本技術(shù)涉及一種多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組及其應(yīng)用的儲能柜，屬于儲能系統(tǒng)電池溫度控制技術(shù)。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)有的儲能系統(tǒng)中，為了對電池包進(jìn)行有效的散熱，通常采用水冷機(jī)組作為主要的散熱設(shè)備。水冷機(jī)組的設(shè)計(jì)一般包括制冷和制熱兩個主要功能，以滿足不同季節(jié)和環(huán)境下的散熱需求。在制冷模式下，水冷機(jī)組通過循環(huán)水來吸收電池產(chǎn)生的熱量，并將其傳遞給制冷劑，制冷劑在吸收熱量后，經(jīng)過壓縮、冷凝、膨脹等過程，將熱量傳遞給外部環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)電池的散熱。在這個過程中，水循環(huán)和制冷劑循環(huán)是相互獨(dú)立而又相互配合的。水循環(huán)通常由水泵和加熱器組成，負(fù)責(zé)將冷卻水輸送到電池表面，并將吸收的熱量帶走。而制冷劑循環(huán)則由壓縮機(jī)、冷凝器和電子膨脹閥等組成，負(fù)責(zé)將吸收的熱量傳遞給外部環(huán)境。兩個循環(huán)之間通過換熱器進(jìn)行熱交換，以實(shí)現(xiàn)高效的散熱效果。除了制冷功能外，水冷機(jī)組還具備制熱功能。在制熱模式下，系統(tǒng)通過電加熱器對循環(huán)水進(jìn)行加熱，然后將熱水輸送到需要供暖的區(qū)域。這種設(shè)計(jì)使得水冷機(jī)組能夠根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行靈活的調(diào)節(jié)，以滿足不同場景下的散熱和供暖需求。

2、隨著儲能系統(tǒng)對電池容量的要求越來越高，單個儲能設(shè)備中集成了越來越多的電池包，兩個以上的電池包會加劇儲能設(shè)備內(nèi)部升溫，同時也會使得相鄰電池包的溫度輻射相互疊加影響?，F(xiàn)有的儲能系統(tǒng)通常是采用單路水冷循環(huán)設(shè)計(jì)，單路水冷循環(huán)對所有的電池包進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)，這種設(shè)計(jì)對儲能系統(tǒng)內(nèi)各個電池包的溫度控制不能做到精準(zhǔn)控制，容易造成不同電池包的溫度差異較大，影響電池的性能和壽命。此外，采用立式結(jié)構(gòu)的儲能柜，多個電池包在儲能柜內(nèi)部呈不同高度堆疊裝配，電池包的高度勢能差異會導(dǎo)致水循環(huán)管道中的循環(huán)水壓力也存在不平衡的問題，這進(jìn)一步影響了儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組的穩(wěn)定性和換熱效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有單路水冷循環(huán)管路不適用多電池包儲能系統(tǒng)的問題，提供一種新型的多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組及其應(yīng)用的儲能柜。

2、本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組，采用多路并聯(lián)的循環(huán)水冷管路，每個電池包對應(yīng)分配一路獨(dú)立控制的循環(huán)水冷管路；每個所述循環(huán)水冷管路上均串聯(lián)設(shè)置循環(huán)泵、流量調(diào)節(jié)閥、加熱器和換熱器，通過循環(huán)水冷管路的進(jìn)水口和出水口分別對接至對應(yīng)電池包液冷單元的兩端；每個所述電池包均設(shè)有溫度傳感器，每個所述電池包對應(yīng)的液冷單元均設(shè)有壓力傳感器，所述水冷機(jī)組還包括液冷控制器，所述液冷控制器的輸入端與所有電池包及液冷單元的溫度傳感器和壓力傳感器通信連接，所述液冷控制器的輸出端與每個電池包對應(yīng)循環(huán)水冷管路上的循環(huán)泵、流量調(diào)節(jié)閥及加熱器通信連接。

4、在本實(shí)用新型的多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組中，進(jìn)一步的，所有循環(huán)水冷管路共用同一換熱器。

