变器单元，所述变压器经所述逆变器单元与所述储能电池系统连接；

所述储能电池系统包括多个电池模组和传感器模组；

所述储能控制系统包括空冷装置、液冷装置和电池管理系统，所述电池管理系统分别与所述空冷装置、所述液冷装置和所述传感器模组连接。

根据本实用新型实施例的集装箱式储能系统的电池热管理系统，该电池热管理系统包括集装箱电气系统、储能控制系统和储能电池系统；集装箱电气系统包括变压器和逆变器单元，变压器经逆变器单元与储能电池系统连接；储能电池系统包括多个电池模组和传感器模组；储能控制系统包括空冷装置、液冷装置和电池管理系统，电池管理系统分别与空冷装置、液冷装置和传感器模组连接。在这种情况下，空冷装置和液冷装置混合搭配，优化了热管理效果。

在本实用新型的一个实施例中，所述空冷装置包括空调和风冷管道，所述空调通过风冷管道向所述储能电池系统送风。

在本实用新型的一个实施例中，所述风冷管道侧壁设置有多个管道开口，各管道开口布置在相邻电池模组的间隔处。

在本实用新型的一个实施例中，所述空冷装置还包括设置在相邻管道开口间的风冷管道内壁的第一传感器。

在本实用新型的一个实施例中，所述液冷装置包括第一液冷管道、第二液冷管道，以及连接所述第一液冷管道、所述第二液冷管道的S型弯管，所述S型弯管排列于电池模组的背部。

在本实用新型的一个实施例中，所述液冷装置还包括液冷介质存储罐和液冷管道出口阀，所述液冷介质存储罐与所述第一液冷管道连接，所述液冷管道出口阀设置在第一液冷管道上。

在本实用新型的一个实施例中，所述液冷装置还包括设置在S型弯管内壁的第二传感器。

在本实用新型的一个实施例中，所述液冷装置还包括液冷开关。

在本实用新型的一个实施例中，所述液冷装置还包括液冷泵和液冷管道进口阀，所述液冷泵通过管道与所述液冷介质存储罐连接，所述液冷管道进口阀设置在所述管道上。

在本实用新型的一个实施例中，所述液冷装置还包括弯管进口阀和弯管出口阀，所述弯管进口阀和弯管出口阀分别设置在所述S型弯管的入口和出口处。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，

图1为本实用新型实施例所提供的一种集装箱式储能系统的电池热管理系统的框图；

图2为本实用新型实施例所提供的一种集装箱式储能系统的电池热管理系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所提供的一种储能电池系统间隔布置图；

附图标记说明：

1—集装箱电气系统；2—储能控制系统；3—储能电池系统；1-1—变压器；1-2—低压配电柜；1-3—第一双向逆变器；1-4—第二双向逆变器；1-5—主控柜；2-1—空调；2-2—第一冷却开关；2-3—电池管理系统(BMS)；2-4—第二冷却开关；2-5—液冷泵；2-6—液冷管道进口阀；2-7—液冷介质存储罐；2-8—液冷管道出口阀；2-9—第一弯管进口阀；2-10—第一弯管出口阀；2-11—第一液冷管道传感器；2-12—第二液冷管道传感器；2-13—第三液冷管道传感器；2-14—第四液冷管道传感器；2-15—风冷管道进口阀；2-16—第一风冷管道开口； 2-17—第二风冷管道开口；2-18—第一风冷管道传感器；2-19—第二风冷管道传感器；A—风冷管道；B—第一液冷管道；C—第二液冷管道；D—S型弯管；3-1—第一电池模组；3-2—第二电池模组；3-3—第一电池模组传感器；3-4—第二电池模组传感器。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型实施例相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。还应当理解，本实用新型中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述根据本实用新型实施例的集装箱式储能系统的电池热管理系统。

