CN111834701A - 基于储能电池温度差异的温控装置 - Google Patents

基于储能电池温度差异的温控装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于储能电池温度差异的温控装置，涉及电池管理技术领域，旨在解决现有的储能***热管理多采用风扇控制方式，无法及时有效地降低电池温度，若***工作于寒冷地区，风扇控制方式无制热功能，整个***将在不适宜温度范围内工作的技术问题，其技术方案要点是包括中心处理装置、温度调节装置、电池状态监测装置、环境检测装置和多组储能电池；所述中心处理装置包括控制装置和计算装置，所述控制装置连接有设置在每一调节管上的电控阀并控制电控阀的开口大小，所述计算装置用于根据环境温度以及储能电池的工作电压和工作电流计算温度调节装置的功率。达到了便于根据环境针对储能***进行温度调节的效果。

Description

基于储能电池温度差异的温控装置
技术领域
本发明涉及电池管理的技术领域，尤其是涉及一种基于储能电池温度差异的温控装置。
背景技术
储能蓄电池主要是指使用于太阳能发电设备和风力发电设备以及可再生能源储蓄能源用的蓄电池。储能电池在使用的过程中。
现有公开号为CN105138053A的中国专利，公开了一种储能***，包含：依次相串联的开关柜、变压器、配电柜、变流器、断路器和电池组；与电池组相连的电池组管理***和动环监测***，其中，动环监测***包含处理器、执行单元和监测储能***环境参数的环境参数监测单元；环境参数监测单元与处理器相连；执行单元与处理器相连，用于响应处理器的指令进行工作，并指示环境参数符合异常条件。本发明对储能***的内部环境进行监控，一旦环境异常，及时得到处理。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：现有的储能***热管理多采用风扇控制方式，若***以大功率充放电，风扇散热能力差，无法及时有效地降低电池温度，若***工作于寒冷地区，风扇控制方式无制热功能，整个***将在不适宜温度范围内工作，故有待改善。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种基于储能电池温度差异的温控装置，其具有便于根据环境针对储能***进行温度调节的优势。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
基于储能电池温度差异的温控装置，包括中心处理装置、温度调节装置、电池状态监测装置、环境检测装置和多组储能电池；
所述环境检测装置用于检测储能电池所处的环境温度并将环境温度反馈给中心处理装置；
所述电池状态监测装置用于监测储能电池的工作电压及工作电流并反馈给中心处理装置；
所述温度调节装置包括制冷装置、制热装置、送风装置和送风管，所述制冷装置和制热装置均连接在送风管的一端，所述送风管位于每组储能电池处设置有调节管以对单组储能电池进行温度调节，所述送风装置设置在送风管中促进空气流动；
所述中心处理装置包括控制装置和计算装置，所述控制装置连接有设置在每一调节管上的电控阀并控制电控阀的开口大小，所述计算装置用于根据环境温度以及储能电池的工作电压和工作电流计算温度调节装置的功率。
通过采用上述技术方案，中心处理装置中的计算装置根据电池状态监测装置检测到的储能电池的工作状态并结合环境温度计算出温度调节装置中的制冷装置和制热装置所需的工作功率，并计算出每个储能电池所需要分得的空气流量并传输给控制装置，控制装置控制电控阀打开对应的开度并控制热装置加热或制冷装置制冷，从而在根据环境温度调节储能电池温度的同时还能够针对不同储能电池的工作状态作出调节，从而根据储能电池的差异性针对性地对储能电池进行温度调节，从而使得储能电池适用于环境温度。
