储能电池集成式冷却系统及控制方法与流程

1.本发明涉及储能电站冷却设备技术领域，更具体地，涉及一种储能电池集成式冷却系统及控制方法。

背景技术：

2.为实现“碳达峰”、“碳中和”的重大战略举措，推动节能减排，加强资源综合利用，合理控制能源消费总量，大幅提升能能源利用效率，维持储能系统安全稳定运行极为重要。

3.储能电池热失控造成的损失不可估量，现有技术中，储能电池冷却采取风冷的方式。采用空气作为传热介质就是直接把空气引入，使其流过模块以达到散热目的，一般需有风扇、进出口风道等部件，需建立单独系统，提供加热或冷却的功能，根据电池状态独立控制，这也增加了整车能源消耗和成本。

4.风冷内循环系统的工作机理如下：布置在柜体内部的风机为内循环提供风压头和风量；一般采用轴流风机，这样的风机特点为风量较大，但是压头较小。考虑到柜内其它设备的空间排布，往往内循环的空气流动很难组织地恰到好处，存在内循环效果差，散热不均匀的问题；并且当内循环组织好以后，若柜内结构改变将严重影响原来的内循环，即内循环受柜内结构影响大。这种内循环的缺点导致某些甚至是大部分的热源处的风速很小，只有1m/s～2m/s，并且低风速使得热源处的空气流动方向不能最大程度地发挥散热作用。另外，现有风冷系统中，通过热交换器完成热交换的冷却空气散发到环境中，对环境进行加热使得风冷系统的冷却空气在流动过程中会出现与热空气混合的现象，使得原本需要低温的冷却空气被加热了，这样的缺陷不仅降低了储能电池的冷却效率，同时由于冷却介质温度的不稳定，难以满足电池簇恒温运行的要求。

5.现有技术1(cn107444103b)“一种电动汽车集成式热管理系统”，包括电池集成热管理系统、电机集成热管理系统和热泵空调的制冷及制热循环系统；电池集成热管理系统包括第一水泵、第一相变换热器、第一膨胀水壶和电池水冷盘管；电机集成热管理系统包括第二水泵、第二相变换热器、第二膨胀水壶、散热器和第一电机水冷盘管；热泵空调的制冷及制热循环系统包括冷凝器、热泵空调、蒸发器和干燥器。电池集成热管理系统、电机集成热管理系统通过相变换热器与热泵空调制冷循环及制热循环系统相连，当制热循环时，相变换热器将储能传递给蒸发器进行预热，当制冷循环时，蒸发器将热量传递给相变换热器储能。现有技术1中，由于采用了相变换热器，充分发挥相变材料的高相变潜热和导热率特性，从而减少了蒸发器数量，扩大了车内体积，使得车内结构布局合理。然而，现有技术1中不仅在两个换热器中填充了相变材料，还需要在对应的支路管子内填充相变材料在使用过程中存在耐久性、经济性上的问题，首先相变材料在循环相变过程中热物理性质退化，其次相变材料从基体材料中泄漏出来，表现为在材料表面结霜，再者，在相变过程中产生的应力使得基体材料容易被破坏。并且，相变材料的大量使用，使得冷却系统的工程造价显著提升，从工程全寿命周期来看，涉及大功率的储能电池冷却系统如果使用相变材料，初期投资高，维护成本也高。

6.此外，如果使用液体为介质，对储能电池进行传热冷却，需在模块与液体介质之间建立传热通道，比如水套，以对流和导热两种形式进行间接式加热和冷却，传热介质可以采用水、乙二醇甚至制冷剂，由于需要风扇、水泵、换热器、加热器、管路以及其它附件而使结构过于庞大、复杂，同时也消耗了电池能量、降低了电池的功率密度和能量密度。虽然液体冷却系统技术成熟、控温精准，能够适应储能电池的精准控温和恒温运行等技术要求，但其复杂的换热结构和复杂的介质通道，使得液体冷却系统无法与储能电池集成化设计。

7.因此，需要研究一种能够与储能电池集成的冷却系统，满足储能电池的精准控温和恒温运行。

技术实现要素：

8.为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种储能电池集成式冷却系统及控制方法。

9.本发明采用如下的技术方案。

10.一种储能电池集成式冷却系统，冷却系统用于对储能电池系统中的逆变器柜和储能电池簇进行冷却。

11.冷却系统集成在储能电池系统中，冷却系统包括：液冷回路，制冷回路和蒸发器；其中，液冷回路和制冷回路通过蒸发器实现并联布置；冷却系统同时对逆变器柜、储能电池簇进行冷却，其中，逆变器柜和储能电池簇的额定运行温度不相同；

12.蒸发器包括冷却介质支路和冷媒体支路；冷却介质支路串联在液冷回路中，冷媒体支路串联在制冷回路；冷却介质管路中流过冷却介质，冷媒体支路中流过冷媒体，冷却介质的流向与冷媒体的流向相反；

