【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于制冷，具体涉及双温供水的集成热管理系统及方法。
技术介绍
1、电池储能系统(bess)是绿色和可持续能源的重要组成部分，已被广泛应用于各种新能源场景。保证电池储能系统(bess)安全和高性能运行与电池热管理系统(btms)密切相关。如图1和图2所示，在较高温度下，电池的输出功率增加，但效率随着温度增加而降低、加速退化和老化。在低温下电池性能和寿命也会降低。
2、现在市场上主要的电池热管理系统(btms)是空气冷却和液体冷却技术。如图3所示，这些冷却系统在能耗、冷却性能、可靠性和安全性之间各有优缺点。由于液冷系统的紧凑性和高效率，实际应用大多数采用液冷系统，而底部冷却是目前最流行的设计方案。底部冷却系统由模块化的整体冷却板组成，冷却通道在面板内部压有凹槽，以增加强度和热交换效率。但传统的液冷系统存在的最大问题是采用低供水温度(7-10℃)，这要求环境空气的湿球温度低于供水温度(现有技术很难实现)，否则会导致换热器和电池包表面发生凝露现象，从而引发电池包腐蚀乃至短路。
3、如图4所示，现有技术中的有关于电阻热的实验数据表明，在正常环境温度(25℃)下，当冷却介质为水和乙二醇的混合物，冷却板宽度为70mm，质量流量大于0.21kg/s，冷水入口温度为18℃时，5个电池组中的每个电池最高温度和内部最大温差分别低于35℃和5℃，实现了最佳的冷却性能。
4、在单独采用液冷系统时，热空气堆积在上方，空间的环境温度和梯度很难控制。为了使上层温度保持在可接受的范围，需要加大液冷的输出(低温度高流量
技术实现思路
1、本专利技术针对上述缺陷，提供一种双温供水的集成热管理系统及方法。本专利技术提供的双温供水的集成热管理系统在应用于储能电池热管理时可以实现：1)在冷冻水供水温度15-18℃的条件下，能够满足最优的冷冻水流速和换热面积，使每个电池最高温度和内部最大温差分别低于35℃和5℃；2)保持室内环境干球和湿球温度分别在25℃和低于液冷水温，避免电池包表面发生凝露现象；3)能够利用空气源热泵系统对制冷剂进行不同的相变转换，进而在板式换热器内与风冷回路和水冷回路的回水进行热交换，对进入板式换热器内的回水进行降温或升温，进而利用经第一出水口再次回到风冷回路和水冷回路中的水对储能电池及其所在环境进行降温或升温，以保证储能电池及其所在环境温度处于正常工作温度范围内。
2、本专利技术提供如下技术方案：双温供水的集成热管理系统，包括板式换热器、位于板式换热器一侧的空气源热泵系统和位于板式换热器另一侧的双温供水系统；
3、所述板式换热器的第一进水口与所述双温供水系统连通，所述板式换热器的第一制冷剂流通口与所述空气源热泵系统连通，所述板式换热器的第一出水口与所述双温供水系统连通，所述板式换热器的第二制冷剂流通口与所述空气源热泵系统连通；
4、所述第一进水口与所述第一出水口位于所述板式换热器靠近所述双温供水系统的同一侧；所述第一制冷剂流通口与所述第二制冷剂流通口位于所述板式换热器靠近所述空气源热泵系统的同一侧。
5、进一步地，所述空气源热泵系统包括所述换向阀、压缩机、第一翅片换热器和膨胀阀；所述板式换热器的第一制冷剂流通口与所述空气源热泵系统的膨胀阀连通；所述换向阀包括第一流通口、第二流通口、第三流通口和第四流通口。
6、进一步地，所述双温供水系统包括与第一进水口连通的三通阀、与所述三通阀的进水口连通的水泵、第二翅片换热器、与第一出水口连通的风冷回路和水冷回路以及回水管；所述三通阀还包括三通阀第一出水口和三通阀第二出水口；所述三通阀第一出水口与所述第二翅片换热器连通。
7、进一步地，所述板式换热器的第二制冷剂流通口与空气源热泵系统的换向阀的第三流通口连通；所述换向阀的第四流通口与所述第一翅片换热器连通，所述换向阀的第一流通口和第二流通口分别与压缩机的出气口和进气口连通。