本实用新型提出一种集装箱式储能系统的电池热管理系统，主要目的在于提高热管理效果，还可以解决现有电池热管理技术中没有兼顾结构简单且热管理效果的问题。本实用新型的集装箱式储能系统的电池热管理系统可以简称为储能电池热管理系统。

图1为本实用新型实施例所提供的一种集装箱式储能系统的电池热管理系统的框图。图 2为本实用新型实施例所提供的一种集装箱式储能系统的电池热管理系统的结构示意图。图 3为本实用新型实施例所提供的一种储能电池系统间隔布置图。

如图1所示，本实用新型实施例提供的集装箱式储能系统的电池热管理系统包括集装箱电气系统1、储能控制系统2和储能电池系统3。集装箱电气系统1与储能控制系统2连接，储能电池系统3分别与集装箱电气系统1、储能控制系统2连接。集装箱式储能系统的电池热管理系统可以布置于集装箱式储能系统预制舱内。

在本实施例中，集装箱电气系统1，用于基于接收的充放电指令控制储能电池系统3进行充放电。集装箱电气系统包括变压器和逆变器单元，变压器经逆变器单元与储能电池系统连接。逆变器单元可以包括多个双向逆变器。

具体地，如图2所示，集装箱电气系统1可以包括变压器1-1、低压配电柜1-2、第一双向逆变器1-3、第二双向逆变器1-4和主控柜1-5。变压器1-1、低压配电柜1-2、第一双向逆变器1-3和第二双向逆变器1-4依次相连。第一双向逆变器1-3和第二双向逆变器1-4受控于主控柜1-5。

变压器1-1用于实现市电(例如10kV或6kV电源电压)与预设电压(例如400V)的转换。

易于理解地，第一双向逆变器1-3和第二双向逆变器1-4为2个双向逆变器，双向逆变器的工作模式包括充电模式和逆变模式。其中，充电模式时，双向逆变器将来自变压器的电能送至储能电池系统，逆变模式时，双向逆变器将来自储能电池系统的电能送至变压器。故第一双向逆变器1-3和第二双向逆变器1-4处于充电模式时，储能电池系统3处于充电状态，第一双向逆变器1-3和第二双向逆变器1-4处于逆变模式时，储能电池系统3处于放电状态。

低压配电柜1-2与储能控制系统2连接，在储能电池系统3处于充电状态时，低压配电柜1-2输出低压交流电，低压配电柜1-2为储能控制系统2提供电能。

主控柜1-5用于接收来自电网或调度中心的充放电指令控制第一双向逆变器1-3和第二双向逆变器1-4的工作模式。

在本实施例中，储能控制系统2包括空冷装置、液冷装置和电池管理系统(BMS)。电池管理系统分别与空冷装置、液冷装置和储能电池系统3的传感器模组连接。

在本实施例中，空冷装置包括空调和风冷管道，空调通过风冷管道向储能电池系统3送风，风冷管道侧壁设置有多个管道开口，各管道开口布置在相邻电池模组的间隔处。

在一些实施例中，如图2和图3所示，空冷装置包括空调2-1和风冷管道A。空冷装置运行时，空调2-1输出的风通过风冷管道A送至储能电池系统3。

在一些实施例中，风冷管道包括布置于储能电池系统3上方的主管道和设置于所有相邻电池模组的间隔处的分支管道(也称风冷出口管道)。主管道用于接收来自空调2-1输出的风(例如等于预设温度的冷风)，主管道中的风流经分支管道的入口时进入分支管道中。以图3所示的一组相邻电池模组为例，风冷管道A包括主管道A1和设置于相邻电池模组的间隔处的分支管道A2。

在一些实施例中，如图2所示，空冷装置还包括第一冷却开关2-2。第一冷却开关2-2 闭合时空冷装置工作，第一冷却开关2-2断开时空冷装置停止工作。第一冷却开关2-2的通断受电池管理系统(BMS)2-3控制。

