一种集装箱的热管理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种集装箱的热管理系统，包括温度采集装置、控制装置和温控装置，控制装置根据采集的温度数据控制温控装置的工作状态，温控装置包括2个空调和2个送风风道，2个空调分别设置在集装箱的两侧电池架的中部，2个空调和电池架均紧贴侧壁，2个送风风道分别设置在集装箱两侧；送风风道包括主风道、侧壁风道和底部风道，主风道的风道截面由中心到边缘呈梯形，空调顶部的出风口送出的风经主风道进入侧壁风道，再经侧壁风道自上而下到达电池表面，底部风道收集到达集装箱底部的风并回风至集装箱顶部。本发明专利技术还提供一种集装箱的热管理方法，通过空气流动对集装箱内电池进行加热与散热，保证系统的正常运行。

A Container Thermal Management System and Method

【技术实现步骤摘要】
一种集装箱的热管理系统及方法
本专利技术涉及集装箱
，具体涉及一种集装箱的热管理系统及方法。
技术介绍
大规模新能源发电和众多分布式可再生能源接入电网给电力系统运行与规划带来了新的问题和挑战。储能是电力系统实现高比例新能源发电消纳不可或缺的资源。电池储能系统是未来电网的关键电气装备,其应用方式与未来电网系统的安全、稳定、高效和经济运行密切相关。储能提高大规模可再生能源接入能力、储能提高分布式发电接入能力,储能的发展将引领节能产业的发展，参与电力系统的调峰辅助服务、降低用户用电成本，服务国民经济发展。储能集装箱作为电池储能系统中的重要组成部分，其中的动力电池受温度的影响很大，动力电池温度过低或过高或表面温差过大均降低储能转换效率。因此，必须采取措施对动力电池进行调温。由于储能集装箱电池能量密度较高，且内部设计一般都是密封结构，一般电池储能集装箱电池仓热管理系统需要用到工业空调，热管理系统也称温控(热控)系统，需要保证电池仓电池温度在合适的温度范围。另外储能电池的性能对电池包,电池簇本身的温度均匀性提出了很高的要求。同时集装箱内电池表面温差需要保持一定均匀性，所以空调的排布和风道的设计，集装箱内部的气流组织变得尤为重要。对集装箱进行制冷与加热时，内部热空气密度小，受重力影响向上移动，形成较严重的冷热分层现象，每升高1米，温度升高1-2℃，不仅造成电芯间温差，并且当加热时底部温度很难升高到理想状态。因此，有必要对风道进行合理设计，保证电池模块的通风均匀性，有效组织集装箱内空气循环流动，降低集装箱内部上下温差。针对以上不足，现有技术中已出现相应的热管理系统，如2017年12月25日申请的中国专利“电池热管理系统及储能集装箱”(公开号：CN109148999A)，2018年9月21日申请的中国专利“电池集装箱热管理系统”(公开号：CN109066015A)。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种集装箱的热管理系统及方法，通过空气流动对集装箱内电池进行加热与散热，保证系统的正常运行。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种集装箱的热管理系统，包括温度采集装置、控制装置和温控装置，所述控制装置分别连接温度采集装置和温控装置，所述控制装置根据温度采集装置采集的温度数据控制温控装置的工作状态，所述温控装置包括2个空调和2个送风风道，所述2个空调分别设置在集装箱的两侧电池架的中部，所述2个空调和电池架均紧贴侧壁，所述2个送风风道分别设置在集装箱两侧；所述送风风道包括主风道、侧壁风道，所述主风道的风道截面由中心到边缘呈梯形，所述空调顶部的出风口送出的风经主风道进入侧壁风道，再经侧壁风道自上而下到达电池表面，所述底部风道收集到达集装箱底部的风并回风至集装箱顶部。本专利技术通过对风道进行合理设计，通过主风道、侧壁风道的相互配合，保证电池架内各电池的通风均匀性，有效组织集装箱内空气循环流动，降低集装箱内部上下温差。优选地，所述温控装置包括加热器，所述加热器与控制装置连接。在集装箱外温度低于最小预设值时，控制装置控制空调启动制热功能，并启动加热器一起对集装箱内温度进行升温操作。优选地，所述温控装置包括储热仓，所述储热仓与控制装置连接。当储热仓温度满足系统要求时，控制装置控制空调关闭，同时控制储热仓对系统进行加热，从而降低电量消耗。优选地，所述温控装置包括排气扇。在集装箱外环境温度处于预设的适宜温度范围内时，控制装置控制排气扇打开，借助外界环境温度即可满足集装箱内温度需求。优选地，所述侧壁风道设有若干个。若干个侧壁风道的设置能够提升冷风/热风对电池架内每个电池的覆盖面，提高温控效果。优选地，所述电池架的间隔处开设若干孔，所述若干孔与若干侧壁风道的出风口相匹配。所述的若干孔可均匀设置，用于与侧壁风道的出风口相匹配，以提升冷风/热风对电池架内电池的覆盖均匀度。优选地，所述温度采集装置包括用于采集外界温度的第一温度传感器和用于采集电池温度的第二温度传感器。所述第一温度传感器、第二温度传感器均可以设置多个，以提高采集温度的准确性。一种集装箱的热管理方法，采用所述的系统实现，包括：S1，通过温度采集装置采集外界温度和电池温度，并将采集的温度传送至控制装置；S2，控制装置根据控制策略控制温控装置的工作状态，进一步包括：若外界温度小于最小阈值，则开启空调；若外界温度大于最大阈值，则开启空调；若外界温度在最小阈值与最大阈值之间，且电池温度大于最大阈值，则开启换新风操作；若外界温度在最小阈值与最大阈值之间，且电池温度小于最大阈值，电池温差大于温差阈值，则开启空调；S3，温控装置对电池架上的电池进行温度调节。优选地，所述温控装置包括储热仓，所述储热仓与控制装置连接，当所述储热仓温度达到设定值时，通过储热仓进行加热操作。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术将送风主风道的风道截面设置成由中心向边缘递减的梯形，保证到各侧壁风道的静压与动压的合理分布，保证风道出风口位置利于冷风/热风流动与出风量一致，保证冷风/热风的合理、高效利用；(2)本专利技术将空调送出的风回风至集装箱顶部，能够有效带走上部热量集聚，降低上下温差；(3)本专利技术将空调设置在集装箱两侧的中间位置，同时对主风道采取梯形截面的设置，能够最大限度的保证出风均匀性。(4)本专利技术通过空气流动对集装箱内电池进行加热与散热，保证系统的正常运行，夜间温度较低，通过集装箱内部加热器和空调制热进行加热，集装箱散热依靠空调制冷进行散热；(5)本专利技术的空调具有换新风功能，能够有效降低压缩机运行时间，降低空调耗电量。附图说明图1为根据实施例的本专利技术主风道的截面示意图；图2为根据实施例的本专利技术热管理控制策略的流程示意图；图3为根据实施例的本专利技术系统整体流场、流线分布图；图4为根据实施例的本专利技术电池表面温度分布云图；图5为根据实施例的本专利技术侧壁风道内流场分布矢量图；图6为根据实施例的本专利技术底部风道内流场分布矢量图；图7为根据实施例的本专利技术电池模块表面温度分布云图。图中：VelocityStreamline：流线速度；Temperaturecontour：温度云图；Velocity：速度。具体实施方式下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种集装箱的热管理系统，包括温度采集装置、控制装置和温控装置，所述控制装置分别连接温度采集装置和温控装置，所述控制装置根据温度采集装置采集的温度数据控制温控装置的工作状态，所述温控装置包括2个空调和2个送风风道，所述2个空调分别设置在集装箱的两侧电池架的中部，所述2个空调和电池架均紧贴侧壁，所述2个送风风道分别设置在集装箱两侧；所述送风风道包括主风道、侧壁风道和底部风道，所述主风道的风道截面由中心到边缘呈梯形，所述空调顶部的出风口送出的风经主风道进入侧壁风道，再经侧壁风道自上而下到达电池表面，所述底部风道收集到达集装箱底部的风并回风至集装箱顶部。图1所示为主风道的梯形截面示意图。在具体实施中，所述温控装置包括加热器，所述加热器与控制装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集装箱的热管理系统，包括温度采集装置、控制装置和温控装置，所述控制装置分别连接温度采集装置和温控装置，所述控制装置根据温度采集装置采集的温度数据控制温控装置的工作状态，其特征在于，所述温控装置包括2个空调和2个送风风道，所述2个空调分别设置在集装箱的两侧电池架的中部，所述2个空调和电池架均紧贴侧壁，所述2个送风风道分别设置在集装箱两侧；所述送风风道包括主风道、侧壁风道和底部风道，所述主风道的风道截面由中心到边缘呈梯形，所述空调顶部的出风口送出的风经主风道进入侧壁风道，再经侧壁风道自上而下到达电池表面，所述底部风道收集到达集装箱底部的风并回风至集装箱顶部。

