一种换电站液冷系统及控制方法与流程

本发明实施例涉及充换电站热管理，尤其涉及一种换电站液冷系统及控制方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车的普及，充换电站作为新能源汽车的充电和换电应用场所，换电站内的电池包在充放电过程中需要进行降温或升温处理，因此需配套相应的换电站温控系统，对电池仓及设备仓进行温度控制。

2、相比于家用新能源汽车，新能源重型卡车多用于矿山、港口等较为偏远地方，对于其配套的换电站温控系统，采用空调系统对电池包及充换电站内相关的部件进行热管理，存在能耗大、能源浪费的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种换电站液冷系统及控制方法，通过热泵机组和干冷机组的配合对换电站的配套设施进行温度控制，利用干冷机组实现自然制冷模式和自然制热模式，使电池系统侧的冷却水直接与室外侧环境实现热交换，从而减少对外部能源的依赖，降低系统电能的消耗，增加换电站液冷系统的耐候性和环境适应性。

2、第一方面，本发明实施例提供一种换电站液冷系统，包括：热泵机组、干冷机组、分区接口模块和第一管路转接模块；

3、电池系统侧出水端通过所述第一管路转接模块分别与所述热泵机组和所述干冷机组连接，所述热泵机组和所述干冷机组之间连接，所述热泵机组与所述分区接口模块连接；

4、所述第一管路转接模块用于在制冷模式或制热模式下，连通电池系统侧出水端和所述热泵机组之间的管路；所述电池系统侧出水端输出的冷却水通过所述热泵机组冷却或加热后，由所述热泵机组输出至所述分区接口模块，所述冷却水经所述分区接口模块进入指定区域的管路，所述干冷机组用于转移所述热泵机组工作过程的热量或冷量；

5、所述电池系统侧出水端还通过所述第一管路转接模块与所述干冷机组连接，所述干冷机组通过所述第一管路转接模块与所述分区接口模块连接；

6、所述第一管路转接模块还用于在自然制冷或制热模式下，连通所述电池系统侧出水端和所述干冷机组之间的管路，以及连通所述干冷机组和所述分区接口模块之间的管路，所述电池系统侧出水端输出的冷却水通过所述干冷机组自然冷却后，由所述干冷机组输出至所述分区接口模块。

7、可选的，所述第一管路转接模块包括四通阀单元，所述四通阀单元包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；

8、所述电池系统侧出水端与所述第三端口连接，所述第一端口与所述热泵机组的第一输入端连接，所述热泵机组的第一输出端与所述分区接口模块连接；所述热泵机组的第二输出端与所述干冷机组的第一输入端连接，所述热泵机组的第二输入端与所述干冷机组的第一输出端连接；所述干冷机组的第二输出端与所述第二端口连接，所述第四端口与所述干冷机组的第一输入端连接；

9、所述四通阀单元在所述制冷模式或所述制热模式下，连通所述第一端口和所述第三端口，以及连通所述第二端口和所述第四端口；电池系统侧出水端输出的冷却水流经所述第一端口和所述第三端口进入所述热泵机组，利用所述热泵机组冷却或加热，由所述热泵机组的第一输出端输出至所述分区接口模块，所述冷却水经所述分区接口模块进入指定区域的管路；

10、所述四通阀单元在所述自然制冷或制热模式下，连通所述第一端口和所述第二端口，以及连通所述第三端口和所述第四端口；电池系统侧出水端输出的冷却水流经所述第三端口和所述第四端口进入所述干冷机组自然冷却，由所述干冷机组的第三输出端流经所述第一端口和所述第二端口，再由所述热泵机组的第一输出端输出至所述分区接口模块。

11、可选的，所述热泵机组包括第一换热器、第二换热器、第二管路转接模块和压缩机；

12、所述压缩机的排气侧和所述压缩机的吸气侧分别与所述第二管路转接模块连接，所述第二管路转接模块与所述第一换热器和所述第二换热器连接；

13、所述第二管路转接模块用于在所述制冷模式下，连通所述压缩机的吸气侧和所述第一换热器之间的管路，以及连通所述压缩机的排气侧和所述第二换热器之间的管路；

14、所述第二管路转接模块还用于在所述制热模式下，连通所述压缩机的吸气侧和所述第二换热器之间的管路，以及连通所述压缩机的排气侧和所述第一换热器之间的管路。

15、可选的，所述干冷机组包括干冷功能单元和第一开关阀；所述干冷功能单元的输入端作为所述干冷机组的第一输入端；所述干冷功能单元的输出端与所述第一开关阀的第一端连接，其中，所述第一开关阀的第二端作为所述干冷机组的第二输出端；所述干冷功能单元的输出端作为所述干冷机组的第三输出端；

