CN219696549U - 一种新型风电储能电池的热管理机组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种新型风电储能电池的热管理机组，本实用新型属于风电储能电池领域，储能电池包上设置用于给储能电池降温的电池包冷却板，电池包冷却板上设置出口和入口；新型风电储能电池的热管理机组包括冷却水机组和制冷机组，电池包冷却板连接冷却水机组，冷却水机组与制冷机组之间设置板式换热器；板式换热器包括相互交错排布的第一介质板片和第二介质板片；本实用新型旨在提出一种新型风电储能电池的热管理机组，以适用于风电储能电池的热管理，根据储能电池的温度和外部环境温度，提供多种工作模式，起到节能减排的目的。
Description
技术领域
本实用新型属于风电储能电池领域，尤其是涉及一种新型风电储能电池的热管理机组。
背景技术
随着储能系统的大力发展，电化学储能系统的电池热管理技术越来越重要。
目前，多数储能电池热管理系统还是采用传统的风冷技术。风冷技术适应于小功率储能系统，但随着功率越来越大，若继续采用风冷技术，给同等功率的电池组散热，风冷系统占地面积比液冷系统大的多，而且风冷系统中电池组温度的精准控制性差、散热不均匀。部分新型储能电池热管理系统采用了液冷系统。液冷系统适应于大功率储能系统，虽然部分新型储能电池热管理系统采用了液冷系统，但目前的技术基本都是单一工作模式，不能起到节能减排的目的。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种新型风电储能电池的热管理机组，以适用于风电储能电池的热管理，根据储能电池的温度和外部环境温度，提供多种工作模式，起到节能减排的目的。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种新型风电储能电池的热管理机组，储能电池包上设置用于给储能电池降温的电池包冷却板，电池包冷却板上设置出口和入口；包括冷却水机组和制冷机组，所述电池包冷却板连接冷却水机组，所述冷却水机组与制冷机组之间设置板式换热器；所述板式换热器包括相互交错排布的第一介质板片和第二介质板片；
所述冷却水机组包括水泵、第一电子三通阀、第二电子三通阀、加热器和散热器；电池包冷却板的出口通过管路经水泵、经第一电子三通阀、经第二电子三通阀、经加热器连通电池包冷却板的入口，构成一加热器回路；电池包冷却板的出口通过管路经水泵、经第一电子三通阀、经第二电子三通阀、经散热器连通电池包冷却板的入口，构成一散热器回路；电池包冷却板的出口通过管路经水泵、经第一电子三通阀、经所述板式换热器的第一介质板片连通电池包冷却板的入口，构成一板换回路；
所述制冷机组包括第三电子三通阀、压缩机、储液罐和冷凝器，所述第二介质板片的板片出口通过管路经第三电子三通阀、经压缩机、经储液罐、经冷凝器连通第二板片的板片入口构成一制冷回路。
进一步的，所述板式换热器的第二介质板片的板片出口通过管路经第三电子三通阀、经冷凝器连通所述第二介质板片的板片入口构成一冷凝器回路。
进一步的，所述电池包冷却板的出口通过管A连接第一电子三通阀的一入路，第一电子三通阀的一出路通过管B连所述第一介质板片，其另一出路连接第二电子三通阀的一入路，第二电子三通阀的一出路通过管C连接所述散热器，其另一出路通过管D连接所述加热器。
进一步的，所述第二介质板片通过管E连接第三电子三通阀的一入路，第三电子三通阀的一出路通过管F连接所述压缩机。
进一步的，所述第三电子三通阀的另一出路通过管G连接所述冷凝器。
进一步的，所述加热器回路、散热器回路和板换回路中设置冷却液。
进一步的，所述制冷回路中设置冷媒。
进一步的，所述水泵与电池包冷却板之间的管路上设置有膨胀罐。
进一步的，所述冷凝器与板式换热器之间设置电子膨胀阀。