本发明进一步设置为：所述储能电池周围设置有保护壳体，所述保护壳体内部设置有放置单组储能电池的分割区域，所述调节管与分割区域一一对应，所述保护壳体内侧壁设置有隔热材料层，所述送风管外侧壁设置有隔热层。
通过采用上述技术方案，通过分割区域将保护壳体分割成若干个用于储存储能电池的区域并提高隔热材料层进行温度隔离，从而大大减小了每组储能电池之间的相互影响。
本发明进一步设置为：每组所述储能电池上均设置有用于检测储能电池温度数据的温度检测装置，所述温度检测装置通信连接于中心处理装置。
通过采用上述技术方案，温度检测装置能够对处于分割区域中的储能电池的具体温度进行测量，从而能够对计算装置计算的结果进行校验并针对温度检测装置检测所得的数据对计算装置计算所得的数据进行调整，从而提高了温控装置控制的精确度，并能够对储能电池的温度进行准确地调节，使得储能电池的温度处于额定温度左右。
本发明进一步设置为：包括如权利要求4所述的温控装置以及温度均衡装置，所述温度均衡装置包括导热铜管、导热液、导热泵和中转池，所述导热铜管均匀环绕在分割区域中，所述导热泵设置在中转池底部以将导热液泵送进导热铜管中，所述导热铜管远离导热泵的一端连接于中转池。
通过采用上述技术方案，温度均衡装置的导热泵将导热液从中转池中泵送进导热铜管中，由于导热铜管均匀绕设在分割区域中，因而能够吸收储能电池产生的热量并提高导热铜管和导热液将热量传导至保护壳体的外部进行散发，从而大大提高了散热的效率；另一方面，导热泵将导热液泵送在多个分割区域间循环，从而能够使得不同分割区域间的热量提高导热铜管进行循环，从而使得各个分割区域间的温度能够提高导热铜管的循环趋于稳定和一致，从而无需针对不同的温度进行不同的散热或者升温，从而节约了资源。
本发明进一步设置为：所述中转池顶部连接有冷却环管，所述冷却环管呈S型分布，所述冷却环管底部连通于冷却池，顶部连通于导热铜管。
通过采用上述技术方案，冷却环管呈S型分布从而增大了冷却环管与空气的接触面积，从而大大增加了导热液的散热面积，从而更便于热量散发到周围环境中，由于导热液在导热泵的作用下在多个分割区域间循环，因而能够促进分割区域中储能电池的热量散发到保护壳体外部的环境中。
本发明进一步设置为：所述送风管位于冷却环管处设置有出风口，所述出风口设置有导流面，所述送风管靠近出风口的一端设置有冷却阀，所述出风口远离冷却阀的一侧设置有冷却风扇。
通过采用上述技术方案，由于储能电池在工作的过程中大多以产热为主，因而送风管处的出风口能够将送风管中的冷风通过冷却风扇吹至冷却环管的表面，从而能够便于热量进行交换，从而进一步促进了冷却铜管与空气的热交换，从而进一步便于分割区域中保护壳体的热量向外散发以降低分割区域内的温度。
本发明进一步设置为：所述出风口设置有支撑板，所述支撑板上位于冷却环管顶部设置有朝向冷却环管的喷淋头，所述喷淋头连接有冷却水泵，所述冷却水泵连接于自来水，所述冷却水泵连接于中心处理装置，所述中心处理装置连接有环境湿度检测装置。
通过采用上述技术方案，支撑板上固定的喷淋头在冷却水泵的作用下朝向冷却环管进行喷水，由于冷却环管中的水温度较高且散热风扇朝向冷却环管吹风，因而喷出的水附着在冷却铜管的表面上通过蒸发吸热，能够带走冷却铜管中大量的热量，从而大大提高了冷却铜管的散热效率。
本发明进一步设置为：相邻两个所述分割区域的导热铜管之间设置有关断阀，所述储能电池表面设置有导热硅胶层，所述导热铜管嵌置在导热硅胶层中。
通过采用上述技术方案，关断阀的设置便于将不同分割区域的导热液进行隔断，使得关断阀打开，导热液循环时导热液起到热量载体的作用；使得关断阀关闭，导热液静止时导热液起到调节温度的作用；由于导热液为蒸馏水，其比热容较大，因而能够对分割区域内部的温度进行调节，从而有效减轻某一分割区域温度过高的情况；导热硅胶垫的导热性能优异，又优异导热铜管包裹在导热硅胶垫中，因而便于促进储能电池产生的热量传导至导热铜管中。
