具备温湿度智能调节功能的储能电池系统及方法转让专利

申请号 : CN202310690704.5

文献号 : CN116435663B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 沈俊英王庆超翁逸刚

申请人 : 苏州精控能源科技有限公司

摘要 :

本发明公开了一种具备温湿度智能调节功能的储能电池系统及方法,该系统包括:电池箱体、电芯模组、制冷单元、监测单元以及控制器。本发明提供的储能电池系统通过制冷单元采用主动冷凝的方式使电池箱体内部湿气形成冷凝水而去除,并将存储冷凝水的储液腔与容纳电芯模组的电池腔分隔,以实现干湿区域分离,从而可以很好的保证电池箱体内部的干燥环境。本发明提供的储能电池系统的温湿度智能调节方法,能够根据电池箱体内部不同的温度、湿度情况,自动调整温湿度控制策略,以保证为电芯模组提供适宜的工作环境。

权利要求 :

1.一种储能电池系统的温湿度智能调节方法,其特征在于,

该储能电池系统包括:

电池箱体,其包括内部中空的下箱体、设置在所述下箱体上的上盖、设置在所述下箱体底部的托盘以及设置在所述托盘下方的底护板,所述上盖和托盘之间的空腔形成电池腔,所述托盘和底护板之间的空腔形成储液腔;

电芯模组,其设置在所述电池腔内,所述电芯模组包括若干电芯;

制冷单元,其包括设置在所述电池腔内的至少一块竖直布置的中空的制冷板以及设置在所述电池箱体外部的用于向所述制冷板中提供冷却液的制冷主机;

监测单元,其包括设置在所述电池箱体外部的第一温度传感器以及设置在所述电池腔内的第二温度传感器、湿度传感器;

以及控制器,其与所述制冷主机、第一温度传感器、第二温度传感器和湿度传感器均通讯连接,所述制冷主机对所述制冷单元进行控制以调节所述电池腔内的温度和湿度;

其中,所述托盘上开设有至少一个连通所述电池腔和储液腔的漏液口,所述漏液口上覆盖设置有透液膜,所述制冷板设置在所述透液膜的正上方;

该方法包括以下步骤:

S1、预先设定最低温度阈值Tmin和最高温度阈值Tmax,第一湿度阈值RHT1、第二湿度阈值RHT2和第三湿度阈值RHT3,其中,RHT1<RHT2<RHT3;

所述第一温度传感器和第二温度传感器分别检测所述电池箱体外部的温度TW和内部的温度TN,所述湿度传感器检测所述电池箱体内部的湿度RH,所述控制器每隔Δt时间获取依次所述第一温度传感器、第二温度传感器和湿度传感器的检测结果,然后按照以下方法根据检测结果进行相应控制;

S2、当TN≤Tmin时,所述控制器按照如下方法对所述电池箱体内部进行三级湿度控制:当RHT1<RH<RHT2时,所述控制器控制开启所述制冷单元,所述制冷单元将冷却液调整至温度T1,并以流量为QB向所述制冷板中输送,直至RH≤RHT1,然后返回步骤S1;若所述制冷单元持续工作tB1时间后仍然为RH>RHT1,则发出报警信号,提醒对所述电池箱体进行检查;

其中,T1=(TN-10)~(TN-15),T1、TN的单位均为℃;

当RHT2≤RH≤RHT3时,所述控制器控制所述制冷单元将冷却液调整至温度T2,并以流量为QB向所述制冷板中输送,直至RH≤RHT1,然后返回所述步骤S1;若所述制冷单元持续工作tB2时间后仍然为RH>RHT1,则发出报警信号,提醒对所述电池箱体进行检查;

其中,T2=(TN-15)~(TN-20),T2的单位为℃;

当RH>RHT3时,所述控制器控制所述制冷单元将冷却液调整至温度T3,并以流量为QB向所述制冷板中输送,直至RH≤RHT1,然后返回所述步骤S1;若所述制冷单元持续工作tB3时间后仍然为RH>RHT1,则发出报警信号,提醒对所述电池箱体进行检查;

其中,T3=(TN-20)~(TN-25),T3的单位为℃;tB1<tB2<tB3;

S3、当Tmin<TN<Tmax时,所述控制器按照如下方法对所述电池箱体内部进行三级温湿度控制:当RHT1<RH<RHT2时,所述控制器控制开启所述制冷单元,所述制冷单元将冷却液调整至温度T1,并以流量为Q1向所述制冷板中输送,直至RH≤RHT1,然后返回所述步骤S1;若所述制冷单元持续工作tB1时间后仍然为RH>RHT1,则发出报警信号,提醒对所述电池箱体进行检查;

其中,T1=(TN-10)~(TN-15),T1、TN的单位均为℃;

其中, ;

当RHT2≤RH≤RHT3时,所述控制器控制所述制冷单元将冷却液调整至温度T2,并以流量为Q2向所述制冷板中输送,直至RH≤RHT1,然后返回所述步骤S1;若所述制冷单元持续工作tB2时间后仍然为RH>RHT1,则发出报警信号,提醒对所述电池箱体进行检查;

其中,T2=(TN-15)~(TN-20),T2的单位为℃;

其中, ;

