一种分布式控制的储能热管理系统的制作方法

本发明总的来说涉及储能热管理。具体而言，本发明涉及一种分布式控制的储能热管理系统。

背景技术：

1、热管理对于电化学储能来说是刚需，其对储能系统的性能、寿命、安全性都有显著影响。其中液冷热管理系统的换热能力较强，电芯温差可以做到3℃以内，相对于风冷热管理系统可以显著提升储能系统的寿命。目前液冷热管理系统所需的制冷量通常在100kw及以下，这种小冷量的制冷循环采用的压缩机通常为涡旋压缩机，然而涡旋压缩机需要使用油循环，这会降低压缩机和液冷热管理系统的可靠性。并且涡旋压缩机的轴承通常为接触式球轴承，容易产生磨损，其寿命通常会是液冷热管理系统寿命的瓶颈。此外涡旋压缩机的体积和质量通常较大，不利于提升储能系统的能量密度，尤其随着储能系统功率密度的增加、制冷量需求显著增加，涡旋压缩机这方面的劣势会更加显著。

技术实现思路

1、为至少部分解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种分布式控制的储能热管理系统，包括：

2、制冷回路，其包括压缩机、冷凝器、风机、主节流元件、辅节流元件、蒸发器以及经济器；

3、冷却液回路，其包括所述蒸发器、水泵、电池组热源以及ptc加热器；

4、传感器；以及

5、分布式控制系统，其包括：

6、冷水机组控制模块，其中所述冷水机组控制模块与传感器连接并且进行通信，并且所述冷水机组控制模块与所述ptc加热器连接并且对所述ptc加热器进行控制；

7、水泵驱动模块，其与所述冷水机组控制模块连接，其中通过所述水泵驱动模块对所述水泵进行控制；

8、压缩机驱动模块，其与所述冷水机组控制模块连接，其中通过所述压缩机驱动模块对所述压缩机进行控制；

9、风机驱动模块，其与所述冷水机组控制模块连接，其中通过所述风机驱动模块对所述风机进行控制；以及

10、节流元件驱动模块，其与所述冷水机组控制模块连接，其中通过所述节流元件驱动模块对所述主节流元件以及辅节流元件进行控制。

11、在本发明一个实施例中规定，所述分布式控制系统被配置为通过下列各项的一项或者多项进行连接：

12、脉宽调制信号、控制器局域网总线信号、4-20ma信号、eia-485信号以及0-10v信号。

13、在本发明一个实施例中规定，所述压缩机为高速气浮离心压缩机，其中所述压缩机的转子系统包括：转子、推力盘、叶轮、径向轴承以及推力轴承；

14、其中所述径向轴承以及所述推力轴承为箔片式动压气浮轴承，所述转子被配置为旋转以将压缩机的主气路中的气体引至所述径向轴承以及所述推力轴承处形成气膜。

15、在本发明一个实施例中规定，主气路中的气体自所述转子的第一侧流入，流经所述径向轴承，并且流经布置在所述推力盘的第一侧和第二侧的推力轴承，并且自所述转子的第二侧流出；或者

16、主气路中的气体自所述转子的第一侧流入，流经布置在所述推力盘的第一侧和第二侧的推力轴承，并且流经所述径向轴承，并且自所述转子的第二侧流出。

17、在本发明一个实施例中规定，所述转子的第一侧和第二侧设置有第一推力盘以及第二推力盘，其中主气路中的气体自所述转子的第一侧流入，并且流经布置在所述第一推力盘的第二侧的推力轴承，并且流经所述径向轴承，并且流经布置在所述第二推力盘的第一侧的推力轴承，并且自所述转子的第二侧流出；或者

18、主气路中的气体自所述转子的第一侧流入，并且流经布置在所述第一推力盘的第一侧的推力轴承，并且流经所述径向轴承，并且流经布置在所述第二推力盘的第二侧的推力轴承，并且自所述转子的第二侧流出。