在一些实施例中，空冷装置还包括分别设置在各分支管道的入口处的风冷管道进口阀。由此，能够确保风冷稳定运行，以及在故障时方便检修。如图3所示，风冷管道进口阀2-15 设置在分支管道A2的入口处，风冷管道进口阀2-15导通时主管道A1的风进入分支管道 A2中。风冷管道进口阀2-15的导通与关断受电池管理系统(BMS)2-3控制。

在一些实施例中，分支管道侧壁设置有多个管道开口。分支管道中的风经管道开口进入相邻电池模组的间隔。基于电池模组中电池数量，可以采用2节电池设置一个管道开口的数量布置，对电池均匀送风。

如图3所示，分支管道A2侧壁设置有多个管道开口。以第一风冷管道开口2-16和第二风冷管道开口2-17为例，第一风冷管道开口2-16和第二风冷管道开口2-17为分支管道侧壁上的2个管道开口，分支管道A2中的风经第一风冷管道开口2-16和第二风冷管道开口2-17 进入相邻的第一电池模组3-1和第二电池模组3-2的间隔。通过第一风冷管道开口2-16的风用于对第一电池模组3-1进行散热，通过第二风冷管道开口2-17的风用于对第二电池模组 3-2进行散热。

在一些实施例中，空冷装置还包括设置在相邻管道开口间的风冷管道内壁的第一传感器，第一传感器的数量可以有多个。第一传感器用于采集风冷管道内气体的流速信息与压力信息等采集信息。第一传感器与储能控制系统2的电池管理系统(BMS)2-3连接。

如图3所示，以2个第一传感器为例，第一风冷管道传感器2-18和第二风冷管道传感器2-19分别用于采集对应位置处的风冷管道内气体的流速信息与压力信息等，并将采集信息送至电池管理系统(BMS)2-3中。

在一些实施例中，储能控制系统2用于获取第一传感器的采集信息以控制空调运行。具体地，电池管理系统(BMS)2-3获取第一传感器的采集信息，基于第一传感器的采集信息对空调2-1和风冷管道进口阀2-15进行控制。

在一些实施例中，液冷装置包括液冷开关。如图2所示，液冷装置包括与电池管理系统 (BMS)2-3连接的第二冷却开关2-4(也称液冷开关)。第二冷却开关2-4的通断受电池管理系统(BMS)2-3控制。第二冷却开关2-4闭合时液冷装置工作，第二冷却开关2-4断开时液冷装置停止工作。

在一些实施例中，液冷装置液冷泵和液冷管道进口阀，液冷泵通过管道与液冷介质存储罐连接，液冷管道进口阀设置在管道上。

在一些实施例中，如图2所示，液冷装置包括依次连接的液冷泵2-5、液冷管道进口阀 2-6、液冷介质存储罐2-7和液冷管道出口阀2-8。液冷泵2-5用于提供设定温度的液体。液冷管道进口阀2-6用于控制液冷泵2-5中的液体进入液冷介质存储罐2-7。液冷介质存储罐 2-7用于存储来自液冷泵2-5的液体。液冷管道出口阀2-8用于控制液冷介质存储罐2-7的液体进入液冷管道。其中，液体可以选择比热容和热导率更大的液体介质。

在本实施例中，液冷管道包括第一液冷管道、第二液冷管道，以及连接第一液冷管道、第二液冷管道的S型弯管，S型弯管排列于电池模组的背部。

其中第一液冷管道与液冷管道出口阀连接，也即液冷介质存储罐与第一液冷管道连接，液冷管道出口阀设置在第一液冷管道上。第二液冷管道与液冷泵的入口连接。每个电池模组的背部均设置有S型弯管。其中各电池模组的每节电池均有液冷管道，增加了换热面积，与传统单管垂直上下模式相比，减少了管道数量与材质损耗，节省成本。

在一些实施例中，如图3所示，以一个电池模组为例，液冷管道包括第一液冷管道B、第二液冷管道C和布置在第一电池模组3-1背部的S型弯管D。来自液冷介质存储罐2-7的液体经第一液冷管道B进入S型弯管D对第一电池模组3-1进行散热后再经第二液冷管道C送回至液冷泵2-5中。