当RH>RHT3时,所述控制器控制所述制冷单元将冷却液调整至温度T3,并以流量为Q3向所述制冷板中输送,直至RH≤RHT1,然后返回所述步骤S1;若所述制冷单元持续工作tB3时间后仍然为RH>RHT1,则发出报警信号,提醒对所述电池箱体进行检查;

其中,T3=(TN-20)~(TN-25),T3的单位为℃;

其中, ;

S4、当TN≥Tmax时,所述控制器按照如下方法对所述电池箱体内部进行快速降温控制:所述控制器控制所述制冷单元将冷却液调整至温度T4,并以流量为Q4向所述制冷板中输送,直至TN<Tmax,若所述制冷单元持续工作tE时间后仍然为TN≥Tmax,则控制所述储能电池系统停止供电工作,并发出报警信号,提醒对所述电池箱体进行检查;

其中,T4=(TN-25)~(TN-35),T4的单位为℃;

其中, ;

其中,α、β、γ均为修正系数,α=1.1 1.5,β=1.2 2,β=1.5 4,且α≤β≤γ。

~ ~ ~

2.根据权利要求1所述的储能电池系统的温湿度智能调节方法,其特征在于,所述制冷板包括板体、形成于所述板体内部的冷却液腔、设置在所述板体表面且与所述冷却液腔连通的进液管与出液管以及沿竖直方向开设在所述板体表面的若干排液竖槽。

3.根据权利要求2所述的储能电池系统的温湿度智能调节方法,其特征在于,所述托盘表面开设有从所述漏液口的两端沿X方向相两侧延伸的排液槽。

4.根据权利要求3所述的储能电池系统的温湿度智能调节方法,其特征在于,所述电芯模组包括沿X方向依次布置的若干个电芯单元,每个电芯单元均包括沿Y方向布置的若干个电芯;

每个所述电芯单元的上方均对应覆盖设置有一片电芯盖,所述电芯盖的表面具有若干条沿X方向开设的纵向导液槽和一条沿Y方向开设的横向导液槽,若干条纵向导液槽沿Y方向间隔布置且均与所述横向导液槽连通,所述横向导液槽的两端形成导液槽排液口,所有所述电芯盖上的导液槽排液口均处于所述排液槽或漏液口的正上方。

5.根据权利要求4所述的储能电池系统的温湿度智能调节方法,其特征在于,所述上盖的中部向上凸起形成远离所述电芯模组上表面的上凸部,所述电芯盖容纳于所述上凸部和电芯模组之间的空隙中;

所述上凸部的表面形成有若干沿X方向布置的纵向导流凹槽和若干沿Y方向布置的横向导流凹槽。

6.根据权利要求1所述的储能电池系统的温湿度智能调节方法,其特征在于,所述透液膜的外周连接有固定框,所述固定框连接在所述托盘上并使得所述透液膜覆盖所述漏液口,所述固定框和托盘之间设置有环形状的密封垫片。

7.根据权利要求1所述的储能电池系统的温湿度智能调节方法,其特征在于,其中,T1=TN-10,T2=TN-15,T3=TN-20,单位均为℃;tB1=2~6min,tB2=6~10min,tB3=10~15min;RHT1=65~75%,RHT2=76~88%,RHT3=89~93%。

8.根据权利要求1所述的储能电池系统的温湿度智能调节方法,其特征在于,所述控制器按照以下方法每隔时间tZ对所述电池箱体进行制冷单元自检测:S01、所述控制器控制所述储能电池系统停止供电工作,记录所述第一温度传感器和第二温度传感器分别检测到的此时所述电池箱体外部的温度TW0和内部的温度TN0;

S02、所述控制器控制所述制冷单元按照自检测条件工作:所述制冷单元将冷却液调整至温度Tg,并以流量为Qg向所述制冷板中输送,持续工作时间tg;

然后获取此时第二温度传感器检测到的所述电池箱体内部的温度TN1,即自检测条件下的自检测实际温度;

S03、根据预先建立的基于机器学习算法的自检温度预测模型获取在自检测条件下,对应于电池箱体外部温度为TW0、内部温度为TN0时的自检测标准温度TNC;

若 ,则自检通过,所述控制器控制发出所述电池箱体合格的提示信

息;

若 ,则自检不通过,所述控制器控制发出电池箱体存在质量问题的

报警信息,提醒进行维修;

其中,εT为误差阈值,εT=0.2~2℃。

9.根据权利要求8所述的储能电池系统的温湿度智能调节方法,其特征在于,所述自检温度预测模型通过以下方法构建得到:S03‑1、采用电池箱体合格的储能电池系统按照以下方法构建训练数据集:在电池箱体外部温度为TW0i=0~40℃、内部温度TN0i=0~60℃的范围内,进行若干次检测,每次获取一个不同的TW0i和TN0i的组合下,所述制冷单元按照自检测条件工作后对应得到的自检测实际温度TNCi,将单次检测得到的TW0i、TN0i、TNCi对应组合为一条训练数据s,将所有检测获得的训练数据s组合即得到所述训练数据集;

S03‑2、采用所述训练数据集对基于机器学习算法的网络模型进行训练,以电池箱体外部温度TW0i、电池箱体内部温度TN0i为输入,对应的自检测实际温度TNCi为输出进行训练,训练完成后得到所述自检温度预测模型。