本发明的目的二在于提供基于储能电池温度差异的温控装置的控制方法，其具有便于根据环境针对储能***进行温度调节的优势。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
S100、检测环境温度以及储能电池的工作电压和工作电流并传输给中心处理装置以计算温度调节装置的功率，并根据每组储能电池的差异化信息计算不同调节管上的电控阀开口大小使得每组储能电池的温度上升或下降至额定温度；
S200、温度检测装置对每组储能电池上的温度进行检测，当温度超过额定温度时，启动导热泵，同时打开关断阀使得导热液在导热铜管中以及中转池中循环；
S300、当某组或多组储能电池的温度超过警戒值时，控制装置控制温度超过警戒值的储能电池对应的电控阀全开，其余冷却阀根据计算装置及温度计算开度，并启动制冷装置进行制冷。
通过采用上述技术方案，采用上述梯度型的调节方式，自储能电池开始工作到储能电池温度升高散热全过程，都能够便于根据环境以及储能电池的工作状态调节温控装置的工作状态，从而便于对储能电池的温度进行调节，大大改善了储能电池的工作环境，使得储能电池在不同的环境下都能够以较好的工作状态充电或者放电。
本发明进一步设置为：步骤S200还包括下列步骤：
S210、在导热泵启动之后对间隔预设时间再对储能电池温度进行检测，在储能电池的温度再持续上升时发送信号给中心处理装置，中心处理装置控制冷却风扇并启动冷却水泵并打开喷淋头朝向冷却环管喷水，并同时通过环境湿度检测装置检测环境湿度并反馈给中心处理装置；
S220、间隔T时间后再次检测储能电池的温度，再储能电池温度下降后设定间隔时间T为定时周期朝向冷却环管喷水；当储能电池持续上升时，提高冷却风扇的转速。
通过采用上述技术方案，在储能电池开始充电或者向外放电时，其温度往往会升高，因而在检测到储能电池温度高于额定温度时通过上述控制方法控制温控装置进行降温，从而促进了储能电池的温度向外散发，并且能够减少整个过程中所需要使用的能源，以最大效率和最小资源，高效地解决了储能电池的散热问题。
综上所述，本发明的有益效果为：
1、采用了中心处理装置、温度调节装置、电池状态监测装置、环境检测装置、控制装置、计算装置、保护壳体、隔热材料层、隔热层和温度检测装置相配合的技术，从而产生便于促进储能电池散热以保证储能电池恒温的效果；
2、采用了导热铜管、导热也、导热泵、中转池、冷却环管、出风口、导流面、冷却阀和冷却风扇相配合的技术，从而产生促进储能电池多余的热量向外散发的效果；
3、采用了支撑板、散热风扇、冷却水泵、环境制度检测装置、关断阀和导热硅胶垫相配合的技术，从而产生便于进一步促进储能电池恒温的效果。
附图说明
图1为实施例中中心处理装置连接关系的结构框图；
图2为实施例中基于储能电池温度差异的温控装置的整体结构示意图；
图3为实施例中用于展现出风口与冷却环管处结构的示意图。
图中：1、中心处理装置；10、控制装置；100、计算装置；11、电池状态监测装置；12、环境检测装置；13、温度检测装置；14、环境湿度检测装置；2、温度调节装置；21、制冷装置；22、制热装置；23、送风装置；24、送风管；241、调节管；2411、电控阀；242、隔热层；243、出风口；2431、导流面；2432、冷却阀；2433、冷却风扇；3、储能电池；31、保护壳体；30、分割区域；311、隔热材料层；4、温度均衡装置；41、导热铜管；411、关断阀；412、导热硅胶层；42、导热泵；43、中转池；44、冷却环管；5、支撑板；51、喷淋头；52、冷却水泵。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例：
一种基于储能电池温度差异的温控装置，参照图1和图2，其包括中心处理装置1、温度调节装置2、电池状态监测装置11、环境检测装置12和多组储能电池3；