5、在本實(shí)用新型的多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組中，進(jìn)一步的，所述液冷控制器與儲能系統(tǒng)的本地交互模塊通信連接。

6、在本實(shí)用新型的多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組中，進(jìn)一步的，所述液冷控制器還設(shè)有無線通訊模塊。

7、在本實(shí)用新型的多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組中，進(jìn)一步的，所述液冷控制器還通過外部通訊接口與儲能系統(tǒng)的bms電池管理系統(tǒng)通信連接。

8、在本實(shí)用新型的多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組中，進(jìn)一步的，所述液冷控制器內(nèi)設(shè)有卡爾曼濾波計(jì)算模塊，對固定周期輸入液冷控制器的電池包溫度和循環(huán)水壓力進(jìn)行濾波計(jì)算。

9、在本實(shí)用新型的多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組中，進(jìn)一步的，所述循環(huán)泵采用變頻水泵，所述加熱器采用變頻加熱器。

10、在本實(shí)用新型的多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組中，進(jìn)一步的，還包括水冷電源模塊，所述水冷電源模塊分別與液冷控制器以及循環(huán)水冷管路上的循環(huán)泵、流量調(diào)節(jié)閥、加熱器和換熱器電連接。

11、本實(shí)用新型還公開了一種儲能柜，所述儲能柜內(nèi)部封裝布設(shè)至少兩組電池包，并包括本實(shí)用新型上述的多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組，實(shí)現(xiàn)儲能柜內(nèi)多組電池包的溫度控制。

12、在本實(shí)用新型的儲能柜中，進(jìn)一步的，每組所述電池包均貼設(shè)有電池包液冷板，所述電池包液冷板內(nèi)部設(shè)有液冷腔道，外部設(shè)有液冷板進(jìn)水口和液冷板出水口，分別與對應(yīng)電池包循環(huán)水冷管路的循環(huán)出水口和循環(huán)進(jìn)水口連通。

13、在本實(shí)用新型的儲能柜中，進(jìn)一步的，所述儲能柜內(nèi)的多組電池包沿柜體高度疊置，所述電池包液冷單元為電池包底部貼設(shè)的電池包液冷板，位于電池包下方的柜體內(nèi)設(shè)液冷控制模組，用于集中設(shè)置所述多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組。

14、本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案具有如下有益效果：

15、(1)多路循環(huán)水冷管路控制設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型對每個電池包單獨(dú)設(shè)置循環(huán)水冷管路，每個循環(huán)水冷管路均配備一個變頻加熱器、一個變頻水泵和一個流量調(diào)節(jié)閥。每個循環(huán)水冷管路可以獨(dú)立地對對應(yīng)的電池包進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對多電池系統(tǒng)的均衡溫度控制，相比較傳統(tǒng)的單路水循環(huán)設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型同時通過多路循環(huán)水冷管路控制，對每個電池包進(jìn)行獨(dú)立的溫度調(diào)節(jié)，可以更精確地控制每個電池包的工作溫度，減小電池包之間的溫度差異，增強(qiáng)了儲能系統(tǒng)的靈活性和調(diào)節(jié)能力，提高儲能系統(tǒng)整體性能和壽命。

16、(2)流量調(diào)節(jié)控制溫度。本實(shí)用新型通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥和循環(huán)泵，改變循環(huán)水冷管路中循環(huán)水的流速，調(diào)節(jié)電池包液冷單元中循環(huán)水的流速，改變電池包熱量與液冷單元中循環(huán)水的換熱效率來調(diào)整電池包的溫度。通過這種方式，不僅可以實(shí)現(xiàn)對儲能系統(tǒng)中電池包均衡溫度，同時對于需要將循環(huán)水輸送至儲能柜中不同安裝高度的電池包實(shí)現(xiàn)循環(huán)水冷管路中的壓力控制，保證了不同高度電池包的溫度調(diào)控，而且相對于直接調(diào)整循環(huán)水冷管路中換熱器，降低了整個水冷機(jī)組系統(tǒng)的功耗。