说明书 :

具备温湿度智能调节功能的储能电池系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及储能电池技术领域,特别涉及一种具备温湿度智能调节功能的储能电池系统及方法。

背景技术

[0002] 随着新能源技术的快速发展,人们对电池系统的要求越来越高,同时对于电池系统的安全也提出了很高的要求。电池系统内部的温度和湿度环境会对电池的使用造成影响,在高湿度环境下内部容易产生凝露的现象,滴落在电器件之后会影响绝缘性,产生安全隐患。目前市面上的一些方案是放置一些干燥剂,这样需要定期反复的更换,维护较麻烦,且成本较高,另外除湿效果主要取决于干燥剂的除湿性能以及更换频率。
[0003] 另外也有采用主动除湿的方案,例如专利CN112490530B公开了一种锂离子电池储能系统预制舱用热管理系统及其控制方法,其热管理系统包括地下水热管理组件、智能新风组件、除湿组件和总控模块,所述除湿组件包括除湿机、排水管和湿度传感器。专利CN111769299B公开了一种带除湿功能的电池热管理系统及其除湿方法,该热管理系统用于对储能电池进行冷却、制热或除湿处理,其包括压缩机、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器及空气驱动单元,在第一状态下,空气驱动单元用以驱动待除湿空气依次通过第三换热器和第四换热器,在第二状态下,空气驱动单元用以驱动待除湿空气依次通过第四换热器和第三换热器。
[0004] 上述方案均是采用主动除湿,除湿效果具备更大的灵活性,但其无法根据温湿度情况智能化调节除湿方案,除湿效果存在不足。
[0005] 所以,现在有必要对现有技术进行改进,以提供更可靠的方案。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种具备温湿度智能调节功能的储能电池系统及方法。
[0007] 为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种具备温湿度智能调节功能的储能电池系统,包括:
[0008] 电池箱体,其包括内部中空的下箱体、设置在所述下箱体上的上盖、设置在所述下箱体底部的托盘以及设置在所述托盘下方的底护板,所述上盖和托盘之间的空腔形成电池腔,所述托盘和底护板之间的空腔形成储液腔;
[0009] 电芯模组,其设置在所述电池腔内,所述电芯模组包括若干电芯;
[0010] 制冷单元,其包括设置在所述电池腔内的至少一块竖直布置的中空的制冷板以及设置在所述电池箱体外部的用于向所述制冷板中提供冷却液的制冷主机;
[0011] 监测单元,其包括设置在所述电池箱体外部的第一温度传感器以及设置在所述电池腔内的第二温度传感器、湿度传感器;
[0012] 以及控制器,其与所述制冷主机、第一温度传感器、第二温度传感器和湿度传感器均通讯连接,所述制冷主机对所述制冷单元进行控制以调节所述电池腔内的温度和湿度;
[0013] 其中,所述托盘上开设有至少一个连通所述电池腔和储液腔的漏液口,所述漏液口上覆盖设置有透液膜,所述制冷板设置在所述透液膜的正上方。
[0014] 优选的是,所述制冷板包括板体、形成于所述板体内部的冷却液腔、设置在所述板体表面且与所述冷却液腔连通的进液管与出液管以及沿竖直方向开设在所述板体表面的若干排液竖槽。
[0015] 优选的是,所述托盘表面开设有从所述漏液口的两端沿X方向相两侧延伸的排液槽。
[0016] 优选的是,所述电芯模组包括沿X方向依次布置的若干个电芯单元,每个电芯单元均包括沿Y方向布置的若干个电芯;
[0017] 每个所述电芯单元的上方均对应覆盖设置有一片电芯盖,所述电芯盖的表面具有若干条沿X方向开设的纵向导液槽和一条沿Y方向开设的横向导液槽,若干条纵向导液槽沿Y方向间隔布置且均与所述横向导液槽连通,所述横向导液槽的两端形成导液槽排液口,所有所述电芯盖上的导液槽排液口均处于所述排液槽或漏液口的正上方。
[0018] 优选的是,所述上盖的中部向上凸起形成远离所述电芯模组上表面的上凸部,所述电芯盖容纳于所述上凸部和电芯模组之间的空隙中;
[0019] 所述上凸部的表面形成有若干沿X方向布置的纵向导流凹槽和若干沿Y方向布置的横向导流凹槽。
[0020] 优选的是,所述透液膜的外周连接有固定框,所述固定框连接在所述托盘上并使得所述透液膜覆盖所述漏液口,所述固定框和托盘之间设置有环形状的密封垫片。
[0021] 本发明还提供一种如上所述的储能电池系统的温湿度智能调节方法,该方法包括以下步骤:
[0022] S1、预先设定最低温度阈值Tmin和最高温度阈值Tmax,第一湿度阈值RHT1、第二湿度阈值RHT2和第三湿度阈值RHT3,其中,RHT1<RHT2<RHT3;
[0023] 所述第一温度传感器和第二温度传感器分别检测所述电池箱体外部的温度TW和内部的温度TN,所述湿度传感器检测所述电池箱体内部的湿度RH,所述控制器每隔Δt时间获取依次所述第一温度传感器、第二温度传感器和湿度传感器的检测结果,然后按照以下方法根据检测结果进行相应控制;
[0024] S2、当TN≤Tmin时,所述控制器按照如下方法对所述电池箱体内部进行三级湿度控制:
[0025] 当RHT1<RH<RHT2时,所述控制器控制开启所述制冷单元,所述制冷单元将冷却液调整至温度T1,并以流量为QB向所述制冷板中输送,直至RH≤RHT1,然后返回所述步骤S1;若所述制冷单元持续工作tB1时间后仍然为RH>RHT1,则发出报警信号,提醒对所述电池箱体进行检查;
[0026] 其中,T1=(TN-10)~(TN-15),T1、TN的单位均为℃;
[0027] 当RHT2≤RH≤RHT3时,所述控制器控制所述制冷单元将冷却液调整至温度T2,并以流量为QB向所述制冷板中输送,直至RH≤RHT1,然后返回所述步骤S1;若所述制冷单元持续工作tB2时间后仍然为RH>RHT1,则发出报警信号,提醒对所述电池箱体进行检查;
[0028] 其中,T2=(TN-15)~(TN-20),T2的单位为℃;