进一步的，还包括电源、温度传感器、控制面板和PLC控制器，电源为所述新型风电储能电池的热管理机组供电，PLC控制器的信号输入端连接控制面板和温度传感器，温度传感器设置于储能电池包用于采集储能电池包温度，PLC控制的信号输出端分别连接所述水泵、第一电子三通阀、第二电子三通阀、第三电子三通阀、加热器、散热器、压缩机和冷凝器。
相对于现有技术，本实用新型所述的一种新型风电储能电池的热管理机组具有以下优势：
本实用新型通过所述的冷却水机组和制冷机组，以及在所述冷却水机组与制冷机组之间设置的板式换热器；支持多种工作模式，提供压缩制冷模式、热管制冷模式、自循环冷却模式和制热模式，起到节能减排的目的。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例所述的热管理机组整体结构示意图；
图2为本实用新型实施例所述的热管理机组管路结构示意图；
图3为本实用新型实施例所述的热管理机组的架构图；
图4为本实用新型实施例启动所述的压缩制冷模式的状态图；
图5为本实用新型实施例启动所述的热管制冷模式的状态图；
图6为本实用新型实施例启动所述的自循环冷却模式的状态图；
图7为本实用新型实施例启动所述的制热模式的状态图。
附图标记说明：
1-电池包冷却板；2-膨胀罐；3-水泵；4-第一电子三通阀；5-第二电子三通阀；6-加热器；7-散热器；8-板式换热器；9-第三电子三通阀；10-压缩机；11-储液罐；12-冷凝器；13-电子膨胀阀；100-冷却水机组；200-制冷机组。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
如图1所示，一种新型风电储能电池的热管理机组，储能电池包上设置用于给储能电池降温的电池包冷却板1，电池包冷却板1上设置出口和入口；包括冷却水机组100和制冷机组200，所述电池包冷却板1连接冷却水机组100，所述冷却水机组100与制冷机组200之间设置板式换热器8；所述板式换热器8包括相互交错排布的第一介质板片和第二介质板片；所述冷却水机组100包括水泵3、第一电子三通阀4、第二电子三通阀5、加热器6和散热器7；电池包冷却板1的出口通过管路经水泵3、经第一电子三通阀4、经第二电子三通阀5、经加热器6连通电池包冷却板1的入口，构成一加热器回路；电池包冷却板1的出口通过管路经水泵3、经第一电子三通阀4、经第二电子三通阀5、经散热器7连通电池包冷却板的入口，构成一散热器回路；电池包冷却板1的出口通过管路经水泵3、经第一电子三通阀4、经所述板式换热器8的第一介质板片连通电池包冷却板1的入口，构成一板换回路； 所述制冷机组200包括第三电子三通阀9、压缩机10、储液罐11和冷凝器12，所述板式换热器8的第二介质板片的板片出口通过管路经第三电子三通阀9、经压缩机10、经储液罐11、经冷凝器12连通所述板式换热器8第二板片的板片入口构成一制冷回路。所述加热器回路、散热器回路和板换回路中设置冷却液。所述制冷回路中设置冷媒。
需要进一步说明的是，板换是一种利用板式换热器进行热交换的工艺过程。板式换热器由一系列板片组成，中间由密封垫片隔开，两种流体分别在从第一介质板片和第二介质板片中通过，热量从一个流体向另一个流体传递。冷媒俗称雪种，在冷冻空调系统中用以传递热能，产生冷冻效果的工作流体。
如图2所示，所述板式换热器8的第二介质板片的板片出口通过管路经第三电子三通阀9、经冷凝器12连通所述第二介质板片的板片入口构成一冷凝器回路。
如图2所示，所述电池包冷却板1的出口通过管A连接第一电子三通阀4的一入路，第一电子三通阀4的一出路通过管B连所述第一介质板片，其另一出路连接第二电子三通阀5的一入路，第二电子三通阀5的一出路通过管C连接所述散热器7，其另一出路通过管D连接所述加热器6。
如图2所示，所述板式换热器8的第二介质板片通过管E连接第三电子三通阀9的一入路，第三电子三通阀9的一出路通过管F连接所述压缩机10。所述第三电子三通阀9的另一出路通过管G连接所述冷凝器12。