17、(3)高精度循環(huán)水壓力和電池溫度測量。為了實(shí)現(xiàn)電池包溫度和循環(huán)水壓力的正確采集，本實(shí)用新型在固定周期對電池包溫度和循環(huán)水壓力采樣，通過卡耳曼濾波器對周期結(jié)束點(diǎn)的循環(huán)水壓力和電池溫度進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，通過系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行最優(yōu)估計(jì)。通過卡爾曼濾波器可以降低電池包溫度和循環(huán)水壓力數(shù)據(jù)采集過程中的干擾，提高測量的精度和響應(yīng)速度，可以更好地監(jiān)控和調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，從而提高整個冷水機(jī)組系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。

18、綜上所述，本實(shí)用新型通過多循環(huán)水冷管路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對儲能系統(tǒng)多電池包之間均衡溫度控制，降低了多路循環(huán)水冷管道的功耗，精確計(jì)算電池包溫度和循環(huán)水壓力提高整個系統(tǒng)的可靠性，可在多電池包儲能設(shè)備中廣泛推廣應(yīng)用。

19、以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方案對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

技術(shù)特征：

1.多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組，其特征在于：采用多路并聯(lián)的循環(huán)水冷管路，每個電池包對應(yīng)分配一路獨(dú)立控制的循環(huán)水冷管路；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組，其特征在于：所有循環(huán)水冷管路共用同一換熱器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組，其特征在于：所述液冷控制器與儲能系統(tǒng)的本地交互模塊通信連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組，其特征在于：所述液冷控制器還通過外部通訊接口與儲能系統(tǒng)的bms電池管理系統(tǒng)通信連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組，其特征在于：所述液冷控制器內(nèi)設(shè)有卡爾曼濾波計(jì)算模塊。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組，其特征在于：所述循環(huán)泵采用變頻水泵，所述加熱器采用變頻加熱器。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組，其特征在于：還包括水冷電源模塊，所述水冷電源模塊分別與液冷控制器以及循環(huán)水冷管路上的循環(huán)泵、流量調(diào)節(jié)閥、加熱器和換熱器電連接。

8.一種儲能柜，其特征在于：所述儲能柜內(nèi)部封裝布設(shè)至少兩組電池包，并包括權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組，實(shí)現(xiàn)儲能柜內(nèi)多組電池包的溫度控制。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的儲能柜，其特征在于：每組所述電池包均貼設(shè)有電池包液冷板，所述電池包液冷板內(nèi)部設(shè)有液冷腔道，外部設(shè)有液冷板進(jìn)水口和液冷板出水口，分別與對應(yīng)電池包循環(huán)水冷管路的循環(huán)出水口和循環(huán)進(jìn)水口連通。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的儲能柜，其特征在于：所述儲能柜內(nèi)的多組電池包沿柜體高度疊置，所述電池包液冷單元為電池包底部貼設(shè)的電池包液冷板，位于電池包下方的柜體內(nèi)設(shè)液冷控制模組，用于集中設(shè)置所述多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種多電池包儲能系統(tǒng)水冷機(jī)組及其應(yīng)用的儲能柜，采用多路并聯(lián)的循環(huán)水冷管路，每個電池包對應(yīng)分配一路獨(dú)立控制的循環(huán)水冷管路；每個循環(huán)水冷管路上均串聯(lián)設(shè)置循環(huán)泵、流量調(diào)節(jié)閥、加熱器和換熱器，通過循環(huán)水冷管路的進(jìn)水口和出水口分別對接至對應(yīng)電池包的液冷單元；每個電池包均設(shè)有溫度傳感器，每個電池包對應(yīng)的液冷單元均設(shè)有壓力傳感器，水冷機(jī)組還包括液冷控制器，液冷控制器的輸入端與所有電池包及液冷單元的溫度傳感器和壓力傳感器通信連接，輸出端與每個電池包對應(yīng)循環(huán)水冷管路上的循環(huán)泵、流量調(diào)節(jié)閥及加熱器通信連接。本技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對儲能系統(tǒng)多電池包之間的均衡溫度控制，提高整個系統(tǒng)的可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：歐陽資銘,陳湘東,李凱,黎朝暉,李寬龍,黃華鴻,張柳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南易儲科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240428
技術(shù)公布日：2024/12/19