[0029] 当RH>RHT3时,所述控制器控制所述制冷单元将冷却液调整至温度T3,并以流量为QB向所述制冷板中输送,直至RH≤RHT1,然后返回所述步骤S1;若所述制冷单元持续工作tB3时间后仍然为RH>RHT1,则发出报警信号,提醒对所述电池箱体进行检查;
[0030] 其中,T3=(TN-20)~(TN-25),T3的单位为℃;tB1<tB2<tB3;
[0031] S3、当Tmin<TN<Tmax时,所述控制器按照如下方法对所述电池箱体内部进行三级温湿度控制:
[0032] 当RHT1<RH<RHT2时,所述控制器控制开启所述制冷单元,所述制冷单元将冷却液调整至温度T1,并以流量为Q1向所述制冷板中输送,直至RH≤RHT1,然后返回所述步骤S1;若所述制冷单元持续工作tB1时间后仍然为RH>RHT1,则发出报警信号,提醒对所述电池箱体进行检查;
[0033] 其中,T1=(TN-10)~(TN-15),T1、TN的单位均为℃;
[0034] 其中, ;
[0035] 当RHT2≤RH≤RHT3时,所述控制器控制所述制冷单元将冷却液调整至温度T2,并以流量为Q2向所述制冷板中输送,直至RH≤RHT1,然后返回所述步骤S1;若所述制冷单元持续工作tB2时间后仍然为RH>RHT1,则发出报警信号,提醒对所述电池箱体进行检查;
[0036] 其中,T2=(TN-15)~(TN-20),T2的单位为℃;
[0037] 其中, ;
[0038] 当RH>RHT3时,所述控制器控制所述制冷单元将冷却液调整至温度T3,并以流量为Q3向所述制冷板中输送,直至RH≤RHT1,然后返回所述步骤S1;若所述制冷单元持续工作tB3时间后仍然为RH>RHT1,则发出报警信号,提醒对所述电池箱体进行检查;
[0039] 其中,T3=(TN-20)~(TN-25),T3的单位为℃;
[0040] 其中, ;
[0041] S4、当TN≥Tmax时,所述控制器按照如下方法对所述电池箱体内部进行快速降温控制:
[0042] 所述控制器控制所述制冷单元将冷却液调整至温度T4,并以流量为Q4向所述制冷板中输送,直至TN<Tmax,若所述制冷单元持续工作tE时间后仍然为TN≥Tmax,则控制所述储能电池系统停止供电工作,并发出报警信号,提醒对所述电池箱体进行检查;
[0043] 其中,T4=(TN-25)~(TN-35),T4的单位为℃;
[0044] 其中, ;
[0045] 其中,α、β、γ均为修正系数,α=1.1 1.5,β=1.2 2,β=1.5 4,且α≤β≤γ。~ ~ ~
[0046] 优选的是,其中,T1=TN-10,T2=TN-15,T3=TN-20,单位均为℃;tB1=2~6min,tB2=6~10min,tB3=10~15min;RHT1=65~75%,RHT2=76~88%,RHT3=89~93%。
[0047] 优选的是,所述控制器按照以下方法每隔时间tZ对所述电池箱体进行制冷单元自检测:
[0048] S01、所述控制器控制所述储能电池系统停止供电工作,记录所述第一温度传感器和第二温度传感器分别检测到的此时所述电池箱体外部的温度TW0和内部的温度TN0;
[0049] S02、所述控制器控制所述制冷单元按照自检测条件工作:所述制冷单元将冷却液调整至温度Tg,并以流量为Qg向所述制冷板中输送,持续工作时间tg;
[0050] 然后获取此时第二温度传感器检测到的所述电池箱体内部的温度TN1,即自检测条件下的自检测实际温度;
[0051] S03、根据预先建立的基于机器学习算法的自检温度预测模型获取在自检测条件下,对应于电池箱体外部温度为TW0、内部温度为TN0时的自检测标准温度TNC;
[0052] 若 ,则自检通过,所述控制器控制发出所述电池箱体合格的提示信息;
[0053] 若 ,则自检不通过,所述控制器控制发出电池箱体存在质量问题的报警信息,提醒进行维修;
[0054] 其中,εT为误差阈值,εT=0.2~2℃。
[0055] 优选的是,所述自检温度预测模型通过以下方法构建得到:
[0056] S03‑1、采用电池箱体合格的储能电池系统按照以下方法构建训练数据集:
[0057] 在电池箱体外部温度为TW0i=0~40℃、内部温度TN0i=0~60℃的范围内,进行若干次检测,每次获取一个不同的TW0i和TN0i的组合下,所述制冷单元按照自检测条件工作后对应得到的自检测实际温度TNCi,将单次检测得到的TW0i、TN0i、TNCi对应组合为一条训练数据s,将所有检测获得的训练数据s组合即得到所述训练数据集;
[0058] S03‑2、采用所述训练数据集对基于机器学习算法的网络模型进行训练,以电池箱体外部温度TW0i、电池箱体内部温度TN0i为输入,对应的自检测实际温度TNCi为输出进行训练,训练完成后得到所述自检温度预测模型。
[0059] 本发明的有益效果是:
[0060] 本发明提供的储能电池系统通过制冷单元采用主动冷凝的方式使电池箱体内部湿气形成冷凝水而去除,并将存储冷凝水的储液腔与容纳电芯模组的电池腔分隔,以实现干湿区域分离,从而可以很好的保证电池箱体内部的干燥环境;同时通过制冷单元还能够实现电池箱体内部的温度调节,能够为电芯模组提供降温功能;本发明中,通过对漏液口、排液槽的设置并与制冷板结构、电芯盖的配合,能够将电池腔内形成的冷凝水快速收集到储液腔内;
[0061] 本发明提供的储能电池系统的温湿度智能调节方法,能够根据电池箱体内部不同的温度、湿度情况,自动调整温湿度控制策略,以保证为电芯模组提供适宜的工作环境;
[0062] 其中,对冷却液温度的调控是以当前电池箱体内部温度和湿度为基准进行的,湿度越大,则使冷却液温度低于当前电池箱体内部温度越多,从而能够在保证除湿效果的前提下节约能耗。
[0063] 其中,当温度偏高时,通过增大冷却液流量来提高降温效果,且对冷却液流量的调控是以当前电池箱体内部温度和最低温度阈值Tmin之间的差值为基准进行的,该差值越大,说明电池箱体内部温度偏高程度越高,相应的冷却液流量也会越大,从而能够根据温度偏高的严重程度来调节冷却液流量,能够在保证降温除湿效果的前提下节约能耗。
[0064] 本发明提供的方法中,能够利用制冷单元实现电池箱体的自检测,以判断电池箱体是否存在密封性等方面的问题,从而判断是否需要进行维修,能及时发现安全隐患,提高储能电池系统的安全性能。

