CN220771428U - 一种储能电池的节能温控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种储能电池的节能温控系统，包括制冷剂回路、冷却液循环回路；制冷剂回路包括换热器、电子膨胀阀、冷凝器、压缩机；冷却液循环回路包括换热器、液冷板；该系统用于在预设的制热条件下给储能电池制热；换热器用于第一通道中的制冷剂与第二通道中的冷却液换热；换热器的第一通道的出口通过管道一与电子膨胀阀的入口连通，电子膨胀阀的出口通过管道二与冷凝器的入口连通，冷凝器通过管道三与压缩机的入口连通，压缩机的出口通过管道四与换热器的第一通道的入口连通；换热器的第二通道的出口通过管道五与液冷板的第一端连通，液冷板的第二端通过管道六与换热器的第二通道的入口连通。本实用新型能够在更少功耗下实现制热。

Description

一种储能电池的节能温控系统

技术领域

本实用新型涉及储能电池技术领域，尤其涉及一种储能电池的节能温控系统。

背景技术

储能电池最佳温度区间在10℃-35℃，可维持其在最佳使用状态，保证储能系统的性能和寿命。-20℃-45℃内是锂电池工作温度区间，但若处于非最佳温度区间，锂电池会面临寿命衰减、电解液凝固、抗阻增加、电池容量明显下降等问题。因此，储能电池的热管理要求较高。现有专利CN 213778256 U公开了一种水冷机组系统，包括冷却液循环回路和蒸汽压缩制冷回路，但并未设计制热模块。已有一些技术采用了增加加热器的加热方式，但加热器的功耗较大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种储能电池的节能温控系统，能够在更少功耗下实现制热。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了1、一种储能电池的节能温控系统，其特征在于，包括制冷剂回路、冷却液循环回路；所述制冷剂回路包括换热器、电子膨胀阀、冷凝器、压缩机；所述冷却液循环回路包括所述换热器、用于直接与所述储能电池换热的液冷板；所述节能温控系统用于在预设的制热条件下给所述储能电池制热；

所述换热器包括第一通道和第二通道，所述换热器用于所述第一通道中的制冷剂与所述第二通道中的冷却液换热；

所述换热器的第一通道的出口通过管道一与所述电子膨胀阀的入口连通，所述电子膨胀阀的出口通过管道二与所述冷凝器的入口连通，所述冷凝器通过管道三与所述压缩机的入口连通，所述压缩机的出口通过管道四与所述换热器的第一通道的入口连通；

所述换热器的第二通道的出口通过管道五与所述液冷板的第一端连通，所述液冷板的第二端通过管道六与所述换热器的第二通道的入口连通。

作为一种可选的实施方式，还包括四通换向阀；所述节能温控系统还用于在预设的制冷条件下给所述储能电池制冷；

所述管道三包括第一分管道、第二分管道，所述管道四包括第三分管道、第四分管道；

所述四通换向阀的第一阀口与所述第一分管道的出口连通，其第二阀口与所述第二分管道的入口连通，其第三阀口与所述第四分管道的入口连通，其第四阀口与所述第三分管道的出口连通；

所述四通换向阀在所述制热条件下，第一阀口与第二阀口连通，且第三阀口与第四阀口连通；所述四通换向阀在所述制冷条件下，第二阀口与第四阀口连通，且第一阀口与第三阀口连通。

作为又一种可选的实施方式，所述冷却液循环回路还包括加热器；所述加热器设于所述管道五上；所述加热器仅在预设的加热条件下开启。

作为又一种可选的实施方式，还包括自然冷却旁路，所述自然冷却旁路包括内部设有散热通道的散热器和用于给所述散热器的散热通道散热的冷凝风机，所述散热器的散热通道的两端分别通过管路七接入所述管道五、管路八接入所述管道六，使得所述冷却液循环回路的冷却液可通过所述管路七和所述管路八流经所述散热通道。