8、进一步地，所述风冷回路的进水温度被控制在tes＝10℃～12℃，所述水冷回路的进水温度被控制在tws＝15℃～18℃；所述风冷回路连接空调末端，用于保持电池组所处环境温度的湿球温度低于水冷回路的温度tws，当所述双温供水系统用于为储能电池及其所在环境降温时，所述水冷回路用于为储能电池降温，所述风冷回路用于为环境降温；当所述双温供水系统用于为储能电池及其所在环境升温时，所述水冷回路用于为储能电池升温，所述风冷回路用于为环境升温；所述风冷回路和水冷回路的回水均通过所述回水管与所述水泵连通。
9、进一步地，所述板式换热器的第一出水口与所述双温供水系统的风冷回路和水冷回路的进水管连通。
10、进一步地，所述板式换热器的第一进水口与所述双温供水系统的三通阀第二出水口连通。
11、本专利技术还提供采用如上所述系统的双温供水的集成热管理方法，包括以下步骤：
12、s1：当储能电池处于充电或放电状态时，控制所述双温供水的集成热管理系统开启，进而对储能电池和储能集装箱内部空气降温；
13、s2：当储能电池处于闲置状态时，控制所述水冷回路关闭，并控制风冷回路根据室内环境温度运行，保持环境温度的湿球温度低于水冷回路的温度tws；
14、s3：当冬季集装箱室外温度低于10℃，但高于0℃时，控制所述空气源热泵系统停止工作，空气通过所述第二翅片换热器为所述水冷回路中的冷却水提供降温所需冷量；
15、s4：当冬季集装箱室外温度低于0℃时，控制所述空气源热泵系统在初始阶段反向工作为室内提供适当的热量，保持储能集装箱内部空气温度在0℃以上，并由空气通过所述第二翅片换热器为所述水冷回路中的冷却水提供降温所需冷量；
16、s5：控制所述系统根据室内外环境温度和储能电池工作状态，在所述空气源热泵系统制冷、供热和关闭的不同组合之间进行实时切换，使系统保持在最优状态。
17、进一步地，所述s1步骤包括以下步骤：
18、s11：控制所述空气源热泵系统的压缩机和双温供水系统的水泵开启；
19、s12：所述风冷回路和水冷回路中的回水经过所述水泵、三通阀的进水口，从三通阀进入所述板式换热器第一进水口；同时所述空气源热泵系统中的低温低压液态制冷剂进入所述板式换热器的第一制冷剂流通口；所述风冷回路和所述水冷回路中的回水在所述板式换热器内被所述空气源热泵系统进入板式换热器的低温低压液态制冷剂降温，降温后的回水通过所述板式换热器的第一出水口再次返回所述双温供水系统内，用于对电池和储能集装箱内部空气降温；所述空气源热泵系统内流入所述板式换热器内的低温低压液态制冷剂在与通过第一进水口进入的所述风冷回路和水冷回路的回水在板式换热器内经过热交换吸收热量后蒸发形成低温低压的制冷剂蒸气，所述低温低压的制冷剂蒸气通过所述板式换热器的第二制冷剂流通口进入空气源热泵系统；
20、s13：所述s12步骤进入至所述空气源热泵系统内的低温低压的制冷剂蒸气经所述换向阀的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.双温供水的集成热管理系统，其特征在于，包括板式换热器(1)、位于板式换热器(1)一侧的空气源热泵系统(2)和位于板式换热器(1)另一侧的双温供水系统(3)；
2.根据权利要求1所述的双温供水的集成热管理系统，其特征在于，所述空气源热泵系统(2)包括所述换向阀(21)、压缩机(22)、第一翅片换热器(23)和膨胀阀(24)；所述板式换热器的第一制冷剂流通口(111)与所述空气源热泵系统(2)的膨胀阀(24)连通；所述换向阀(21)包括第一流通口(201)、第二流通口(202)、第三流通口(203)和第四流通口(204)。
3.根据权利要求2所述的双温供水的集成热管理系统，其特征在于，所述双温供水系统(3)包括与第一进水口(101)连通的三通阀(32)、与所述三通阀(32)的进水口(320)连通的水泵(31)、第二翅片换热器(33)、与第一出水口(102)连通的风冷回路(34)和水冷回路(35)以及回水管(36)；所述三通阀(32)还包括三通阀第一出水口(321)和三通阀第二出水口(322)；所述三通阀第一出水口(321)与所述第二翅片换热器(33)连通。
4.根据权利要求3所述的双温供水的集成热管理系统，其特征在于，所述板式换热器(1)的第二制冷剂流通口(112)与空气源热泵系统的换向阀(21)的第三流通口(203)连通，所述换向阀(21)的第四流通口(204)与所述第一翅片换热器(23)连通，所述换向阀(21)的第一流通口(201)和第二流通口(202)分别与压缩机(22)的出气口和进气口连通。
