一种液冷电池模组储能系统多温区智能控制方法技术方案

本发明专利技术一种液冷电池模组储能系统多温区智能控制方法，依据电池产品对安全健康运行与静置的要求，考虑电池储能系统运行工作状态对调温的需求，考虑电池及电池包充放电时，不同功率下的散热量和温度变化因素；考虑电池电量状况和使用环境及冷液温度差对电池安全健康运行的影响，以及考虑冷液调温与循环对电池调温的影响力，电池保有电量的不同对调温方式的影响；综合统筹多维度的因素，从三个层面设置不同的温控区域，个性化处理

【技术实现步骤摘要】
一种液冷电池模组储能系统多温区智能控制方法


[0001]本专利技术属于电池储能
，具体涉及一种液冷电池模组储能系统多温区智能控制方法
。

技术介绍

[0002]大规模电池储能系统安全
、
高效运行需要对电池温度进行有效控制，主要的依据是：电池产品对使用时的温度范围要求，包括存放的温度要求；在运行过程中对于大量的电池单体组成的组串，其一个组串的大量电池单体温度一致性具有调节控制的要求，尽量减少电池之间的温差，以保证充放电电量的一致性和运行的安全性
。
[0003]电池储能系统中电池热管理的温度控制，主要有两个方面，第一是电池运行或静置时，温度控制在相应健康运行温度或静置温度的要求范围内；第二是减少电池组串各个电池单体之间的温差，使电池组相应各电池的温度能够实现均温处理；对电池储能系统的电池温度进行控制，需要达到电池簇的每一个电池及电池包温度一致性控制在允许的范围之内，任何一颗电池单体或一个电池包超出允许的温度一致性范围时，整个电池簇或储能单元系统会停止运行，影响系统的整体效率，产生储能系统效率的短板效应及安全风险
。
[0004]采用冷液浸没式或液冷板冷却的方式，是业界尝试的温度调控的有效方法之一
。
可以提升电池散热能力，提高电池模组内电池温场一致性，同时采用的冷液具有持续调温和氧气隔绝作用，可有效防范电池热失控和火灾风险
。
[0005]电池储能系统的应用，目前大多电池储能系统的电池容量配置为两小时或四小时；其电池充放电的运行工作时间，在一天中不超过8小时，以及光伏
、
风电平抑波动的电池储能系统，其工作时间范围，大多在
10
小时以内，一天中有一半以上时间是不工作的静置状态，也就是不进行充放电的静止状态；即有一半时间在间断工作，另一半时间是在静置状态
。
电池工作和静置的不同状态，所需要的温度区间不同，其电池充放电的健康运行是需要在相应的一个温度区间范围内；因此，不同时段
、
不同工况需要不同的调温控制策略与方法；不能采用统一设定一个液冷调温进行电池的温度管控，将冷液控制在一个固定的范围，将大量增加调温的能耗，这样粗犷的热管理温度调节方法，调温电能耗费大，增加了储能系统的自耗电量，大大减少了投资收益，因此，有必要采取精细化智能控制方法，针对电池健康运行的温度范围进行调温控制
。
[0006]现有技术在电池储能系统的研究与应用中，进行了相应的创新与实践，提出了不少技术方案，采用液冷技术解决电池储能系统的热管理及温度调控就是主要技术路线之一
。
国家知识产权局公布的
(CN114156560A)
专利，
《
一种浸没式液冷散热模组及散热方法
》
说明书记载“[0011]进一步的，所述液冷介质温度超过
20℃
时，通过水冷机将液冷介质降温至
16
‑
20℃
，液冷介质温度低于
16℃
时，通过水冷机将液冷介质升温至
16
‑
20℃
；
…”…“
[0038]…
为了将电池温度控制在合理的温度范围内，对流入液冷板的液冷介质，液冷板中的液冷介质的温度应当控制在
18
±
2℃
，进液口3连接有水冷机，当为液冷板提供循环功率的水冷机中的液冷介质温度超过
20℃
后对液冷介质进行降温，当水冷机中的液冷介质温度
低于
16℃
后水冷机对液冷介质进行升温，直至温度重新达到
18
±
2℃。
…”
如上可知，该技术方案对液冷介质进行调温控制，始终将液冷板的液冷介质和冷却液控制在
16
‑
20℃
，将冷液控制在一个固定的范围
。
[0007]目前大规模电池储能系统大多使用磷酸铁锂电池，其中知名电池企业的常用类型及规格的磷酸铁锂电池使用说明要求，满功率运行的电池温度安全健康使用方法为：系统充电
Charge
：
25℃
～
55℃、
系统放电
Discharge
：
15℃
～
45℃、
系统静置：
5℃
～
50℃
；主流厂家的同类产品均有类似的要求
。
[0008]结合电池产品安全健康使用对温度管控的要求，可知上述现有技术及方案的主要缺陷与不足是：
[0009]1)
没有结合电池产品安全健康使用对不同工况的温度差别管控要求进行精准控制，采用简单的统一设定温度进行控制，增加了系统运行成本；
[0010]2)
在不同工况和不同环境温度下，产生不必要的大量调温能耗，降低了投资收益；
[0011]3)
调温控制方法适用性差，特别是设置的温度区间不能满足常用主流电池满功率充电的健康运行温度要求
。
[0012]为了克服现有技术方案的缺陷与不足，本专利技术将不同时段温度状况进行区分以及将充放电和停止充放电的时间段进行区分，同时考虑电池及电池包现有的可充放电电量，多维度多因素进行评判；智能科学合理的调控热管理模式；达到健康运行和节约能耗的双目标
。