13.在蒸发器中，冷却介质与冷媒体进行第一次热交换后，冷却介质通过放热实现冷却，冷媒体通过吸热实现从低温低压液体变成低温低压气体；

14.其中，冷却介质为液体。

15.液冷回路包括：主循环泵，被冷却件液冷入口端，被冷却件液冷出口端，第一冷却介质管道，第二冷却介质管道，第三冷却介质管道；

16.在液冷回路中，冷却介质从主循环泵流出后，经由第一冷却介质管道流入蒸发器；在蒸发器的冷却介质支路中，冷却介质与冷媒体进行第一次热交换后，再经由第二冷却介质管道流入被冷却件液冷入口端；在被冷却件中，冷却介质与被冷却件进行第二次热交换后，从被冷却件液冷出口端流出，经由第三冷却介质管道流入主循环泵。

17.制冷回路包括：压缩机，冷凝器，节流阀，冷媒体管道；

18.在制冷回路中，冷媒体流入蒸发器，在蒸发器的冷媒体支路中，冷媒体与冷却介质进行第一次热交换后，经由冷媒体管道依次流入压缩机，冷凝器和节流阀。

19.在制冷回路中，流入蒸发器的冷媒体是低温低压液体，流出蒸发器的冷媒体是低温低压气体；压缩机对低温低压气体进行压缩，得到高温高压气体；在冷凝器中，高温高压气体冷凝成中温高压液体；中温高压液体在节流阀处形成低温低压液体。

20.制冷回路还包括气液分离器和气液过滤器；

21.流出蒸发器的冷媒体先进入气液分离器，实现低温低压气体中的气液分离；经过气液分离的低温低压气体再进入压缩机；

22.流出冷凝器的冷媒体先进入气液过滤器，实现中温高压液体中的气液过滤；经过气液过滤的中温高压液体再进入节流阀。

23.连接主循环泵出口端与蒸发器入口端的第一冷却介质管道上，串联过滤器；

24.连接蒸发器出口端与被冷却件液冷入口端的第二冷却介质管道上，依次串联加热器；连接被冷却件液冷出口端与主循环泵入口端的第三冷却介质管道，并联高位水箱。

25.冷却介质流入冷却件液冷入口端后，依次通过液冷管路、第一液冷支路到达逆变器柜的液冷系统入口端，还依次通过液冷管路、第二液冷支路到达储能电池簇的液冷系统出口端；

26.液冷管路上串联有第三球阀；第二液冷支路上串联有第一球阀；

27.逆变器柜的液冷系统出口端与冷却件液冷出口端之间，通过第三液冷支路连接；

28.储能电池簇的液冷系统入口端与被冷却件液冷入口端之间，通过第四液冷支路连接；

29.其中，第二液冷支路还通过第五液冷支路与被冷却件液冷出口端之间连接，并且第五液冷支路接入第二液冷支路的连接点a位于第一球阀与储能电池簇的液冷系统出口端之间；其中，第五液冷支路上串联第二球阀。

30.第一冷却介质管道上，在主循环泵和过滤器之间，安装第一入口压力表；

31.第二冷却介质管道上，在加热器与被冷却件液冷入口端之间安装第一温度表和第一出口压力表；

32.第二液冷支路上，在第五液冷支路接入第二液冷支路的连接点a与储能电池簇的液冷系统出口端之间安装第二温度表和第二出口压力表；

33.第三冷却介质管道上，被冷却件液冷出口端与高位水箱接入第三冷却介质管道的连接点之间安装第三温度表和第三出口压力表。

34.冷凝器与气液过滤器之间的冷媒体管道上，安装第二入口压力表和第四温度表；

35.蒸发器与气液分离器之间的冷媒体管道上，安装第五温度表和第四出口压力表。

36.高位水箱上安装有液位表。

37.冷却系统还包括：上位机；上位机包括：信号采集模块，控制模块；

38.信号采集模块，用于利用仪器仪表和传感器采集温度信号、压力信号、流量信号、液位信号和加热器功率信号；其中，

39.温度信号包括：被冷却件液冷系统的入口温度，被冷却件液冷系统的出口温度，储能电池簇液冷系统的出口温度，冷凝器的出口温度，压缩机的入口温度；

40.压力信号包括：被冷却件液冷系统的入口压力，被冷却件液冷系统的出口压力，储能电池簇液冷系统的出口压力，压缩机的入口压力，主循环泵的出口压力，冷凝器的出口压力；

41.流量信号，是液冷回路的流量；

42.液位信号，是高位水箱的液位信号；

43.加热器功率信号，是加热器的输入功率；

44.控制模块，用于利用plc控制压缩机、冷凝器的风机、加热器的启动、停止和保护。

45.储能电池集成式冷却系统的控制方法，包括：

46.步骤1，采集储能电池簇的运行温度以及逆变器柜的运行温度；当储能电池簇的运

行温度和/或逆变器柜的运行温度大于冷却系统开启温度限值时，冷却系统通电启动；其中，冷却系统开启温度限值，是储能电池簇的额定运行温度和逆变器柜的额定运行温度中的最小值；

47.步骤2，先对液冷回路中的主循环泵进行通电启动操作，冷却系统以自循环均温模式运行；

48.步骤3，采集被冷却件液冷系统的入口温度；当储能电池簇的运行温度大于被冷却件液冷系统的入口温度时，启动制冷回路，并进入步骤4；当储能电池簇的运行温度和逆变器柜的运行温度都不大于被冷却件液冷系统的入口温度时，则不启动制冷回路，并返回步骤2；