参照图1和图2，环境检测装置12为环境温度传感器，其安装在远离储能电池3处，用于检测储能电池3所处的环境温度并将环境温度反馈给中心处理装置1；电池状态监测装置11用于监测储能电池3的工作电压及工作电流并反馈给中心处理装置1。
参照图1和图2，温度调节装置2包括制冷装置21、制热装置22、送风装置23和送风管24，制冷装置21和制热装置22均连接在送风管24的一端，制热装置22为电阻加热器，用于对空气进行加热；制热装置22为微型空调，用于对空气进行制冷；送风装置23将加热或制冷之后的空气输送进送风管24中。送风管24位于每组储能电池3处一体成型有调节管241以对单组储能电池3进行温度调节，送风装置23通过螺栓安装在送风管24中促进空气朝向每组储能电池3流动。
参照图1和图2，储能电池3周围包裹有保护壳体31，保护壳体31内部通过分隔板形成放置单组储能电池3的分割区域30，调节管241与分割区域30一一对应，保护壳体31内侧壁通过螺栓安装有隔热材料层311，送风管24外侧壁包裹有隔热层242，从而减轻外界环境温度对送风管24内部温度的影响。
参照图1和图2，中心处理装置1包括控制装置10和计算装置100，控制装置10连接有设置在每一调节管241上的电控阀2411并控制电控阀2411的开口大小，电控阀2411为数显式流量控制阀。计算装置100用于根据环境温度以及储能电池3的工作电压和工作电流计算温度调节装置2的功率，从而计算最合适的功率以及电控阀2411的开度大小。在加热时开度小，而在制冷时开度大，从而尽可能保证所有的储能电池3温度动态平衡。
参照图1和图2，每组储能电池3上均设置有用于检测储能电池3温度数据的温度检测装置13，温度检测装置13为温度传感器并安装在远离调节管241的一侧。温度检测装置13通过无线通信装置通信连接于中心处理装置1，根据温度检测装置13检测所得数据对制冷装置21或者制冷装置21的功率以及电控阀2411的开度进行调节。
参照图1和图2，本实施例还包括温度均衡装置4，温度均衡装置4包括导热铜管41、导热液、导热泵42和中转池43。导热液为蒸馏水，中转池43为金属制封闭盒体，导热铜管41均匀环绕在分割区域30中，导热泵42安装在中转池43底部以将导热液泵送进导热铜管41中，导热铜管41远离导热泵42的一端连接于中转池43。
参照图1和图2，中转池43顶部连接有冷却环管44，冷却环管44呈S型分布，冷却环管44沿竖直线对称设置有两根，两根冷却环管44底部通过三通共同连通于冷却池，两根冷却环管44顶部通过三通连通于导热铜管41。
参照图2和图3，送风管24位于冷却环管44处一体成型有出风口243，出风口243一体成型有导流面2431，送风管24靠近出风口243的一端通过法兰安装有冷却阀2432，冷却阀2432为电磁阀。出风口243远离冷却阀2432的一侧设置有冷却风扇2433，冷却风扇2433为轴流风扇，风向朝向冷却环管44。电控阀2411打开，送风管24内的热风或者冷风能够从出风口243吹至冷却环管44上对冷却环管44进行加热或者冷却。
参照图2和图3，出风口243焊接固定有支撑板5，支撑板5上位于冷却环管44顶部通过螺栓安装有朝向冷却环管44的喷淋头51，喷淋头51为电磁控制。喷淋头51连接有冷却水泵52，冷却水泵52连接于自来水，冷却水泵52连接于中心处理装置1，中心处理装置1连接有环境湿度检测装置14，环境湿度检测装置14为湿度传感器。
参照图2和图3，相邻两个分割区域30的导热铜管41之间通过法兰连接有关断阀411，储能电池3表面粘接固定有导热硅胶层412，导热铜管41嵌置在导热硅胶层412中并将导热铜管41包裹在内，导热硅胶层412具有良好的导热性能，从而更促进热量传导至导热铜管41上。
参照图1至图3，本申请实施例还管理一种基于储能电池温度差异温控装置的控制方法，包括下列步骤：