5.根据权利要求4所述的双温供水的集成热管理系统，其特征在于，所述风冷回路(34)的进水温度被控制在Tes＝10℃～12℃，所述水冷回路(35)的进水温度被控制在Tws＝15℃～18℃；所述风冷回路(34)连接空调末端，用于保持电池组所处环境温度的湿球温度低于水冷回路(35)的温度Tws，当所述双温供水系统(3)用于为储能电池及其所在环境降温时，所述水冷回路(35)用于为储能电池降温，所述风冷回路(34)用于为环境降温；当所述双温供水系统(3)用于为储能电池及其所在环境升温时，所述水冷回路(35)用于为储能电池升温，所述风冷回路(34)用于为环境升温；所述风冷回路(34)和水冷回路(35)的回水均通过所述回水管(36)与所述水泵(31)连通。
6.根据权利要求5所述的双温供水的集成热管理系统，其特征在于，所述板式换热器的第一出水口(102)与所述双温供水系统(3)的风冷回路(34)和水冷回路(35)的进水管连通。
7.根据权利要求6所述的双温供水的集成热管理系统，其特征在于，所述板式换热器(1)的第一进水口(101)与所述双温供水系统(3)的三通阀第二出水口(322)连通。
8.采用如权利要求7所述系统的双温供水的集成热管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的双温供水的集成热管理方法，其特征在于，所述S1步骤包括以下步骤：
10.根据权利要求8所述的双温供水的集成热管理方法，其特征在于，所述S4步骤中当冬季集装箱室外温度低于0℃时，控制所述空气源热泵系统(2)在初始阶段反向工作为室内提供适当的热量，保持储能集装箱内部空气温度在0℃以上，并由空气通过所述第二翅片换热器(33)为所述水冷回路(35)中的冷却水提供降温所需冷量，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.双温供水的集成热管理系统，其特征在于，包括板式换热器(1)、位于板式换热器(1)一侧的空气源热泵系统(2)和位于板式换热器(1)另一侧的双温供水系统(3)；
2.根据权利要求1所述的双温供水的集成热管理系统，其特征在于，所述空气源热泵系统(2)包括所述换向阀(21)、压缩机(22)、第一翅片换热器(23)和膨胀阀(24)；所述板式换热器的第一制冷剂流通口(111)与所述空气源热泵系统(2)的膨胀阀(24)连通；所述换向阀(21)包括第一流通口(201)、第二流通口(202)、第三流通口(203)和第四流通口(204)。
3.根据权利要求2所述的双温供水的集成热管理系统，其特征在于，所述双温供水系统(3)包括与第一进水口(101)连通的三通阀(32)、与所述三通阀(32)的进水口(320)连通的水泵(31)、第二翅片换热器(33)、与第一出水口(102)连通的风冷回路(34)和水冷回路(35)以及回水管(36)；所述三通阀(32)还包括三通阀第一出水口(321)和三通阀第二出水口(322)；所述三通阀第一出水口(321)与所述第二翅片换热器(33)连通。
4.根据权利要求3所述的双温供水的集成热管理系统，其特征在于，所述板式换热器(1)的第二制冷剂流通口(112)与空气源热泵系统的换向阀(21)的第三流通口(203)连通，所述换向阀(21)的第四流通口(204)与所述第一翅片换热器(23)连通，所述换向阀(21)的第一流通口(201)和第二流通口(202)分别与压缩机(22)的出气口和进气口连通。
5.根据权利要求4所述的双温供水的集成热管理系统，其特征在于，所述风冷回路(34)的进...
【专利技术属性】
技术研发人员：马连伟，蔡文剑，李永杰，冯瀚，朱召法，韩庆，
申请(专利权)人：宁波甬聚绿能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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