49.步骤4，制冷回路启动后，采集储能电池簇液冷系统的出口温度和逆变器柜液冷系统的入口温度；根据储能电池簇液冷系统的出口温度和逆变器柜液冷系统的入口温度，控制第一球阀和第二球阀，对储能系统中的逆变器柜、储能电池簇进行冷却。

50.优选地，步骤2中，在自循环均温模式下，制冷系统不启动，即压缩机不启动，冷凝器的风机不启动；在自循环均温模式下，冷却系统中加热器不启动，冷却介质依次经过主循环泵、过滤器、加热器、被冷却件的液冷系统后，再返回主循环泵；

51.在自循环均温模式下，冷却系统运行不少于2分钟。

52.优选地，步骤3包括：

53.步骤3.1，当储能电池簇的运行温度不大于被冷却件液冷系统的入口温度，并且逆变器柜的运行温度不大于被冷却件液冷系统的入口温度时，则不启动制冷回路，即压缩机及冷凝器的风机均不启动；主循环泵保持运转，液冷回路自循环；此时，储能电池簇的运行温度范围为20～25℃，逆变器柜的运行温度为40℃；

54.步骤3.2，当储能电池簇的运行温度大于被冷却件液冷系统的入口温度时，则启动制冷回路，即冷凝器的风机启动并运转30s后启动压缩机；制冷回路启动过程中，主循环泵保持运转。

55.优选地，步骤3.1还包括：当储能电池簇的运行温度不大于被冷却件液冷系统的入口温度，并且逆变器柜的运行温度不大于被冷却件液冷系统的入口温度时，且储能电池簇的运行温度和逆变器柜的运行温度均不大于冷却系统开启温度限值，冷却系统断电，停止运行。

56.优选地，步骤4包括：

57.步骤4.1，当储能电池簇液冷系统的出口温度与逆变器柜液冷系统的入口温度的差值不超过限值时，第二球阀、第三球阀均关闭通道，第一球阀开启通道，此时，冷却介质依次经由第四液冷支路进入储能电池簇液冷系统后，再依次经由第二液冷支路和第一液冷支路进入逆变器柜液冷系统；以串联的方式对储能系统中的逆变器柜、储能电池簇进行冷却，即利用冷却储能电池簇后的冷却液再次对逆变器柜进行冷却；

58.步骤4.2，当储能电池簇液冷系统的出口温度与逆变器柜液冷系统的入口温度的差值超过限值时，第二球阀、第三球阀均开启通道，第一球阀关闭通道，此时，冷却介质依次经由第四液冷支路进入储能电池簇液冷系统后，冷却介质还依次经由液冷管路和第一液冷支路进入逆变器柜液冷系统；以并联的方式对储能系统中的逆变器柜、储能电池簇进行冷却。

59.优选地，分别使用流量计采集储能电池簇液冷系统中的流量和逆变器柜液冷系统中的流量，当储能电池簇液冷系统中的流量和逆变器柜液冷系统中的流量相同时，则第一球阀开启通道时，第二球阀关闭通道。

60.本发明的有益效果在于，与现有技术相比：

61.本发明提出的冷却系统及其控制方法，采用制冷回路替代风冷装置或冷却塔，使用蒸发器将液冷回路和制冷回路并联起来，以实现冷媒体对冷却介质的冷却；采用该结构的冷却系统，在使用相同的液冷回路和制冷回路下，能够同时对逆变器柜、储能电池簇等多台设备进行冷却，以满足逆变器柜和储能电池簇等多台设备因额定运行温度不相同而引起的冷却温差的要求差异。

62.本发明的有益效果具体如下：

63.1)取消了风冷装置或冷却塔，仅使用相同的液冷回路和制冷回路，就满足各设备不同冷却温差的要求，使得液冷回路和制冷回路的结构小型化，能够集成在单一柜体中，有效减小占地面积和空间尺寸，并且为冷却系统与储能电池系统进行集成提供了技术支撑；

64.2)由于电池簇运行温度约为20～25℃，逆变器柜运行温度约为40℃，两者的运行温度要求不同，在使用相同的液冷回路和制冷回路进行冷却时，当储能电池簇液冷系统的出口温度与逆变器柜液冷系统的入口温度的差值不超过限值时，冷却介质依次经由第四液冷支路进入储能电池簇液冷系统后，再依次经由第二液冷支路和第一液冷支路进入逆变器柜液冷系统；以串联的方式对储能系统中的逆变器柜、储能电池簇进行冷却；利用冷却电池簇后的冷却液再次对逆变器柜进行冷却，充分利用冷却介质资源，提升冷却系统的利用率和工作效率；而当储能电池簇液冷系统的出口温度与逆变器柜液冷系统的入口温度的差值超过限值时，冷却介质依次经由第四液冷支路进入储能电池簇液冷系统后，还经由液冷管路和第一液冷支路进入逆变器柜液冷系统；以并联的方式对储能系统中的逆变器柜、储能电池簇进行冷却，同时满足两种设备的运行温度要求；