S100、检测环境温度以及储能电池3的工作电压和工作电流并传输给中心处理装置1以计算温度调节装置2的功率，并根据每组储能电池3的差异化信息计算不同调节管241上的电控阀2411开口大小使得每组储能电池3的温度保持在额定温度；当环境温度低于储能电池3的额定温度时，需要对储能电池3所处的环境进行加热，此时以制热装置22的最大功率并控制所有的电控阀2411以最大开度打开，将储能电池3升温到额定温度。当环境温度高于额定温度时可直接对储能电池3进行充电，此时则需要计算储能电池3的充电功率以计算制冷装置21的功率并调节电控阀2411的开度，由于部分电池在充电，而其他电池可能处于闲置状态，因而需要针对储能电池3的充电功率分配制冷装置21输出的冷空气流速，以使得资源最大化利用。
S200、温度检测装置13对每组储能电池3上的温度进行检测，当温度超过额定温度时，启动导热泵42，导热泵42将中转池43内的导热液不断泵送进导热铜管41中使得导热液在导热铜管41中以及中转池43中循环，从而能够将储能电池3的热量经过导热液以及导热铜管41传导至外部进行散发。
S210、在导热泵42启动之后对环境温度进行检测，当环境温度高于额定温度时，在储能电池3的温度再持续上升时发送信号给中心处理装置1，中心处理装置1控制冷却风扇2433并启动冷却水泵52并打开喷淋头51朝向冷却环管44喷水，并同时通过环境湿度检测装置14检测环境湿度并反馈给中心处理装置1。中心处理装置1根据环境湿度计算重新检测储能电池3温度的时间并控制喷淋头51朝向冷却环管44喷淋的间隔频率，当环境湿度较大时提高喷水的频率，使得蒸发的面积更大。
S220、间隔T时间后再次检测储能电池3的温度，再储能电池3温度下降后设定间隔时间T为定时周期朝向冷却环管44喷水；当储能电池3持续上升时，提高冷却风扇2433的转速，以提高蒸发散热的效率。当环境湿度饱和时，发送信号给中心控制装置10，控制制冷装置21启动，以额定功率的一半工作并通过计算装置100计算每个电控阀2411的开度
S300、当某组或多组储能电池3的温度超过警戒值时，控制装置10控制温度超过警戒值的储能电池3对应的电控阀2411全开，其余电控阀2411根据计算装置100进行计算开度，并启动制冷装置21以额定输出功率进行制冷。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于储能电池温度差异的温控装置，其特征在于，包括中心处理装置(1)、温度调节装置(2)、电池状态监测装置(11)、环境检测装置(12)和多组储能电池(3)；
所述环境检测装置(12)用于检测储能电池(3)所处的环境温度并将环境温度反馈给中心处理装置(1)；
所述电池状态监测装置(11)用于监测储能电池(3)的工作电压及工作电流并反馈给中心处理装置(1)；
所述温度调节装置(2)包括制冷装置(21)、制热装置(22)、送风装置(23)和送风管(24)，所述制冷装置(21)和制热装置(22)均连接在送风管(24)的一端，所述送风管(24)位于每组储能电池(3)处设置有调节管(241)以对单组储能电池(3)进行温度调节，所述送风装置(23)设置在送风管(24)中促进空气流动；
所述中心处理装置(1)包括控制装置(10)和计算装置(100)，所述控制装置(10)连接有设置在每一调节管(241)上的电控阀(2411)并控制电控阀(2411)的开口大小，所述计算装置(100)用于根据环境温度以及储能电池(3)的工作电压和工作电流计算温度调节装置(2)的功率。
2.根据权利要求1所述的基于储能电池温度差异的温控装置，其特征在于：所述储能电池(3)周围设置有保护壳体(31)，所述保护壳体(31)内部设置有放置单组储能电池(3)的分割区域(30)，所述调节管(241)与分割区域(30)一一对应，所述保护壳体(31)内侧壁设置有隔热材料层(311)，所述送风管(24)外侧壁设置有隔热层(242)。