技术实现思路

[0013]为此，本专利技术提出一种液冷电池模组储能系统多温区智能控制方法，其特征在于，由多个电池单体串联并连接电池管理系统
BMS
组成电池包，多个电池包串联组成电池模组
PACK
并安装在电池模组
PACK
箱中，电池模组
PACK
箱中装有液冷板和浸没式冷液及冷液温度传感器并通过冷液管路连接液冷机调温系统，同时由多个电池模组
PACK
箱单元中的多个电池模组
PACK
串联构成电池组串簇，由至少一个电池组串簇通过直流母线及保护电路连接储能逆变器，并通过控制总线连接储能控制系统
EMS
，构成液冷电池模组储能系统多温区智能控制的电池储能系统；
[0014]其特征还在于，液冷电池模组储能系统多温区智能控制的电池储能系统，其运行控制方法为：
[0015]步骤1：储能控制系统
EMS
通过电池管理系统
BMS
监测每一个电池单体的温度，同时通过冷液温度传感器监测冷液的温度，以及实时监测储能逆变器的运行状态；
[0016]步骤2：储能逆变器为充电运行状态时，监测冷液是否在充电温度区间
C
内，且温度
≤C1
‑
H
？是，则保持；否则，控制液冷机调温系统将冷液温度调节在充电温度区间
C
，且温度
≤C1
‑
H
；
[0017本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种液冷电池模组储能系统多温区智能控制方法，其特征在于，由多个电池单体串联并连接电池管理系统
BMS
组成电池包，多个电池包串联组成电池模组
PACK
并安装在电池模组
PACK
箱中，电池模组
PACK
箱中装有液冷板和浸没式冷液及冷液温度传感器并通过冷液管路连接液冷机调温系统，同时由多个电池模组
PACK
箱单元中的多个电池模组
PACK
串联构成电池组串簇，由至少一个电池组串簇通过直流母线及保护电路连接储能逆变器，并通过控制总线连接储能控制系统
EMS
，构成液冷电池模组储能系统多温区智能控制的电池储能系统；其特征还在于，液冷电池模组储能系统多温区智能控制的电池储能系统，其运行控制方法为：步骤1：储能控制系统
EMS
通过电池管理系统
BMS
监测每一个电池单体的温度，同时通过冷液温度传感器监测冷液的温度，以及实时监测储能逆变器的运行状态；步骤2：储能逆变器为充电运行状态时，监测冷液是否在充电温度区间
C
内，且温度
≤C1
‑
H
？是，则保持；否则，控制液冷机调温系统将冷液温度调节在充电温度区间
C
，且温度
≤C1
‑
H
；步骤3：储能逆变器为放电运行状态时，监测冷液是否在放电温度区间
D
内，且温度
≥D2
‑
H
？是，则保持；否则，控制液冷机调温系统将冷液温度调节在放电温度区间
D
，且温度
≥D2
‑
H
；步骤4：电池储能系统在工作时段，并且储能逆变器为待机或停机，即电池静置状态时，且电池
SOC≥S1
，监测冷液是否在放电温度区间
D
内，且温度
≥D2
‑
H
？是，则保持；否则，控制液冷机调温系统将冷液温度调节在放电温度区间
D
内，且温度
≥D2
‑
H
的温度区间内；
S1
为设定的充电电量上限值；步骤5：电池储能系统在工作时段，并且储能逆变器为待机或停机，即电池静置状态时，且电池
SOC≤S2
，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周锡卫，
申请(专利权)人：周锡卫，
类型：发明
国别省市：