附图说明

[0065] 图1为本发明实施例1中的具备温湿度智能调节功能的储能电池系统的爆炸图;
[0066] 图2为本发明实施例1中的具备温湿度智能调节功能的储能电池系统的外部结构示意图;
[0067] 图3为本发明实施例1中的具备温湿度智能调节功能的储能电池系统的剖视结构示意图;
[0068] 图4为本发明实施例1中的托盘的结构示意图;
[0069] 图5为本发明实施例1中的电芯盖的俯视方向的结构示意图;
[0070] 图6为本发明实施例1中的电芯模组的俯视方向的结构示意图;
[0071] 图7为本发明实施例1中的制冷板的结构示意图;
[0072] 图8为本发明实施例1中的固定框与透液膜组合后的结构示意图;
[0073] 图9为本发明实施例2中的温湿度智能调节方法的控制原理框图;
[0074] 图10为本发明实施例2中的温湿度智能调节方法的流程图;
[0075] 图11为本发明实施例2中的对电池箱体内部进行三级湿度控制的流程图;
[0076] 图12为本发明实施例2中的对电池箱体内部进行三级温湿度控制的流程图;
[0077] 图13为本发明实施例2中的对电池箱体进行制冷单元自检测的流程图。
[0078] 附图标记说明:
[0079] 1—电池箱体;10—下箱体;11—上盖;12—托盘;13—底护板;14—电池腔;15—储液腔;16—电芯盖;110—上凸部;111—纵向导流凹槽;112—横向导流凹槽;120—漏液口;121—排液槽;122—固定框;123—透液膜;124—密封垫片;160—纵向导液槽;161—横向导液槽;162—导液槽排液口;
[0080] 2—电芯模组;20—电芯单元;21—电芯;
[0081] 3—制冷单元;30—制冷板;31—制冷主机;300—板体;301—进液管;302—出液管;303—排液竖槽;
[0082] 4—监测单元;40—第一温度传感器;41—第二温度传感器;42—湿度传感器;
[0083] 5—控制器。