3.根据权利要求2所述的基于储能电池温度差异的温控装置，其特征在于：每组所述储能电池(3)上均设置有用于检测储能电池(3)温度数据的温度检测装置(13)，所述温度检测装置(13)通信连接于中心处理装置(1)。
4.根据权利要求3所述的基于储能电池温度差异的温控装置，其特征在于：包括如权利要求4所述的温控装置以及温度均衡装置(4)，所述温度均衡装置(4)包括导热铜管(41)、导热液、导热泵(42)和中转池(43)，所述导热铜管(41)均匀环绕在分割区域(30)中，所述导热泵(42)设置在中转池(43)底部以将导热液泵送进导热铜管(41)中，所述导热铜管(41)远离导热泵(42)的一端连接于中转池(43)。
5.根据权利要求4所述的基于储能电池温度差异的温控装置，其特征在于：所述中转池(43)顶部连接有冷却环管(44)，所述冷却环管(44)呈S型分布，所述冷却环管(44)底部连通于冷却池，顶部连通于导热铜管(41)。
6.根据权利要求5所述的基于储能电池温度差异的温控装置，其特征在于：所述送风管(24)位于冷却环管(44)处设置有出风口(243)，所述出风口(243)设置有导流面(2431)，所述送风管(24)靠近出风口(243)的一端设置有冷却阀(2432)，所述出风口(243)远离冷却阀(2432)的一侧设置有冷却风扇(2433)。
7.根据权利要求6所述的基于储能电池温度差异的温控装置，其特征在于：所述出风口(243)设置有支撑板(5)，所述支撑板(5)上位于冷却环管(44)顶部设置有朝向冷却环管(44)的喷淋头(51)，所述喷淋头(51)连接有冷却水泵(52)，所述冷却水泵(52)连接于自来水，所述冷却水泵(52)连接于中心处理装置(1)，所述中心处理装置(1)连接有环境湿度检测装置(14)。
8.根据权利要求7所述的基于储能电池温度差异的温控装置，其特征在于：相邻两个所述分割区域(30)的导热铜管(41)之间设置有关断阀(411)，所述储能电池(3)表面设置有导热硅胶层(412)，所述导热铜管(41)嵌置在导热硅胶层(412)中。
9.根据权利要求8所述的基于储能电池温度差异的温控装置的控制方法，其特征在于：包括下列步骤：
S100、检测环境温度以及储能电池(3)的工作电压和工作电流并传输给中心处理装置(1)以计算温度调节装置(2)的功率，并根据每组储能电池(3)的差异化信息计算不同调节管(241)上的电控阀(2411)开口大小使得每组储能电池(3)的温度上升或下降至额定温度；
S200、温度检测装置(13)对每组储能电池(3)上的温度进行检测，当温度超过额定温度时，启动导热泵(42)，同时打开关断阀(411)使得导热液在导热铜管(41)中以及中转池(43)中循环；
S300、当某组或多组储能电池(3)的温度超过警戒值时，控制装置(10)控制温度超过警戒值的储能电池(3)对应的电控阀(2411)全开，其余冷却阀(2432)根据计算装置(100)及温度计算开度，并启动制冷装置(21)进行制冷。
10.根据权利要求9所述的基于储能电池温度差异的温控装置的控制方法，其特征在于：步骤S200还包括下列步骤：
S210、在导热泵(42)启动之后对间隔预设时间再对储能电池(3)温度进行检测，在储能电池(3)的温度再持续上升时发送信号给中心处理装置(1)，中心处理装置(1)控制冷却风扇(2433)并启动冷却水泵(52)并打开喷淋头(51)朝向冷却环管(44)喷水，并同时通过环境湿度检测装置(14)检测环境湿度并反馈给中心处理装置(1)；
S220、间隔T时间后再次检测储能电池(3)的温度，再储能电池(3)温度下降后设定间隔时间T为定时周期朝向冷却环管(44)喷水；
当储能电池(3)持续上升时，提高冷却风扇(2433)的转速。
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