作为又一种可选的实施方式，所述管道一上还设有温度传感器和高压压力传感器。

作为又一种可选的实施方式，所述管道六上还设有电子水泵。

作为又一种可选的实施方式，所述第二分管道上还设有温度传感器和低压压力传感器。

作为又一种可选的实施方式，所述管道一和/或所述第二分管道上还设有加氟嘴。

作为又一种可选的实施方式，所述液冷板直接接触所述储能电池的外壁。

与现有技术相比，本实用新型实施例具有以下有益效果：

现有技术通过加热器使制冷剂升温，本实用新型实施例通过冷凝器和压缩机在预设条件下进行升温，可有效减少功耗，在更少功耗下实现制热；由于在低压状态下制冷剂更易吸热汽化，在高压状态制冷剂更易放热液化，本实施例先通过电子膨胀阀将制冷剂膨胀进入低压状态，再输入冷凝器中使其在冷凝器中吸收热量，便于后续通过压缩机进入高压状态后在换热器中放热。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例公开的一种储能电池的节能温控系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例公开的一种储能电池的节能温控系统在制热模式下的液路流动示意图；

图3是本实用新型实施例公开的一种储能电池的节能温控系统在制冷模式下的液路流动示意图；

图4是本实用新型实施例公开的一种储能电池的节能温控系统在加热模式下的液路流动示意图；

图5是本实用新型实施例公开的一种储能电池的节能温控系统在自然冷却模式下的液路流动示意图；

附图标记：1.压缩机；2.加氟嘴；3.低压压力传感器；4.压力开关；5.温度传感器；6.冷凝器；7.电磁阀；8.储液罐；9.(低温)散热器；10.冷凝风机；11.球阀；12.电子膨胀阀；13.(板式)换热器；14.(液体)加热器；15.过滤器；16.进口水压传感器；17.进口水温传感器；18.出口水压传感器；19.出口水温传感器；20.电子水泵；21.膨胀罐；22.液冷板；23.高压压力传感器；24.补液口；25.液冷板进水口；26.液冷板出水口；27.单向阀；28.四通换向阀。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1-2，本实用新型实施例公开一种储能电池的节能温控系统，其特征在于，包括制冷剂回路、冷却液循环回路；所述制冷剂回路包括换热器13、电子膨胀阀12、冷凝器6、压缩机1；所述冷却液循环回路包括所述换热器13、用于直接与所述储能电池换热的液冷板22；

所述换热器13包括第一通道和第二通道，所述换热器13用于所述第一通道中的制冷剂与所述第二通道中的冷却液换热；

所述换热器13的第一通道的出口通过管道一I与所述电子膨胀阀12的入口连通，所述电子膨胀阀12的出口通过管道二II与所述冷凝器6的入口连通，所述冷凝器6通过管道三(包括A、B)与所述压缩机1的入口连通，所述压缩机1的出口通过管道四(包括C、D)与所述换热器13的第一通道的入口连通；

所述换热器13的第二通道的出口通过管道五V与所述液冷板22的第一端连通，所述液冷板22的第二端通过管道六VI与所述换热器13的第二通道的入口连通。

本实施例中，所述制冷剂为R134a冷媒。所述冷却液为50％乙二醇水溶液。本实施例的所述节能温控系统用于在预设的制热条件下给所述储能电池制热；所述制热条件可为实际环境温度≤预设环境温度，且制热需求≥100％，或者，实际环境温度≥预设环境温度，且制热需求≥150％；其中，所述制热需求＝(预设制热温度-所述储能电池的实际温度)/制热灵敏度*100％。即应用在温度低(≤预设环境温度)且制热需求≥100％时，或者温度不低(环境温度≥e)且制热需求较大(≥150％)的情况中。储能电池此时处于较低的温度中，使得流入第二通道的入口的冷却液温度也较低，由于换热器13的第一通道中的制冷剂与第二通道中的冷却液传递热量，换热器13的第一通道的出口流出低温的制冷剂，(可选的，可先经过单向阀再)流向电子膨胀阀12，电子膨胀阀12将制冷剂膨胀成低温低压的制冷剂，流经冷凝器6，流出冷凝器6的制冷剂进入高温低压状态，再流向压缩机1，压缩机1对制冷剂做功使其成为高温高压状态，制冷剂再流回换热器13的第一通道与冷却液传递热量流出低温高压的制冷剂，如此循环制热。