具体实施方式

[0084] 下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0085] 应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。实施例1
[0086] 参照图1‑图8,本实施例提供了一种具备温湿度智能调节功能的储能电池系统,包括:
[0087] 电池箱体1,其包括内部中空的下箱体10、设置在下箱体10上的上盖11、设置在下箱体10底部的托盘12以及设置在托盘12下方的底护板13,上盖11和托盘12之间的空腔形成电池腔14,托盘12和底护板13之间的空腔形成储液腔15;
[0088] 电芯模组2,其设置在电池腔14内,电芯模组2包括若干电芯21;
[0089] 制冷单元3,其包括设置在电池腔14内的至少一块竖直布置的中空的制冷板30以及设置在电池箱体1外部的用于向制冷板30中提供冷却液的制冷主机31;
[0090] 监测单元4,其包括设置在电池箱体1外部的第一温度传感器40以及设置在电池腔14内的第二温度传感器41、湿度传感器42;
[0091] 以及控制器5,其与制冷主机31、第一温度传感器40、第二温度传感器41和湿度传感器42均通讯连接,制冷主机31对制冷单元3进行控制以调节电池腔14内的温度和湿度;
[0092] 其中,托盘12上开设有至少一个连通电池腔14和储液腔15的漏液口120,漏液口120上覆盖设置有透液膜123,制冷板30设置在透液膜123的正上方。
[0093] 在本实施例中,透液膜123的外周连接有固定框122,固定框122连接在托盘12上并使得透液膜123覆盖漏液口120,固定框122和托盘12之间设置有环形状的密封垫片124。
[0094] 在一种实施例中,托盘12上设置有1个漏液口120,制冷单元3中设置有1个制冷板30。在另一种实施例中,托盘12上设置有2个漏液口120,且分布与Y方向的两端,制冷单元3中设置有2个制冷板30,每个制冷板30均对应分布于1个漏液口120的正上方。在另一种实施例中,托盘12上设置有4个漏液口120,且分布于托盘12上四周,制冷单元3中设置有4个制冷板30,每个制冷板30均对应分布于1个漏液口120的正上方。本实施例中以包括2个漏液口
120、2个制冷板30为例进行示意。
[0095] 其中,制冷板30包括板体300、形成于板体300内部的冷却液腔、设置在板体300表面且与冷却液腔连通的进液管301与出液管302以及沿竖直方向开设在板体300表面的若干排液竖槽303。制冷主机31提供的低温冷却液从进液管301进入冷却液腔,通过板体300与电池腔14内进行热交换,然后从出液管302排出。低温冷却液一方面对电池腔14内进行降温,另一方面,由于冷凝作用,电池腔14内的湿气在板体300上产生凝露形成冷凝水,冷凝水在板体300上沿着排液竖槽303向下流动,滴落到下方的透液膜123上,然后进入到储液腔15中收集。
[0096] 其中,托盘12表面开设有从漏液口120的两端沿X方向相两侧延伸的排液槽121。电芯模组2包括沿X方向依次布置的若干个电芯单元20,每个电芯单元20均包括沿Y方向布置的若干个电芯21;
[0097] 每个电芯单元20的上方均对应覆盖设置有一片电芯盖16,电芯盖16的表面具有若干条沿X方向开设的纵向导液槽160和一条沿Y方向开设的横向导液槽161,若干条纵向导液槽160沿Y方向间隔布置且均与横向导液槽161连通,横向导液槽161的两端形成导液槽排液口162,所有电芯盖16上的导液槽排液口162均处于排液槽121或漏液口120的正上方。纵向导液槽160和横向导液槽161用于收集上盖11的底面向下滴落的冷凝水,然后通过横向导液槽161汇集,并由导液槽排液口162滴落到排液槽121或漏液口120的正上方,并最终进入到储液腔15中。
[0098] 参照图1,本实施例中,以1个电芯模组2包括3个电芯单元20为例进行了示意,3个电芯盖16对应盖设在3个电芯单元20上,处于中间的电芯盖16两端的导液槽排液口162正好处于漏液口120的正上方,其余两个电芯盖16上的导液槽排液口162正好处于漏液口120两侧的排液槽121的正上方,从而使得横向导液槽161汇集的冷凝水正好向下滴落至漏液口120或排液槽121内,排液槽121收集的冷凝水流入漏液口120,从而使冷凝水能够快速下渗至储液腔15中。
[0099] 在本实施例中,上盖11的中部向上凸起形成远离电芯模组2上表面的上凸部110,电芯盖16容纳于上凸部110和电芯模组2之间的空隙中;
[0100] 上凸部110的表面形成有若干沿X方向布置的纵向导流凹槽111和若干沿Y方向布置的横向导流凹槽112。当上盖11的上表面有水时,通过纵向导流凹槽111和横向导流凹槽112的导流作用,能够时水从上盖11上快速流走。
[0101] 在一些优选的实施例中,储液腔15上还设置有用于排水的排液阀,储液腔15中还设置有液位计。当液位计检测到储液腔15中的蓄水液位超过允许值时,通过控制器5发出液位过高的报警信息,提醒操作人员对该储能电池系统进行排水操作。