如图1、图2所示，所述水泵3与电池包冷却板1之间的管路上设置有膨胀罐2。所述冷凝器12与板式换热器8之间设置电子膨胀阀13。
一种新型风电储能电池的热管理机组，新型风电储能电池的热管理机组能够实现以下功能：1、压缩制冷模式，适用于储能电池包处于超高温时，导通所述板换回路和制冷回路，启动水泵和压缩机，通过压缩机、板式换热器进行热交换，实现快速降温。2、热管制冷模式，适用于储能电池包处于中高温时，导通所述板换回路和冷凝器回路，启动水泵和冷凝器，关闭压缩机，通过冷凝器、板式换热器进行热交换，实现中速降温。3、自循环冷却模式，适用于储能电池包处于中高温并且外界环境温度低时，导通所述散热器回路，开启水泵和散热器，关闭压缩机和冷凝器，仅通过散热器降温，可以到达节能的目的。4、制热模式，适用于储能电池包处于低温时，导通所述加热器回路，开启水泵和加热器，利用加热器进行升温；并且通过设置第一电子三通阀和第二电子三通阀，可实现冷却液局部循环、快速加热，避免热量流入散热器、中间板换，导致热量损失，从而起到节能降耗的目的。一种新型风电储能电池的热管理机组，通过采取上述不同的热管理模式，能够达到节能减排的目的。
需要进一步说明的是：当储能电池温度过低时，会影响电池充放电的功能、影响电池寿命，需要加热。一种新型风电储能电池的热管理机组，通过所述制热模式，当储能电池温度过低时，对储能电池温度进行升温，有利于延长储能电池的使用寿命。
如图3所示，还包括电源、温度传感器、控制面板和PLC控制器，电源为所述新型风电储能电池的热管理机组供电，PLC控制器的信号输入端连接控制面板和温度传感器，温度传感器设置于储能电池包用于采集储能电池包温度，PLC控制器的信号输出端分别连接所述水泵、第一电子三通阀、第二电子三通阀、第三电子三通阀、加热器、散热器、压缩机和冷凝器。
PLC控制器获取温度传感器采集的温度数据，根据预先设定的第一温度值、第二温度值、第三温度值和第四温度值，分别选择启动上述的压缩制冷模式、热管制冷模式、自循环冷却模式和制热模式，对储能电池进行高效热管理，实现自动控制，有利于实现节能减排。
如图4所示，为本实用新型实施例启动所述的压缩制冷模式的状态图；启动水泵，储能电池包冷却板经水泵、第一电子三通阀经板式换热器回到储能电池包冷却板；启动压缩机，板式换热器经第三电子三通阀、经压缩机、经储液罐、经冷凝器、经电子膨胀阀回到板式换热器。其中，启动水泵，提供一定的冷却液流量流经电池包，启动压缩机，制冷剂依次经过储液罐、冷凝器、电子膨胀阀、中间板换、第三电子三通阀，完成一次压缩制冷模式，通过中间板换将冷却液的热量带走。
如图5所示，为本实用新型实施例启动所述的热管制冷模式的状态图；启动水泵，储能电池包冷却板经水泵、第一电子三通阀经板式换热器回到储能电池包冷却板；板式换热器经第三电子三通阀、经冷凝器、经电子膨胀阀回到板式换热器。其中，启动水泵，提供一定的冷却液流量流经电池包，压缩机不启动，制冷剂通过自身相变，依次经过冷凝器、中间板换、第三电子三通阀，完成相变制冷模式，通过中间板换将冷却液的热量带走。热管制冷模式中压缩机不启动，可以达到节能的目的。
如图6所示，为本实用新型实施例启动所述的自循环冷却模式的状态图；启动水泵，储能电池包冷却板经水泵、第一电子三通阀、第二电子三通阀经散热器回到储能电池包冷却板。其中，水泵启动，提供一定的冷却液流量流经电池包，将热量带走，通过第一电子三通阀、第二电子三通阀、散热器进行降温，降低温度后的冷却液再次进入电池包进行热传递，依次循环，来确保电池包的温度要求。自循环冷却模式中压缩机不启动，可以达到节能的目的。