65.2)液冷回路中的主循环泵为屏蔽泵，屏蔽泵相较于机械离心泵使用的动密封更容易实现完全密封，可以实现完全无泄漏，且使用寿命长、易于安装，可以做到免维护、同时屏蔽泵的噪声低，对周围环境不会造成声污染；

66.3)冷却系统通过控制制冷回路，精准控制被冷却件液冷系统的入口温度的差值在

±

2℃范围内；

67.4)在被冷却件液冷系统中的管道系统保持不变的前提下，通过调节冷却系统中的压力手动阀或流量手动阀，分别实现被冷却件液冷系统的入口压力和入口流量的精准控制。

附图说明

68.图1是本发明一种储能电池集成式冷却系统的结构示意图；

69.图1中的附图标记说明如下：

70.1-主循环泵；

71.2-过滤器；

72.3-蒸发器；

73.4-逆变器柜；

74.5-储能电池簇；

75.6-气液分离器；

76.7-压缩机；

77.8-冷凝器，含风机；

78.9-节流阀；

79.10-液位表；

80.11-出口压力表，其中，11-1为第一出口压力表，11-2为第二出口压力表；

81.12-温度表，其中，12-1为第一温度表，12-2为第二温度表，12-3为第三温度表，12-4为第四温度表，12-5为第五温度表；

82.13-入口压力表，其中，13-1为第一入口压力表，13-2为第二入口压力表，13-3为第三入口压力表，13-4为第四入口压力表；

83.14-高位水箱；

84.15-加热器；

85.16-气液过滤器；

86.17-第一球阀；18-第二球阀；19-第三球阀；

87.20-第一冷却介质管道；21-第二冷却介质管道；22-第三冷却介质管道；23-冷媒体管道；

88.100-被冷却件的液冷入口端；200-被冷却件的液冷出口端；

89.4a-逆变器柜液冷系统入口端；4b-逆变器柜液冷系统出口端；

90.5a-储能电池簇液冷系统入口端；5b-储能电池簇液冷系统出口端；

91.图2是本发明实施例中冷却系统柜体的外观示意图；

92.图3是本发明实施例中储能系统集装箱的示意图，其中冷却系统柜体集成在储能系统集装箱内；

93.图4是本发明一种储能电池集成式冷却系统的控制方法的步骤框图。

具体实施方式

94.下面结合附图对本技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。

95.如图1，一种储能电池集成式冷却系统，冷却系统用于对储能电池系统中的逆变器柜4和储能电池簇5进行冷却；本发明优选实施例中，冷却系统集成在单一柜体内，如图2所示，该冷却系统柜体可以集成在如图3所示的储能系统集装箱内。

96.冷却系统集成在储能电池系统中，冷却系统包括：液冷回路，制冷回路和蒸发器；其中，液冷回路和制冷回路通过蒸发器3实现并联布置；冷却系统同时对逆变器柜、储能电池簇进行冷却，其中，逆变器柜和储能电池簇的额定运行温度不相同；

97.蒸发器3包括冷却介质支路和冷媒体支路；冷却介质支路串联在液冷回路中，冷媒体支路串联在制冷回路；冷却介质管路中流过冷却介质，冷媒体支路中流过冷媒体，冷却介质的流向与冷媒体的流向相反；

98.在蒸发器3中，冷却介质与冷媒体进行第一次热交换后，冷却介质通过放热实现冷却，冷媒体通过吸热实现从低温低压液体变成低温低压气体；

99.其中，冷却介质为液体。

100.液冷回路包括：主循环泵1，被冷却件液冷入口端100，被冷却件液冷出口端200，第一冷却介质管道20，第二冷却介质管道21，第三冷却介质管道22；

101.在液冷回路中，冷却介质从主循环泵1流出后，经由第一冷却介质管道20流入蒸发器3；在蒸发器3的冷却介质支路中，冷却介质与冷媒体进行第一次热交换后，再经由第二冷却介质管道21流入被冷却件液冷入口端100；在被冷却件中，冷却介质与被冷却件进行第二次热交换后，从被冷却件液冷出口端200流出，经由第三冷却介质管道22流入主循环泵1，如此循环形成液冷回路。

102.制冷回路包括：压缩机7，冷凝器8，节流阀9，冷媒体管道23；

103.在制冷回路中，冷媒体流入蒸发器3，在蒸发器3的冷媒体支路中，冷媒体与冷却介质进行第一次热交换后，经由冷媒体管道23依次流入压缩机7，冷凝器8和节流阀9。

104.在制冷回路中，流入蒸发器3的冷媒体是低温低压液体，流出蒸发器3的冷媒体是低温低压气体；压缩机7对低温低压气体进行压缩，得到高温高压气体；在冷凝器8中，高温高压气体冷凝成中温高压液体；中温高压液体在节流阀9处形成低温低压液体，如此形成制冷回路。

105.制冷回路还包括气液分离器6和气液过滤器16；

106.流出蒸发器3的冷媒体先进入气液分离器6，实现低温低压气体中的气液分离；经过气液分离的低温低压气体再进入压缩机7；

107.流出冷凝器8的冷媒体先进入气液过滤器16，实现中温高压液体中的气液过滤；经过气液过滤的中温高压液体再进入节流阀9。

108.连接主循环泵1出口端与蒸发器3入口端的第一冷却介质管道20上，串联过滤器2；

109.连接蒸发器3出口端与被冷却件液冷入口端100的第二冷却介质管道21上，依次串联加热器15；连接被冷却件液冷出口端200与主循环泵1入口端的第三冷却介质管道22，并联高位水箱14。