在一些实施例中，液冷装置还包括设置在S型弯管内壁的第二传感器，第二传感器的数量可以有多个。第二传感器用于采集液冷管道内液体的流速信息与压力信息等采集信息。第二传感器与储能控制系统2的电池管理系统(BMS)2-3连接。

如图3所示，以4个第二传感器为例，S型弯管D的内壁上设置有第一液冷管道传感器 2-11、第二液冷管道传感器2-12、第三液冷管道传感器2-13和第四液冷管道传感器2-14。第一液冷管道传感器2-11、第二液冷管道传感器2-12、第三液冷管道传感器2-13和第四液冷管道传感器2-14分别用于采集对应位置处的液冷管道内液体的流速信息与压力信息等，并将采集信息送至电池管理系统(BMS)2-3中。

在一些实施例中，储能控制系统2还用于获取第二传感器的采集信息以控制液冷管道出口阀的状态。具体地，电池管理系统(BMS)2-3获取第二传感器的采集信息，基于第二传感器的采集信息对液冷管道出口阀进行控制。

在一些实施例中，液冷装置还包括设置在S型弯管入口处的弯管进口阀和S型弯管出口处的弯管出口阀。弯管进口阀用于控制第一液冷管道的液体进入S型弯管。弯管出口阀用于控制S型弯管的液体进入第二液冷管道。由此，能够确保液冷稳定运行，以及在故障时方便检修。如图3所示，布置在第一电池模组3-1背部的S型弯管D的入口处设置有第一弯管进口阀2-9，S型弯管D的出口处设置有第一弯管出口阀2-10。

在本实施例中，储能控制系统2用于获取储能电池系统3的温度信息，以确定储能电池系统3是否正常充放电，若正常则利用空冷装置对储能电池系统3进行散热，若异常，则利用空冷装置和液冷装置对储能电池系统3进行散热。

在一些实施例中，储能控制系统2用于获取储能电池系统3的电压信息，结合电压信息和温度信息以确定储能电池系统3是否正常充放电。

在一些实施例中，储能控制系统2还用于若储能电池系统3正常充放电，空冷装置异常，则利用液冷装置对储能电池系统3进行散热。其中，空冷装置异常的原因包括但不限于失电、制冷剂不足，传感器损坏等。电池管理系统(BMS)2-3实时检测空冷装置的状态信号，若状态信号属于故障信号，则关停空冷装置，启用液冷装置。

在一些实施例中，若空冷装置和液冷装置均异常，则需要对储能电池热管理系统进行检修处理。

在本实施例中，储能控制系统2基于储能电池系统3的情况控制液冷开关的通断。具体地，在仅需空冷装置运行时，储能控制系统2控制液冷开关断开，在需要液冷装置运行时，储能控制系统2控制液冷开关闭合。

在一些实施例中，储能电池系统3的情况包括温度信息是否处于正常范围。

在另一些实施例中，储能电池系统3的情况包括温度信息和电压信息是否分别处于正常范围。

在本实施例中，储能电池系统3用于在充电状态时进行电能存储，在放电状态时向储能控制系统2和集装箱电气系统1提供电能。

在本实施例中，储能电池系统3包括多个电池模组。如图3所示，储能电池系统3包括 10个电池模组。其中图3中电池模组的数量仅为示意。

在本实施例中，储能电池系统3还包括多个电池模组传感器(可以简称为传感器模组)。每个电池模组设置有对应的电池模组传感器。如图3所示，储能电池系统3包括10个电池模组传感器。

各电池模组传感器用于采集对应电池模组的温度信息和电压信息。如图3所示以第一电池模组3-1和第二电池模组3-2为例，第一电池模组3-1设置有第一电池模组传感器3-3。第二电池模组3-2设置有第二电池模组传感器3-4。第一电池模组传感器3-3和第二电池模组传感器3-4将采集的第一电池模组3-1和第二电池模组3-2的温度信息和电压信息送至电池管理系统(BMS)2-3进行判断监测。