当实际环境温度比电池温度高的时候，冷凝器6使制冷剂升温的速度快，制冷剂易蒸发且较快进入高温状态(预设制热温度)；当环境温度比电池温度低的时候(例如环境温度≤预设环境温度)，冷凝器6管内制冷剂可通过冷凝器6表面结水、结霜所放的热，吸收足够的热量升温(蒸发)进入高温低压状态。预设环境温度为在此温度下，制冷剂通过冷凝器6后制冷剂温度至少等于预设制热温度。另外，压缩机做功压缩制冷剂，其产热可被制冷剂吸收而进一步升温。

现有技术在储能电池低于预设制热温度时通过启用加热器14来使制冷剂升温进而加热储能电池，但当环境温度高(温度高于预设环境温度)，且制热需求较大(≥150％)的情况，或者，环境温度低(温度低于预设环境温度)，且制热需求不高(≥100％)时，加热器消耗能量较多(同时用于压缩制冷剂的压缩机也会开启)，本实施例通过冷凝器6和压缩机1在上述预设制热条件下进行升温，可有效减少功耗，在更少功耗下实现制热；由于在低压状态下制冷剂更易吸热汽化，在高压状态制冷剂更易放热液化，本实施例先通过电子膨胀阀12将制冷剂膨胀进入低压状态，再输入冷凝器6中使其在冷凝器6中吸收热量，便于后续通过压缩机1进入高压状态后在换热器13中放热。

在一个可选的实施例中，参见图1-3，还包括四通换向阀28；所述节能温控系统还用于在预设的制冷条件下给所述储能电池制冷；所述制冷条件可为实际环境温度＞所述预设环境温度，且制冷需求≥100％，或者，实际环境温度≤所述预设环境温度，且制冷需求≥150％；所述制冷需求＝(预设制冷温度-所述储能电池的实际温度)/制冷灵敏度*100％；

所述管道三包括第一分管道A、第二分管道B，所述管道四包括第三分管道C、第四分管道D；

所述四通换向阀28的第一阀口与所述第一分管道A的出口连通，其第二阀口与所述第二分管道B的入口连通，其第三阀口与所述第四分管道D的入口连通，其第四阀口与所述第三分管道C的出口连通；

所述四通换向阀28在所述制热条件下第一阀口与第二阀口连通，且第三阀口与第四阀口连通；所述四通换向阀28在所述制冷条件下，第二阀口与第四阀口连通，且第一阀口与第三阀口连通。

由于在低压状态下制冷剂更易吸热升温，在高压状态制冷剂更易放热降温，因此制冷模式需先高压(降温)再低压(吸热)，与制热模式先低压(升温)再高压(放热)相反，因此，本实施例通过设置四通换向阀28将相关液路方向换向实现制冷剂回路也能用于制冷模式。

可选的，所述预设环境温度为8-12℃，所述预设制冷温度20-24℃，所述制冷灵敏度为1-4℃，所述预设制热温度16-20℃，所述制热灵敏度为1-4℃。

在又一个可选的实施例中，如图4所示，所述冷却液循环回路还包括加热器14；所述加热器14设于所述管道五V上。

可选的，所述加热器14仅在预设的加热条件下开启，该加热条件可为：实际环境温度＞所述预设环境温度，且100％≤所述制热需求＜150％。可选的，所述预设环境温度为8-12℃，所述预设制热温度16-20℃，所述制热灵敏度为1-4℃。

本实施例中，加热器14能够快速、大幅度的提高温度，在温度不低(＞预设环境温度)时，且制热需求不高(100％≤所述制热需求＜150％)时，通过开启加热器14来实现耗能不高的情况下更快的制热效果，在保证节能的同时能较好的满足需求。