110.冷却介质流入冷却件液冷入口端100后，依次通过液冷管路30、第一液冷支路31到达逆变器柜4的液冷系统入口端4a，还依次通过液冷管路30、第二液冷支路32到达储能电池簇5的液冷系统出口端5b；

111.液冷管路30上串联有第三球阀19；第二液冷支路32上串联有第一球阀17；

112.逆变器柜4的液冷系统出口端4b与冷却件液冷出口端200之间，通过第三液冷支路33连接；

113.储能电池簇5的液冷系统入口端5a与被冷却件液冷入口端100之间，通过第四液冷支路34连接；

114.其中，第二液冷支路32还通过第五液冷支路35与被冷却件液冷出口端200之间连接，并且第五液冷支路35接入第二液冷支路32的连接点a位于第一球阀17与储能电池簇5的液冷系统出口端5b之间；其中，第五液冷支路35上串联第二球阀18。

115.第一冷却介质管道20上，在主循环泵1和过滤器2之间，安装第一入口压力表11-1；

116.第二冷却介质管道21上，在加热器15与被冷却件液冷入口端100之间安装第一温度表12-1和第一出口压力表13-1；

117.第二液冷支路32上，在第五液冷支路35接入第二液冷支路32的连接点a与储能电

池簇5的液冷系统出口端5b之间安装第二温度表12-2和第二出口压力表13-2；

118.第三冷却介质管道22上，被冷却件液冷出口端200与高位水箱14接入第三冷却介质管道22的连接点之间安装第三温度表12-3和第三出口压力表13-3。

119.冷凝器8与气液过滤器16之间的冷媒体管道23上，安装第二入口压力表11-2和第四温度表12-4；

120.蒸发器3与气液分离器6之间的冷媒体管道23上，安装第五温度表12-5和第四出口压力表13-4。

121.高位水箱14上安装有液位表10。

122.冷却系统还包括：上位机；上位机包括：信号采集模块，控制模块；

123.信号采集模块，用于利用仪器仪表和传感器采集温度信号、压力信号、流量信号、液位信号和加热器功率信号；其中，

124.温度信号包括：被冷却件液冷系统的入口温度，被冷却件液冷系统的出口温度，储能电池簇液冷系统的出口温度，冷凝器的出口温度，压缩机的入口温度；

125.压力信号包括：被冷却件液冷系统的入口压力，被冷却件液冷系统的出口压力，储能电池簇液冷系统的出口压力，压缩机的入口压力，主循环泵的出口压力，冷凝器的出口压力；

126.流量信号，是液冷回路的流量；

127.液位信号，是高位水箱的液位信号；

128.加热器功率信号，是加热器的输入功率；

129.控制模块，用于利用plc控制压缩机7、冷凝器8的风机、加热器15的启动、停止和保护。

130.本发明优选实施例中，液冷机组是一个相对复杂的系统，对机组参数进行监测既是保证液冷机组正常运行的前提，也是机组自动运行的控制依据，系统中设置了传感器，由plc的采集模块进行采集，包括温度信号、压力信号、流量信号、液位信号，同时也采集了对电机设备保护的热继电器状态等信号，完善的采集传感器为机组的良好运行奠定了基础。控制系统根据系统的控制要求和工作逻辑，完成压缩机、风机、供液泵、电加热等设备的启动停止和保护。液冷机组的控制由plc为核心完成，机组在接收到开机指令后，根据自身控制策略进入自动运行状态，机组能保证供液温度的自动控制，在阀门位置不变时，压力、流量可以保证在上次调节后的状态。

131.当控制器发生故障时，可以使用应急手动操作，把电控箱门板上的选择开关置“应急手动”位置，此时自动打开风冷水阀，自动关闭制冷水阀，然后打开“水泵手动按钮”防护盖，按下按钮，则水泵强制工作，屏蔽影响水泵工作的一切故障，只要不跳闸，水泵就维持运行，打开“风机手动按钮”防护盖，按下按钮，则风机强制工作，屏蔽影响风机工作的一切故障，只要不跳闸，风机就维持运行，实现应急开机功能。

132.如图4，储能电池集成式冷却系统的控制方法，包括：

133.步骤1，采集储能电池簇的运行温度以及逆变器柜的运行温度；当储能电池簇的运行温度和/或逆变器柜的运行温度大于冷却系统开启温度限值时，冷却系统通电启动；其中，冷却系统开启温度限值，是储能电池簇的额定运行温度和逆变器柜的额定运行温度中的最小值；

134.步骤2，先对液冷回路中的主循环泵进行通电启动操作，冷却系统以自循环均温模式运行；

135.具体地，步骤2中，在自循环均温模式下，制冷系统不启动，即压缩机不启动，冷凝器的风机不启动；在自循环均温模式下，冷却系统中加热器不启动，冷却介质依次经过主循环泵、过滤器、加热器、被冷却件的液冷系统后，再返回主循环泵；