结合图2和图3，储能电池热管理系统的热管理过程如下：

a、储能电池系统3正常时空冷装置运行过程(即风冷模式运行过程)：

若储能电池热管理系统所在预制舱内环境温度适宜，且储能电池系统3中各电池模组正常充放电，电池管理系统(BMS)2-3获取储能电池系统3中所有电池模组传感器(例如第一电池模组传感器3-3、第二电池模组传感器3-4等)采集的电池模组的温度信息、电压信息，基于电压信息与电压阈值判断电池模组是否出现内部短路等故障情况，若电池温度(即温度信息)、电池电压(电压信息)等相关参数处于正常范围时，关闭液冷装置，断开第二冷却开关2-4，关闭液冷管道进口阀2-6和液冷管道出口阀2-8；

电池管理系统(BMS)2-3启动空冷装置运行，闭合第一冷却开关2-2，空调2-1带电运行，按照设定温度，沿风冷管道A对各电池模组进行均匀散热。参照图3，在第一电池模组3-1和第二电池模组3-2之间进行送风冷却，电池管理系统(BMS)2-3控制打开风冷管道进口阀2-15，通过各管道开口(例如第一风冷管道开口2-16、第二风冷管道开口2-17等)对两侧电池模组进行散热作业；

在进行散热作业过程中，获取第一风冷管道传感器2-18和第二风冷管道传感器2-19的反馈信号(即第一传感器的采集信息)，电池管理系统(BMS)2-3实时监控空气流速与管道压力等信息，在采集信息处于正常范围时，空冷装置正常运行，空冷装置按照电池管理系统(BMS)2-3设定值开展送风作业，在第一传感器的采集信息处于异常范围时，若第一风冷管道传感器2-18和第二风冷管道传感器2-19反馈的空气流速和管道压力信号异常，电池管理系统(BMS)2-3控制断开风冷管道进口阀2-15，第一电池模组3-1和第二电池模组3-2 之间无空气流动，便于对该管道的维修与检查，不影响其他电池模组间隔送风作业，从而确保空冷装置稳定运行。

b、储能电池系统3正常时液冷装置运行过程(即液冷模式运行过程)：

若储能电池热管理系统所在预制舱内环境温度适宜，且储能电池系统3中各电池模组正常充放电，电池管理系统(BMS)2-3获取储能电池系统3中所有电池模组传感器(例如第一电池模组传感器3-3、第二电池模组传感器3-4等)采集的电池模组的温度信息、电压信息，基于电压信息与电压阈值判断电池模组是否出现内部短路等故障情况，若电池温度、电池电压等相关参数处于正常范围，且空调2-1因故障无法工作时，电池管理系统(BMS)2-3启动液冷装置运行，断开第一冷却开关2-2，闭合第二冷却开关2-4，打开液冷管道进口阀2-6和液冷管道出口阀2-8，启动液冷泵2-5将存储于液冷介质存储罐2-7的液冷介质流通起来，按照设定流速，沿第一液冷管道和S型弯管对各电池模组进行均匀散热；

参照图3，以第一电池模组3-1为例，在第一电池模组3-1的电池背部进行液体介质冷却，打开第一弯管进口阀2-9、第一弯管出口阀2-10，液体介质(可简称液体)随S型弯管对电池进行换热作业，根据第一液冷管道传感器2-11、第二液冷管道传感器2-12、第三液冷管道传感器2-13、第四液冷管道传感器2-14的反馈信号(即第二传感器的采集信息)，电池管理系统(BMS)2-3实时监控液体介质流速与管道压力等信息，在第二传感器的采集信息处于正常范围时，液冷装置正常运行，并按照电池管理系统(BMS)2-3设定值开展散热作业，在第二传感器的采集信息处于异常范围时，若第一液冷管道传感器2-11、第二液冷管道传感器2-12、第三液冷管道传感器2-13、第四液冷管道传感器2-14反馈的液体介质流速与管道压力信号异常，电池管理系统(BMS)2-3控制断开第一弯管进口阀2-9、第一弯管出口阀2-10，第一电池模组3-1处的S型弯管无液体介质流动，便于对该管道的维修与检查，不影响其他电池模组液冷装置散热作业，从而确保液冷装置稳定运行。