16、所述干冷功能单元用于通过管外自然风或强制空气对管内冷却水进行冷却；所述第一开关阀用于在制冷模式下导通所在管路，以及用于在自然制冷或制热模式下截断所在管路。

17、可选的，所述干冷机组还包括：辅助换热单元，所述辅助换热单元设置在所述干冷功能单元与所述第一开关阀之间，所述辅助换热单元接入自然水冷源，所述辅助换热单元用于在所述制冷模式或所述自然制冷或制热模式下，所述自然水冷源的温度小于流经所述干冷功能单元的冷却水的温度时，将所述自然水冷源与所述冷却水进行换热，降低所述冷却水的温度。

18、可选的，所述的换电站液冷系统还包括充电桩储能模块，

19、所述充电桩储能模块的输入端与所述第一管路转接模块连接，所述充电桩储能模块用于在所述制热模式下提供流经充电桩的循环通路，利用所述充电桩的工作产热对所述冷却水进行加热，并将加热的所述冷却水进行存储；

20、所述充电桩储能模块的输出端与所述分区接口模块连接，所述充电桩储能模块还用于在所述制热模式下，将加热的所述冷却水输出至所述分区接口模块。

21、可选的，所述充电桩储能模块包括储能水箱和第二开关阀；所述第二开关阀的第一端与所述第一管路转接模块连接，所述第二开关阀的第二端与所述储能水箱的输入端连接，其中，所述第二开关阀与所述储能水箱之间的冷却水流经所述充电桩；

22、所述储能水箱的输出端与所述第二开关阀的第一端连接；所述第二开关阀与所述储能水箱之间的管路引出一输出端作为所述充电桩储能模块的输出端；所述第二开关阀用于所述充电桩储能模块在储能模式下导通所在管路。

23、可选的，所述换电站液冷系统还包括第一检测单元；所述第一检测单元设置在所述电池系统侧出水端，所述第一检测单元用于检测出水温度；当所述第一检测单元检测到所述出水温度大于制冷预设温度时，所述换电站液冷系统进入所述制冷模式；当所述第一检测单元检测到所述出水温度小于制热预设温度时，所述换电站液冷系统进入所述制热模式；

24、和/或，

25、所述换电站液冷系统还包括第二检测单元；所述第二检测单元设置在所述干冷机组所在环境，所述第二检测单元用于检测所述所在环境的环境温度；当所述第二检测单元检测到所述环境温度大于节能预设温度时，所述换电站液冷系统进入所述自然制冷或制热模式；

26、和/或，

27、所述换电站液冷系统还包括第三检测单元，所述第三检测单元用于检测所述储能水箱的温度；当所述储能水箱的温度小于预设储能温度时，所述充电桩储能模块进入所述储能模式；当所述储能水箱的温度大于或等于预设储能温度时，所述充电桩储能模块进入辅助制热模式。

28、第二方面，本发明实施例还提供一种换电站液冷系统控制方法，由本发明任意实施例的所述换电站液冷系统执行，所述换电站液冷系统，包括：热泵机组、干冷机组、分区接口模块和第一管路转接模块；

29、所述方法包括：

30、在制冷模式或制热模式下，所述第一管路转接模块连通电池系统侧出水端和所述热泵机组之间的管路，所述电池系统侧出水端输出的冷却水通过所述热泵机组冷却或加热后，由所述热泵机组输出至所述分区接口模块，所述冷却水经所述分区接口模块进入指定区域的管路；

31、在自然制冷或制热模式下，所述第一管路转接模块连通所述电池系统侧出水端和所述干冷机组之间的管路，以及连通所述干冷机组和所述分区接口模块之间的管路，所述电池系统侧出水端输出的冷却水通过所述干冷机组自然冷却后，由所述干冷机组输出至所述分区接口模块。

32、可选的，所述换电站液冷系统还包括充电桩储能模块；

33、所述方法包括：

34、所述充电桩储能模块提供流经充电桩的循环通路，利用所述充电桩的工作产热对所述冷却水进行加热，并将加热的所述冷却水进行存储；

35、在所述制热模式下，所述充电桩储能模块将加热的所述冷却水输出至所述分区接口模块。

36、本发明实施例提供的换电站液冷系统，通过设置热泵机组、干冷机组、分区接口模块和第一管路转接模块，利用第一管路转接模块切换不同的循环管路，可以实现制冷和制热模式的应用，通过热泵机组和干冷机组的配合对换电站的配套设施进行温度控制，并且还可以利用干冷机组实现自然制冷模式和自然制热模式，使电池系统侧的冷却水直接与室外侧环境实现热交换，从而减少对外部能源的依赖，降低系统电能的消耗，增加换电站液冷系统的耐候性和环境适应性。