136.在自循环均温模式下，冷却系统运行不少于2分钟。

137.步骤3，采集被冷却件液冷系统的入口温度；当储能电池簇的运行温度大于被冷却件液冷系统的入口温度时，启动制冷回路，并进入步骤4；当储能电池簇的运行温度和逆变器柜的运行温度都不大于被冷却件液冷系统的入口温度时，则不启动制冷回路，并返回步骤2；

138.具体地，步骤3包括：

139.步骤3.1，当储能电池簇的运行温度不大于被冷却件液冷系统的入口温度，并且逆变器柜的运行温度不大于被冷却件液冷系统的入口温度时，则不启动制冷回路，即压缩机及冷凝器的风机均不启动；主循环泵保持运转，液冷回路自循环；此时，储能电池簇的运行温度范围为20～25℃，逆变器柜的运行温度为40℃；

140.进一步，步骤3.1还包括：当储能电池簇的运行温度不大于被冷却件液冷系统的入口温度，并且逆变器柜的运行温度不大于被冷却件液冷系统的入口温度时，且储能电池簇的运行温度和逆变器柜的运行温度均不大于冷却系统开启温度限值，冷却系统断电，停止运行。

141.步骤3.2，当储能电池簇的运行温度大于被冷却件液冷系统的入口温度时，则启动制冷回路，即冷凝器的风机启动并运转30s后启动压缩机；制冷回路启动过程中，主循环泵保持运转。

142.步骤4，制冷回路启动后，采集储能电池簇液冷系统的出口温度和逆变器柜液冷系统的入口温度；根据储能电池簇液冷系统的出口温度和逆变器柜液冷系统的入口温度，控制第一球阀和第二球阀，对储能系统中的逆变器柜、储能电池簇进行冷却。

143.具体地，步骤4包括：

144.步骤4.1，当储能电池簇液冷系统的出口温度与逆变器柜液冷系统的入口温度的差值不超过限值时，第二球阀、第三球阀均关闭通道，第一球阀开启通道，此时，冷却介质依次经由第四液冷支路进入储能电池簇液冷系统后，再依次经由第二液冷支路和第一液冷支路进入逆变器柜液冷系统；以串联的方式对储能系统中的逆变器柜、储能电池簇进行冷却，即利用冷却储能电池簇后的冷却液再次对逆变器柜进行冷却；

145.步骤4.2，当储能电池簇液冷系统的出口温度与逆变器柜液冷系统的入口温度的差值超过限值时，第二球阀、第三球阀均开启通道，第一球阀关闭通道，此时，冷却介质依次经由第四液冷支路进入储能电池簇液冷系统后，冷却介质还依次经由液冷管路和第一液冷支路进入逆变器柜液冷系统；以并联的方式对储能系统中的逆变器柜、储能电池簇进行冷却。

146.进一步，分别使用流量计采集储能电池簇液冷系统中的流量和逆变器柜液冷系统中的流量，当储能电池簇液冷系统中的流量和逆变器柜液冷系统中的流量相同时，则第一球阀开启通道时，第二球阀关闭通道。

147.本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。技术特征：

1.一种储能电池集成式冷却系统，冷却系统用于对储能电池系统中的逆变器柜(4)和储能电池簇(5)进行冷却；其特征在于，冷却系统集成在储能电池系统中，冷却系统包括：液冷回路，制冷回路和蒸发器；其中，液冷回路和制冷回路通过蒸发器(3)实现并联布置；冷却系统同时对逆变器柜、储能电池簇进行冷却，其中，逆变器柜和储能电池簇的额定运行温度不相同；蒸发器(3)包括冷却介质支路和冷媒体支路；冷却介质支路串联在液冷回路中，冷媒体支路串联在制冷回路；冷却介质管路中流过冷却介质，冷媒体支路中流过冷媒体，冷却介质的流向与冷媒体的流向相反；在蒸发器(3)中，冷却介质与冷媒体进行第一次热交换后，冷却介质通过放热实现冷却，冷媒体通过吸热实现从低温低压液体变成低温低压气体；其中，冷却介质为液体。2.根据权利要求1所述的储能电池集成式冷却系统，其特征在于，液冷回路包括：主循环泵(1)，被冷却件液冷入口端(100)，被冷却件液冷出口端(200)，第一冷却介质管道(20)，第二冷却介质管道(21)，第三冷却介质管道(22)；在液冷回路中，冷却介质从主循环泵(1)流出后，经由第一冷却介质管道(20)流入蒸发器(3)；在蒸发器(3)的冷却介质支路中，冷却介质与冷媒体进行第一次热交换后，再经由第二冷却介质管道(21)流入被冷却件液冷入口端(100)；在被冷却件中，冷却介质与被冷却件进行第二次热交换后，从被冷却件液冷出口端(200)流出，经由第三冷却介质管道(22)流入主循环泵(1)。3.根据权利要求1所述的储能电池集成式冷却系统，其特征在于，制冷回路包括：压缩机(7)，冷凝器(8)，节流阀(9)，冷媒体管道(23)；在制冷回路中，冷媒体流入蒸发器(3)，在蒸发器(3)的冷媒体支路中，冷媒体与冷却介质进行第一次热交换后，经由冷媒体管道(23)依次流入压缩机(7)，冷凝器(8)和节流阀(9)。4.根据权利要求3所述的储能电池集成式冷却系统，其特征在于，在制冷回路中，流入蒸发器(3)的冷媒体是低温低压液体，流出蒸发器(3)的冷媒体是低温低压气体；压缩机(7)对低温低压气体进行压缩，得到高温高压气体；在冷凝器(8)中，高温高压气体冷凝成中温高压液体；中温高压液体在节流阀(9)处形成低温低压液体。5.根据权利要求4所述的储能电池集成式冷却系统，其特征在于，制冷回路还包括气液分离器(6)和气液过滤器(16)；流出蒸发器(3)的冷媒体先进入气液分离器(6)，实现低温低压气体中的气液分离；经过气液分离的低温低压气体再进入压缩机(7)；流出冷凝器(8)的冷媒体先进入气液过滤器(16)，实现中温高压液体中的气液过滤；经过气液过滤的中温高压液体再进入节流阀(9)。6.根据权利要求2所述的储能电池集成式冷却系统，其特征在于，连接主循环泵(1)出口端与蒸发器(3)入口端的第一冷却介质管道(20)上，串联过滤器(2)；连接蒸发器(3)出口端与被冷却件液冷入口端(100)的第二冷却介质管道(21)上，依次串联加热器(15)；连接被冷却件液冷出口端(200)与主循环泵(1)入口端的第三冷却介质管