c、储能电池系统3异常时空冷装置和液冷装置混合冷却过程(即耦合运行过程)：

若储能电池热管理系统所在预制舱内环境温度高于正常运行温度(例如偏差大于5摄氏度)，各电池模组正常充放电，电池管理系统(BMS)2-3获取储能电池系统3中所有电池模组传感器(例如第一电池模组传感器3-3、第二电池模组传感器3-4等)采集的电池模组的温度信息、电压信息，若温度信息(即电池温度)高于正常运行温度(例如偏差大于5摄氏度)，电池管理系统(BMS)2-3启动空冷装置和液冷装置混合运行，闭合第一冷却开关 2-2和第二冷却开关2-4，空调2-1和液冷泵2-5带电运行，打开液冷管道进口阀2-6和液冷管道出口阀2-8，将存储于液冷介质存储罐2-7的液冷介质流通起来，按照设定温度和流速，分别沿风冷管道A和第一液冷管道B对电池模组进行均匀散热；

参照图3，在第一电池模组3-1和第二电池模组3-2之间进行送风冷却，在第一电池模组3-1和第二电池模组3-2电池背部进行液体介质冷却。打开风冷管道进口阀2-15，通过各管道开口(例如第一风冷管道开口2-16、第二风冷管道开口2-17等)对两侧电池模组进行散热作业；以第一电池模组3-1为例，打开第一弯管进口阀2-9、第一弯管出口阀2-10，阀液体介质随S型弯管对电池进行换热作业；

根据第一风冷管道传感器2-18和第二风冷管道传感器2-19的反馈信号，电池管理系统 (BMS)2-3实时监控空气流速与管道压力等信息；根据第一液冷管道传感器2-11、第二液冷管道传感器2-12、第三液冷管道传感器2-13、第四液冷管道传感器2-14的反馈信号，电池管理系统(BMS)2-3实时监控液体介质流速与管道压力等信息，在第一传感器的采集信息处于正常范围时，空冷装置按照电池管理系统(BMS)2-3设定值开展送风作业，在第一传感器的采集信息处于异常范围时，若第一风冷管道传感器2-18和第二风冷管道传感器2-19反馈的空气流速和管道压力信号异常，电池管理系统(BMS)2-3控制断开风冷管道进口阀2-15，第一电池模组3-1和第二电池模组3-2之间无空气流动，便于对该管道的维修与检查，不影响其他电池模组间隔送风作业；在第二传感器的采集信息处于正常范围时，液冷装置正常运行，并按照电池管理系统(BMS)2-3设定值开展散热作业，在第二传感器的采集信息处于异常范围时，若第一液冷管道传感器2-11、第二液冷管道传感器2-12、第三液冷管道传感器2-13、第四液冷管道传感器2-14反馈的液体介质流速与管道压力信号异常，电池管理系统(BMS)2-3控制断开第一弯管进口阀2-9、第一弯管出口阀2-10，第一电池模组3-1 处的S型弯管无液体介质流动，便于对该管道的维修与检查，不影响其他电池模组液冷装置散热作业，从而确保空冷装置和液冷装置混合稳定运行。