在又一个可选的实施例中，如图5所示，还包括自然冷却旁路，所述自然冷却旁路包括内部设有散热通道的散热器9和用于给所述散热器9的散热通道散热的冷凝风机10，所述散热器9的散热通道的两端分别通过管道七VII接入所述管道五V、管道八VIII接入所述管道六VI，使得所述冷却液循环回路的冷却液可通过所述管道七和所述管道八VIII流经所述散热通道。

在又一个可选的实施例中，如图1所示，所述管道一I上还设有温度传感器5和高压压力传感器23。

在又一个可选的实施例中，如图1所示，所述管道六VI上还设有电子水泵20。

在又一个可选的实施例中，如图1所示，所述第二分管道B上还设有温度传感器5和低压压力传感器3。

在又一个可选的实施例中，如图1所示，所述管道一I和/或所述第二分管道B上还设有加氟嘴2。

在又一个可选的实施例中，所述液冷板22直接接触所述储能电池的外壁。

本实用新型实施例公开的内容所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各项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；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本实用新型各项实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种储能电池的节能温控系统，其特征在于，包括制冷剂回路、冷却液循环回路；所述制冷剂回路包括换热器、电子膨胀阀、冷凝器、压缩机；所述冷却液循环回路包括所述换热器、用于直接与所述储能电池换热的液冷板；所述节能温控系统用于在预设的制热条件下给所述储能电池制热；

所述换热器包括第一通道和第二通道，所述换热器用于所述第一通道中的制冷剂与所述第二通道中的冷却液换热；

所述换热器的第一通道的出口通过管道一与所述电子膨胀阀的入口连通，所述电子膨胀阀的出口通过管道二与所述冷凝器的入口连通，所述冷凝器通过管道三与所述压缩机的入口连通，所述压缩机的出口通过管道四与所述换热器的第一通道的入口连通；

所述换热器的第二通道的出口通过管道五与所述液冷板的第一端连通，所述液冷板的第二端通过管道六与所述换热器的第二通道的入口连通。

2.根据权利要求1所述的节能温控系统，其特征在于，还包括四通换向阀；所述节能温控系统还用于在预设的制冷条件下给所述储能电池制冷；

所述管道三包括第一分管道、第二分管道，所述管道四包括第三分管道、第四分管道；

所述四通换向阀的第一阀口与所述第一分管道的出口连通，其第二阀口与所述第二分管道的入口连通，其第三阀口与所述第四分管道的入口连通，其第四阀口与所述第三分管道的出口连通；

所述四通换向阀在所述制热条件下，第一阀口与第二阀口连通，且第三阀口与第四阀口连通；所述四通换向阀在所述制冷条件下，第二阀口与第四阀口连通，且第一阀口与第三阀口连通。

3.根据权利要求1所述的节能温控系统，其特征在于，所述冷却液循环回路还包括加热器；所述加热器设于所述管道五上；所述加热器仅在预设的加热条件下开启。

4.根据权利要求1所述的节能温控系统，其特征在于，还包括自然冷却旁路，所述自然冷却旁路包括内部设有散热通道的散热器和用于给所述散热器的散热通道散热的冷凝风机，所述散热器的散热通道的两端分别通过管路七接入所述管道五、管路八接入所述管道六，使得所述冷却液循环回路的冷却液可通过所述管路七和所述管路八流经所述散热通道。

5.根据权利要求1所述的节能温控系统，其特征在于，所述管道一上还设有温度传感器和高压压力传感器。

6.根据权利要求1所述的节能温控系统，其特征在于，所述管道六上还设有电子水泵。

7.根据权利要求2所述的节能温控系统，其特征在于，所述第二分管道上还设有温度传感器和低压压力传感器。

8.根据权利要求2所述的节能温控系统，其特征在于，所述管道一和/或所述第二分管道上还设有加氟嘴。

9.根据权利要求1所述的节能温控系统，其特征在于，所述液冷板直接接触所述储能电池的外壁。