道(22)，并联高位水箱(14)。7.根据权利要求6所述的储能电池集成式冷却系统，其特征在于，冷却介质流入冷却件液冷入口端(100)后，依次通过液冷管路(30)、第一液冷支路(31)到达逆变器柜(4)的液冷系统入口端(4a)，还依次通过液冷管路(30)、第二液冷支路(32)到达储能电池簇(5)的液冷系统出口端(5b)；液冷管路(30)上串联有第三球阀(19)；第二液冷支路(32)上串联有第一球阀(17)；逆变器柜(4)的液冷系统出口端(4b)与冷却件液冷出口端(200)之间，通过第三液冷支路(33)连接；储能电池簇(5)的液冷系统入口端(5a)与被冷却件液冷入口端(100)之间，通过第四液冷支路(34)连接；其中，第二液冷支路(32)还通过第五液冷支路(35)与被冷却件液冷出口端(200)之间连接，并且第五液冷支路(35)接入第二液冷支路(32)的连接点a位于第一球阀(17)与储能电池簇(5)的液冷系统出口端(5b)之间；其中，第五液冷支路(35)上串联第二球阀(18)。8.根据权利要求6或7所述的储能电池集成式冷却系统，其特征在于，第一冷却介质管道(20)上，在主循环泵(1)和过滤器(2)之间，安装第一入口压力表(11-1)；第二冷却介质管道(21)上，在加热器(15)与被冷却件液冷入口端(100)之间安装第一温度表(12-1)和第一出口压力表(13-1)；第二液冷支路(32)上，在第五液冷支路(35)接入第二液冷支路(32)的连接点a与储能电池簇(5)的液冷系统出口端(5b)之间安装第二温度表(12-2)和第二出口压力表(13-2)；第三冷却介质管道(22)上，被冷却件液冷出口端(200)与高位水箱(14)接入第三冷却介质管道(22)的连接点之间安装第三温度表(12-3)和第三出口压力表(13-3)。9.根据权利要求3至5中任一项所述的储能电池集成式冷却系统，其特征在于，冷凝器(8)与气液过滤器(16)之间的冷媒体管道(23)上，安装第二入口压力表(11-2)和第四温度表(12-4)；蒸发器(3)与气液分离器(6)之间的冷媒体管道(23)上，安装第五温度表(12-5)和第四出口压力表(13-4)。10.根据权利要求6所述的储能电池集成式冷却系统，其特征在于，高位水箱(14)上安装有液位表(10)。11.根据权利要求1至3中任一项所述的储能电池集成式冷却系统，其特征在于，冷却系统还包括：上位机；上位机包括：信号采集模块，控制模块；信号采集模块，用于利用仪器仪表和传感器采集温度信号、压力信号、流量信号、液位信号和加热器功率信号；其中，温度信号包括：被冷却件液冷系统的入口温度，被冷却件液冷系统的出口温度，储能电池簇液冷系统的出口温度，冷凝器的出口温度，压缩机的入口温度；压力信号包括：被冷却件液冷系统的入口压力，被冷却件液冷系统的出口压力，储能电池簇液冷系统的出口压力，压缩机的入口压力，主循环泵的出口压力，冷凝器的出口压力；流量信号，是液冷回路的流量；液位信号，是高位水箱的液位信号；