本实用新型的实施例提出的集装箱式储能系统的电池热管理系统，电池热管理系统包括集装箱电气系统、储能控制系统和储能电池系统；集装箱电气系统包括变压器和逆变器单元，变压器经逆变器单元与储能电池系统连接；储能电池系统包括多个电池模组和传感器模组；储能控制系统包括空冷装置、液冷装置和电池管理系统，电池管理系统分别与空冷装置、液冷装置和传感器模组连接。在这种情况下，空冷装置和液冷装置混合搭配，优化了热管理效果。另外在空冷装置工作时通过风冷管道向储能电池系统送风，并在相邻电池模组的间隔处的风冷管道侧壁开设管道开口，优化了风冷模式的风冷管道设计，通过风冷管道送风至各电池模组间隔，改善了传统空调吹冷温度不均匀的情况，从而为电池模组提供均匀温度流场，进一步改善了热管理效果，且简化了储能电池热管理系统的结构，解决了现有电池热管理技术中没有兼顾结构简单且热管理效果的问题。另外本实用新型的系统，考虑到单纯液冷管道连接外来液冷介质时，压力、流速都不受控制，容易造成管道泄漏，改善了液冷模式的存储方式，通过液体介质存储罐实现液冷介质的安全存放，通过液冷泵保证了液冷介质的流速、压力稳定可控，并通过液体介质存储罐、液冷泵、进出口阀和传感器，通过传感器实时监控系统运行情况实现对故障管道的精准定位，通过进出口阀门实现对故障管道的关断处理，不影响其他电池模组液冷系统散热作业，避免了液冷模式下泄漏现象，采用S型液冷管道增加电池模组的换热效率；本实用新型的系统改进了空冷与液冷耦合运行方式，参照电池运行温度，制定了日常空冷运行，温度升高后空冷、液冷混合运行的方式，进一步降低了储能系统热管理系统持续稳定运行的整体成本。并达到稳定的电池模组温度场，快速排出电池产生的热量，避免热量聚集和运行温差较大等现象，保护储能电池性能和寿命，减少因电池热失控引起的安全事故的可能性。另外即使针对现阶段电池热管理空气冷却、液体冷却、相变材料冷却和热管冷却，参照本实用新型的系统一样两两组合，但结合的系统结构复杂、材料价格较贵，不具备普适性，整体运行成本较高。