[0102] 第一温度传感器40和第二温度传感器41分别检测电池箱体1外部的温度和内部的温度,湿度传感器42检测电池箱体1内部的湿度,控制器5根据第一温度传感器40、第二温度传感器41和湿度传感器42的检测结果对制冷单元3的制冷主机31进行控制,以自动调控电池箱体1内部的温度和湿度,保证储能电池系统处于适宜的工作环境。实施例2
[0103] 参照图10,本实施例提供一种实施例1的储能电池系统的温湿度智能调节方法,该方法包括以下步骤:
[0104] S1、预先设定最低温度阈值Tmin和最高温度阈值Tmax,第一湿度阈值RHT1、第二湿度阈值RHT2和第三湿度阈值RHT3,其中,RHT1<RHT2<RHT3;
[0105] 第一温度传感器(本实施例中,其设置在电池箱体外壁上)和第二温度传感器分别检测电池箱体外部的温度TW和内部的温度TN,湿度传感器检测电池箱体内部的湿度RH,控制器每隔Δt时间获取依次第一温度传感器、第二温度传感器和湿度传感器的检测结果,然后按照以下方法根据检测结果进行相应控制;
[0106] 最低温度阈值Tmin和最高温度阈值Tmax,用于作为电池箱体内部是否存在温度偏高或温度过高情况的判断依据。在优选的实施例中,设置为:Tmin=45~55℃,Tmax=65~85℃。
[0107] 湿度阈值RHT1、RHT2、RHT3用于作为电池箱体内部湿度情况的判断依据,并根据不同湿度情况进行不同的除湿操作。在优选的实施例中,设置为:RHT1=65~75%,RHT2=76~88%,RHT3=89 93%。~
[0108] 在优选的实施例中,Δt=0.1 120s。~
[0109] S2、当TN≤Tmin时,说明电池箱体内部温度正常,只需要进行除湿操作,控制器按照如下方法对电池箱体内部进行三级湿度控制,参照图11,其具体为:
[0110] 当RHT1<RH<RHT2时,控制器控制开启制冷单元,制冷单元将冷却液调整至温度T1,并以流量为QB向制冷板中输送,直至RH≤RHT1,然后返回步骤S1;若制冷单元持续工作tB1时间后仍然为RH>RHT1,则发出报警信号,提醒对电池箱体进行检查;
[0111] 其中,T1=(TN-10)~(TN-15),T1、TN的单位均为℃;
[0112] 当RHT2≤RH≤RHT3时,控制器控制制冷单元将冷却液调整至温度T2,并以流量为QB向制冷板中输送,直至RH≤RHT1,然后返回步骤S1;若制冷单元持续工作tB2时间后仍然为RH>RHT1,则发出报警信号,提醒对电池箱体进行检查;
[0113] 其中,T2=(TN-15)~(TN-20),T2的单位为℃;
[0114] 当RH>RHT3时,控制器控制制冷单元将冷却液调整至温度T3,并以流量为QB向制冷板中输送,直至RH≤RHT1,然后返回步骤S1;若制冷单元持续工作tB3时间后仍然为RH>RHT1,则发出报警信号,提醒对电池箱体进行检查;
[0115] 其中,T3=(TN-20)~(TN-25),T3的单位为℃;tB1<tB2<tB3;
[0116] S3、当Tmin<TN<Tmax时,说明电池箱体内部温度偏高,需要同时进行除湿和降温操作,所以需要加强制冷单元的制冷功效(如降低冷却液温度、增大冷却液流量等),控制器按照如下方法对电池箱体内部进行三级温湿度控制,参照图12,其具体为:
[0117] 当RHT1<RH<RHT2时,控制器控制开启制冷单元,制冷单元将冷却液调整至温度T1,并以流量为Q1向制冷板中输送,直至RH≤RHT1,然后返回步骤S1;若制冷单元持续工作tB1时间后仍然为RH>RHT1,则发出报警信号,提醒对电池箱体进行检查;
[0118] 其中,T1=(TN-10)~(TN-15),T1、TN的单位均为℃;
[0119] 其中, ;
[0120] 当RHT2≤RH≤RHT3时,控制器控制制冷单元将冷却液调整至温度T2,并以流量为Q2向制冷板中输送,直至RH≤RHT1,然后返回步骤S1;若制冷单元持续工作tB2时间后仍然为RH>RHT1,则发出报警信号,提醒对电池箱体进行检查;
[0121] 其中,T2=(TN-15)~(TN-20),T2的单位为℃;
[0122] 其中, ;
[0123] 当RH>RHT3时,控制器控制制冷单元将冷却液调整至温度T3,并以流量为Q3向制冷板中输送,直至RH≤RHT1,然后返回步骤S1;若制冷单元持续工作tB3时间后仍然为RH>RHT1,则发出报警信号,提醒对电池箱体进行检查;
[0124] 其中,T3=(TN-20)~(TN-25),T3的单位为℃;
[0125] 其中, ;
[0126] 本发明中,对冷却液温度的调控是以当前电池箱体内部温度和湿度为基准进行的,湿度越大,则使冷却液温度低于当前电池箱体内部温度越多,从而能够在保证除湿效果的前提下节约能耗。
[0127] 本发明中,当温度偏高时,通过增大冷却液流量来提高降温效果,且对冷却液流量的调控是以当前电池箱体内部温度和最低温度阈值Tmin之间的差值为基准进行的,该差值越大,说明电池箱体内部温度偏高程度越高,相应的冷却液流量也会越大,从而能够根据温度偏高的严重程度来调节冷却液流量,能够在保证降温除湿效果的前提下节约能耗。