加热器功率信号，是加热器的输入功率；控制模块，用于利用plc控制压缩机(7)、冷凝器(8)的风机、加热器(15)的启动、停止和保护。12.适用于权利要求1至11中任一项所述的储能电池集成式冷却系统的储能电池集成式冷却系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：步骤1，采集储能电池簇的运行温度以及逆变器柜的运行温度；当储能电池簇的运行温度和/或逆变器柜的运行温度大于冷却系统开启温度限值时，冷却系统通电启动；其中，冷却系统开启温度限值，是储能电池簇的额定运行温度和逆变器柜的额定运行温度中的最小值；步骤2，先对液冷回路中的主循环泵进行通电启动操作，冷却系统以自循环均温模式运行；步骤3，采集被冷却件液冷系统的入口温度；当储能电池簇的运行温度大于被冷却件液冷系统的入口温度时，启动制冷回路，并进入步骤4；当储能电池簇的运行温度和逆变器柜的运行温度都不大于被冷却件液冷系统的入口温度时，则不启动制冷回路，并返回步骤2；步骤4，制冷回路启动后，采集储能电池簇液冷系统的出口温度和逆变器柜液冷系统的入口温度；根据储能电池簇液冷系统的出口温度和逆变器柜液冷系统的入口温度，控制第一球阀和第二球阀，对储能系统中的逆变器柜、储能电池簇进行冷却。13.根据权利要求12所述的储能电池集成式冷却系统的控制方法，其特征在于，步骤2中，在自循环均温模式下，制冷系统不启动，即压缩机不启动，冷凝器的风机不启动；在自循环均温模式下，冷却系统中加热器不启动，冷却介质依次经过主循环泵、过滤器、加热器、被冷却件的液冷系统后，再返回主循环泵；在自循环均温模式下，冷却系统运行不少于2分钟。14.根据权利要求12所述的储能电池集成式冷却系统的控制方法，其特征在于，步骤3包括：步骤3.1，当储能电池簇的运行温度不大于被冷却件液冷系统的入口温度，并且逆变器柜的运行温度不大于被冷却件液冷系统的入口温度时，则不启动制冷回路，即压缩机及冷凝器的风机均不启动；主循环泵保持运转，液冷回路自循环；此时，储能电池簇的运行温度范围为20～25℃，逆变器柜的运行温度为40℃；步骤3.2，当储能电池簇的运行温度大于被冷却件液冷系统的入口温度时，则启动制冷回路，即冷凝器的风机启动并运转30s后启动压缩机；制冷回路启动过程中，主循环泵保持运转。15.根据权利要求14所述的储能电池集成式冷却系统的控制方法，其特征在于，步骤3.1还包括：当储能电池簇的运行温度不大于被冷却件液冷系统的入口温度，并且逆变器柜的运行温度不大于被冷却件液冷系统的入口温度时，且储能电池簇的运行温度和逆变器柜的运行温度均不大于冷却系统开启温度限值，冷却系统断电，停止运行。16.根据权利要求12所述的储能电池集成式冷却系统的控制方法，其特征在于，步骤4包括：步骤4.1，当储能电池簇液冷系统的出口温度与逆变器柜液冷系统的入口温度的差值

不超过限值时，第二球阀、第三球阀均关闭通道，第一球阀开启通道，此时，冷却介质依次经由第四液冷支路进入储能电池簇液冷系统后，再依次经由第二液冷支路和第一液冷支路进入逆变器柜液冷系统；以串联的方式对储能系统中的逆变器柜、储能电池簇进行冷却，即利用冷却储能电池簇后的冷却液再次对逆变器柜进行冷却；步骤4.2，当储能电池簇液冷系统的出口温度与逆变器柜液冷系统的入口温度的差值超过限值时，第二球阀、第三球阀均开启通道，第一球阀关闭通道，此时，冷却介质依次经由第四液冷支路进入储能电池簇液冷系统后，冷却介质还依次经由液冷管路和第一液冷支路进入逆变器柜液冷系统；以并联的方式对储能系统中的逆变器柜、储能电池簇进行冷却。17.根据权利要求16所述的储能电池集成式冷却系统的控制方法，其特征在于，分别使用流量计采集储能电池簇液冷系统中的流量和逆变器柜液冷系统中的流量，当储能电池簇液冷系统中的流量和逆变器柜液冷系统中的流量相同时，则第一球阀开启通道时，第二球阀关闭通道。

技术总结

一种储能电池集成式冷却系统及控制方法，系统包括：液冷回路，制冷回路和蒸发器；液冷回路和制冷回路通过蒸发器并联；冷却系统同时对额定运行温度不相同的逆变器柜、储能电池簇冷却；蒸发器包括冷却介质支路和冷媒体支路；冷却介质支路串联在液冷回路中，冷媒体支路串联在制冷回路；冷却介质管路中流过冷却介质，冷媒体支路中流过冷媒体；在蒸发器中，冷却介质与冷媒体进行第一次热交换后，冷却介质通过放热实现冷却，冷媒体通过吸热实现从低温低压液体变成低温低压气体；通过协同控制，充分使用冷却资源，使用相同的液冷回路和制冷回路满足储能电池簇恒温运行和逆变器柜运行温度要求，使储能设备可靠、安全、稳定运行。稳定运行。稳定运行。

技术研发人员：崔鹏飞 关胜利 周硕 沈新月 吴安兵

受保护的技术使用者：广州高澜节能技术股份有限公司

技术研发日：2021.12.23

技术公布日：2022/5/6