如图7所示，为本实用新型实施例启动所述的制热模式的状态图。启动水泵，储能电池包冷却板经水泵、第一电子三通阀、第二电子三通阀、经加热器回到储能电池包冷却板。其中，当储能电池温度很低时，会影响电池充放电的功能、影响电池寿命，需要加热。水泵启动，提供一定的冷却液流量流经第一电子三通阀、第二电子三通阀、加热器进行加热，升温后的冷却液进入电池包，依次循环，来确保储能电池包的温度要求。通过设置第一电子三通阀、第二电子三通阀，可实现冷却液局部循环、快速加热，避免热量流量自冷却散热器、中间板换，导致热量损失，从而起到节能降耗的目的。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新型风电储能电池的热管理机组，储能电池包上设置用于给储能电池降温的电池包冷却板，电池包冷却板上设置出口和入口；其特征在于：包括冷却水机组和制冷机组，所述电池包冷却板连接冷却水机组，所述冷却水机组与制冷机组之间设置板式换热器；所述板式换热器包括相互交错排布的第一介质板片和第二介质板片；
所述冷却水机组包括水泵、第一电子三通阀、第二电子三通阀、加热器和散热器；电池包冷却板的出口通过管路经水泵、经第一电子三通阀、经第二电子三通阀、经加热器连通电池包冷却板的入口，构成一加热器回路；电池包冷却板的出口通过管路经水泵、经第一电子三通阀、经第二电子三通阀、经散热器连通电池包冷却板的入口，构成一散热器回路；电池包冷却板的出口通过管路经水泵、经第一电子三通阀、经所述板式换热器的第一介质板片连通电池包冷却板的入口，构成一板换回路；
所述制冷机组包括第三电子三通阀、压缩机、储液罐和冷凝器，所述第二介质板片的板片出口通过管路经第三电子三通阀、经压缩机、经储液罐、经冷凝器连通第二板片的板片入口构成一制冷回路。
2.根据权利要求1所述的新型风电储能电池的热管理机组，其特征在于：所述板式换热器的第二介质板片的板片出口通过管路经第三电子三通阀、经冷凝器连通所述第二介质板片的板片入口构成一冷凝器回路。
3.根据权利要求1所述的新型风电储能电池的热管理机组，其特征在于：所述电池包冷却板的出口通过管A连接第一电子三通阀的一入路，第一电子三通阀的一出路通过管B连所述第一介质板片，其另一出路连接第二电子三通阀的一入路，第二电子三通阀的一出路通过管C连接所述散热器，其另一出路通过管D连接所述加热器。
4.根据权利要求1所述的新型风电储能电池的热管理机组，其特征在于：所述第二介质板片通过管E连接第三电子三通阀的一入路，第三电子三通阀的一出路通过管F连接所述压缩机。
5.根据权利要求1所述的新型风电储能电池的热管理机组，其特征在于：所述第三电子三通阀的另一出路通过管G连接所述冷凝器。
6.根据权利要求1所述的新型风电储能电池的热管理机组，其特征在于：所述加热器回路、散热器回路和板换回路中设置冷却液。
7.根据权利要求1所述的新型风电储能电池的热管理机组，其特征在于：所述制冷回路中设置冷媒。
8.根据权利要求1所述的新型风电储能电池的热管理机组，其特征在于：所述水泵与电池包冷却板之间的管路上设置有膨胀罐。
9.根据权利要求1所述的新型风电储能电池的热管理机组，其特征在于：所述冷凝器与板式换热器之间设置电子膨胀阀。
10.根据权利要求1至9任一权利要求所述的新型风电储能电池的热管理机组，其特征在于：还包括电源、温度传感器、控制面板和PLC控制器，电源为所述新型风电储能电池的热管理机组供电，PLC控制器的信号输入端连接控制面板和温度传感器，温度传感器设置于储能电池包用于采集储能电池包温度，PLC控制的信号输出端分别连接所述水泵、第一电子三通阀、第二电子三通阀、第三电子三通阀、加热器、散热器、压缩机和冷凝器。
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| CN117438700B (zh) * | 2023-12-21 | 2024-03-29 | 常州博瑞电力自动化设备有限公司 | 一种高效节能分体式冷水机系统及其控制方法 |
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