【技术特征摘要】
1.一种集装箱的热管理系统，包括温度采集装置、控制装置和温控装置，所述控制装置分别连接温度采集装置和温控装置，所述控制装置根据温度采集装置采集的温度数据控制温控装置的工作状态，其特征在于，所述温控装置包括2个空调和2个送风风道，所述2个空调分别设置在集装箱的两侧电池架的中部，所述2个空调和电池架均紧贴侧壁，所述2个送风风道分别设置在集装箱两侧；所述送风风道包括主风道、侧壁风道和底部风道，所述主风道的风道截面由中心到边缘呈梯形，所述空调顶部的出风口送出的风经主风道进入侧壁风道，再经侧壁风道自上而下到达电池表面，所述底部风道收集到达集装箱底部的风并回风至集装箱顶部。2.根据权利要求1所述的一种集装箱的热管理系统，其特征在于，所述温控装置包括加热器，所述加热器与控制装置连接。3.根据权利要求1所述的一种集装箱的热管理系统，其特征在于，所述温控装置包括储热仓，所述储热仓与控制装置连接。4.根据权利要求1所述的一种集装箱的热管理系统，其特征在于，所述温控装置包括排气扇。5.根据权利要求1所述的一种集装箱的热管理系统，其特征在于，所述侧壁风道设有若干个。...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹海英，袁云，陈清，林冲，施俞安，党震宇，倪鸣，
申请(专利权)人：南京国电南自新能源工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32