基于上述的实施例提出的集装箱式储能系统的电池热管理系统，本实用新型还提出一种混合冷却方式的储能电池热管理方法。

本实用新型实施例所提供的一种混合冷却方式的储能电池热管理方法，包括以下步骤：

接收充放电指令并控制储能电池系统进行充放电；

在充放电过程中，获取储能电池系统的温度信息；

基于温度信息，确定储能电池系统是否正常充放电；

若正常则利用空冷装置对储能电池系统进行散热，若异常，则利用空冷装置和液冷装置对储能电池系统进行散热。

可选地，还获取储能电池系统的电压信息，结合电压信息和温度信息以确定储能电池系统是否正常充放电。

可选地，在空冷装置和/或液冷装置工作时，采集对应的管道内的流速信息与压力信息，基于流速信息与压力信息控制空冷装置和液冷装置的运行。

可选地，若储能电池系统3正常充放电，空冷装置异常，则利用液冷装置对储能电池系统3进行散热。

需要说明的是，前述对集装箱式储能系统的电池热管理系统实施例的解释说明也适用于该实施例的混合冷却方式的储能电池热管理方法，此处不再赘述。

本实用新型的实施例提出的混合冷却方式的储能电池热管理方法，接收充放电指令并控制储能电池系统进行充放电；在充放电过程中，获取储能电池系统的温度信息；基于温度信息，确定储能电池系统是否正常充放电；若正常则利用空冷装置对储能电池系统进行散热，若异常，则利用空冷装置和液冷装置对储能电池系统进行散热。在这种情况下，空冷装置和液冷装置混合搭配，优化了热管理效果，另外在空冷装置工作时通过风冷管道向储能电池系统送风，并在相邻电池模组的间隔处的风冷管道侧壁开设管道开口，优化了风冷模式的风冷管道设计，通过风冷管道送风至各电池模组间隔，改善了传统空调吹冷温度不均匀的情况，从而为电池模组提供均匀温度流场，进一步改善了热管理效果，且简化了储能电池热管理系统的结构，解决了现有电池热管理技术中没有兼顾结构简单且热管理效果的问题。另外本实用新型的系统，考虑到单纯液冷管道连接外来液冷介质时，压力、流速都不受控制，容易造成管道泄漏，改善了液冷模式的存储方式，通过液体介质存储罐实现液冷介质的安全存放，通过液冷泵保证了液冷介质的流速、压力稳定可控，并通过液体介质存储罐、液冷泵、进出口阀和传感器，通过传感器实时监控系统运行情况实现对故障管道的精准定位，通过进出口阀门实现对故障管道的关断处理，不影响其他电池模组液冷系统散热作业，避免了液冷模式下泄漏现象，采用S型液冷管道增加电池模组的换热效率；本实用新型的系统改进了空冷与液冷耦合运行方式，参照电池运行温度，制定了日常空冷运行，温度升高后空冷、液冷混合运行的方式，进一步降低了储能系统热管理系统持续稳定运行的整体成本。并达到稳定的电池模组温度场，快速排出电池产生的热量，避免热量聚集和运行温差较大等现象，保护储能电池性能和寿命，减少因电池热失控引起的安全事故的可能性。

应该理解，本实用新型所示的部件、部件的连接和关系、以及部件的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本实用新型中描述的和/或者要求的本实用新型的实现。可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型公开的技术方案所期望的结果，本实用新型在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集装箱式储能系统的电池热管理系统，其特征在于，包括集装箱电气系统、储能控制系统和储能电池系统；

所述集装箱电气系统包括变压器和逆变器单元，所述变压器经所述逆变器单元与所述储能电池系统连接；

所述储能电池系统包括多个电池模组和传感器模组；

所述储能控制系统包括空冷装置、液冷装置和电池管理系统，所述电池管理系统分别与所述空冷装置、所述液冷装置和所述传感器模组连接。

2.根据权利要求1所述的集装箱式储能系统的电池热管理系统，其特征在于，所述空冷装置包括空调和风冷管道，所述空调通过风冷管道向所述储能电池系统送风。

3.根据权利要求2所述的集装箱式储能系统的电池热管理系统，其特征在于，所述风冷管道侧壁设置有多个管道开口，各管道开口布置在相邻电池模组的间隔处。

4.根据权利要求3所述的集装箱式储能系统的电池热管理系统，其特征在于，所述空冷装置还包括设置在相邻管道开口间的风冷管道内壁的第一传感器。

5.根据权利要求1所述的集装箱式储能系统的电池热管理系统，其特征在于，所述液冷装置包括第一液冷管道、第二液冷管道，以及连接所述第一液冷管道、所述第二液冷管道的S型弯管，所述S型弯管排列于电池模组的背部。

6.根据权利要求5所述的集装箱式储能系统的电池热管理系统，其特征在于，所述液冷装置还包括液冷介质存储罐和液冷管道出口阀，所述液冷介质存储罐与所述第一液冷管道连接，所述液冷管道出口阀设置在第一液冷管道上。

7.根据权利要求5所述的集装箱式储能系统的电池热管理系统，其特征在于，所述液冷装置还包括设置在S型弯管内壁的第二传感器。

8.根据权利要求5所述的集装箱式储能系统的电池热管理系统，其特征在于，所述液冷装置还包括液冷开关。

9.根据权利要求6所述的集装箱式储能系统的电池热管理系统，其特征在于，所述液冷装置还包括液冷泵和液冷管道进口阀，所述液冷泵通过管道与所述液冷介质存储罐连接，所述液冷管道进口阀设置在所述管道上。

10.根据权利要求5所述的集装箱式储能系统的电池热管理系统，其特征在于，所述液冷装置还包括弯管进口阀和弯管出口阀，所述弯管进口阀和弯管出口阀分别设置在所述S型弯管的入口和出口处。

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