[0128] S4、当TN≥Tmax时,说明电池箱体内部温度过高,可能存在热失控风险,控制器按照如下方法对电池箱体内部进行快速降温控制:
[0129] 控制器控制制冷单元将冷却液调整至温度T4,并以流量为Q4向制冷板中输送,直至TN<Tmax,若制冷单元持续工作tE时间后仍然为TN≥Tmax,则控制储能电池系统停止供电工作,并发出报警信号,提醒对电池箱体进行检查;
[0130] 其中,T4=(TN-25)~(TN-35),T4的单位为℃;
[0131] 其中, ;
[0132] 其中,α、β、γ均为修正系数,α=1.1 1.5,β=1.2 2,β=1.5 4,且α≤β≤γ。~ ~ ~
[0133] 在优选的实施例中,tB1=2~6min,tB2=6~10min,tB3=10~15min。
[0134] 参照图13,本实施例中,控制器按照以下方法每隔时间tZ对电池箱体进行制冷单元自检测:
[0135] S01、控制器控制储能电池系统停止供电工作,记录第一温度传感器和第二温度传感器分别检测到的此时电池箱体外部的温度TW0和内部的温度TN0;
[0136] S02、控制器控制制冷单元按照自检测条件工作:制冷单元将冷却液调整至温度Tg,并以流量为Qg向制冷板中输送,持续工作时间tg;
[0137] 然后获取此时第二温度传感器检测到的电池箱体内部的温度TN1,即自检测条件下的自检测实际温度;
[0138] S03、根据预先建立的基于机器学习算法的自检温度预测模型获取在自检测条件下,对应于电池箱体外部温度为TW0、内部温度为TN0时的自检测标准温度TNC;
[0139] 若 ,则自检通过,控制器控制发出电池箱体合格的提示信息;
[0140] 若 ,则自检不通过,控制器控制发出电池箱体存在质量问题的报警信息,提醒进行维修;
[0141] 其中,εT为误差阈值,εT=0.2~3℃。
[0142] 电池箱体在长期使用后,因材料老化或外力作用,其密封性等可能会受到损坏,容易影响储能电池系统的使用,并可能导致存在安全隐患;进行定期检查能够助于及时发现问题,以进行维修;若人工进行检查较为麻烦。本发明中通过上述方法,利用制冷单元能够实现电池箱体的自检测,以判断电池箱体是否存在密封性等方面的问题,从而判断是否需要进行维修。在优选的实施例中,设置tZ=1~15d(天)。
[0143] 本实施例中,自检温度预测模型通过以下方法构建得到:
[0144] S03‑1、采用电池箱体合格的储能电池系统按照以下方法构建训练数据集:
[0145] 在电池箱体外部温度为TW0i=0~40℃、内部温度TN0i=0~60℃的范围内,进行若干次检测,每次获取一个不同的TW0i和TN0i的组合下,制冷单元按照自检测条件工作后对应得到的自检测实际温度TNCi,将单次检测得到的TW0i、TN0i、TNCi对应组合为一条训练数据s,将所有检测获得的训练数据s组合即得到训练数据集;
[0146] 例如,TW0i=0℃下,TN0i=1,2,3,...,60℃下各获取一个自检测实际温度,组合得到60条训练数据s,然后TW0i依次增加1℃,重复以上步骤,这样可得到3600条训练数据s,组合后即得到训练数据集。
[0147] S03‑2、采用训练数据集对基于机器学习算法的网络模型(例如CNN网络)进行训练,以电池箱体外部温度TW0i、电池箱体内部温度TN0i为输入,对应的自检测实际温度TNCi为输出进行训练,训练完成后得到自检温度预测模型。
[0148] 其中,各流量值如QB、Qg等依据制冷板和电池箱体的具体尺寸进行选择,本发明中不做具体限制。
[0149] 在一些优选的实施例中,控制器设置在储能电池系统的外部,其可以为计算机或具备显示功能和/或声音输出功能的其他控制设备。
[0150] 在一些优选的实施例中,控制器发出的各种报警信息可通过显示屏以文字形式呈现和/或通过声音设备(如扬声器)以语言形式呈现。
[0151] 在一些可选的实施例中,Tmin=50℃,Tmax=70℃;
[0152] RHT1=70%,RHT2=85%,RHT3=90%;Δt=30s;
[0153] T1=TN-10,T2=TN-15,T3=TN-20,单位均为℃;
[0154] α=1.2,β=1.5,β=2;
[0155] tB1=3min,tB2=8min,tB3=10min;
[0156] tZ=3d(天);εT=1℃。
[0157] 在一些可选的实施例中,为降低计算复杂度,在以上步骤S2、S3中计算T1、Q1的值时,均以初始检测的TN值为基准计算,例如步骤S3中,当检测到的TN满足Tmin<TN<Tmax、检测到的RH满足RHT1<RH<RHT2时,制冷单元将冷却液调整至温度T1,并以流量为Q1向制冷板中输送,其中的T1=(TN-10)~(TN-15), ;
[0158] 计算时以初始的TN值来计算,使该过程中,冷却液的温度、流量均保持不变。因为当制冷单元开始工作后,TN的值将会逐渐降低,若以TN的实时值来计算T1、Q1,会导致计算量大幅度增加。
[0159] 尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节。