19、在本发明一个实施例中规定，所述压缩机包括单级叶轮，其中单个所述叶轮布置在所述转子的第一侧或者第二侧；或者

20、所述压缩机包括双级叶轮，其中两个所述叶轮分别布置在所述转子的第一侧和第二侧，或者两个所述叶轮布置在所述转子的第一侧或第二侧；或者

21、所述压缩机包括多级叶轮，其中多个所述叶轮布置在所述转子的第一侧和第二侧。

22、在本发明一个实施例中规定，所述叶轮为闭式叶轮，其中所述叶轮的轮盖侧设有密封结构。

23、在本发明一个实施例中规定，所述分布式控制系统被配置为控制所述制冷回路执行下列动作：

24、使制冷回路中的冷媒以高温高压的气体形式从所述压缩机中排出，经过所述冷凝器冷凝形成高温高压的液体，经过所述主节流元件形成低温低压的液体，并且经过所述蒸发器形成低温低压的气体回到所述压缩机。

25、在本发明一个实施例中规定，所述分布式控制系统被配置为控制所述冷却液回路执行下列动作：

26、使冷却液回路中冷却液经过所述蒸发器与冷媒进行换热并流向所述电池组热源处进行冷却散热，散热完成后再流向所述蒸发器中进行换热降温。

27、在本发明一个实施例中规定，所述分布式控制系统还被配置为控制所述冷却液回路执行下列动作：

28、当所述电池组热源需要加热时，使所述压缩机停止工作，并且使所述ptc加热器进行工作为电池组进行供热。

29、本发明至少具有如下有益效果：

30、本发明使用高速气浮离心压缩机取代涡旋压缩机，用于储能液冷系统的制冷循环。所述离心压缩机由于使用气浮轴承，不需要使用油润滑，因此省去了回油管路，提升了压缩机与系统的可靠性。并且气浮轴承在工作时转轴不与轴承接触，而是靠气膜悬浮电机转子，相比于传统的接触式球轴承可以将轴承寿命提高至少1倍。此外在相同冷量下，基于高速永磁同步电机的离心压缩机的尺寸会比传统的涡旋压缩机小50％左右，质量可以减小90％左右，可以减小液冷热管理系统的体积，换而言之，同样尺寸的集装箱内可以布置更多的电池，有助于提升储能系统能量密度。随着储能系统制冷功率需求的增加，高速离心压缩机这方面的优势会更加显著。并且本发明提出针对使用所述气浮离心压缩机的储能热管理系统的分布式控制系统，可以精准控制储能热管理系统内各系统零部件合理高效地运转，更好地发挥储能热管理系统的性能，进而延长储能电池组的使用寿命。

技术特征：

1.一种分布式控制的储能热管理系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的分布式控制的储能热管理系统，其特征在于，所述分布式控制系统被配置为通过下列各项的一项或者多项进行连接：

3.根据权利要求1所述的分布式控制的储能热管理系统，其特征在于，所述压缩机为高速气浮离心压缩机，其中所述压缩机的转子系统包括：转子、推力盘、叶轮、径向轴承以及推力轴承；

4.根据权利要求3所述的分布式控制的储能热管理系统，其特征在于，主气路中的气体自所述转子的第一侧流入，流经所述径向轴承，并且流经布置在所述推力盘的第一侧和第二侧的推力轴承，并且自所述转子的第二侧流出；或者

5.根据权利要求3所述的分布式控制的储能热管理系统，其特征在于，所述转子的第一侧和第二侧设置有第一推力盘以及第二推力盘，其中主气路中的气体自所述转子的第一侧流入，并且流经布置在所述第一推力盘的第二侧的推力轴承，并且流经所述径向轴承，并且流经布置在所述第二推力盘的第一侧的推力轴承，并且自所述转子的第二侧流出；或者

6.根据权利要求3所述的分布式控制的储能热管理系统，其特征在于，所述压缩机包括单级叶轮，其中单个所述叶轮布置在所述转子的第一侧或者第二侧；或者

7.根据权利要求6所述的分布式控制的储能热管理系统，其特征在于，所述叶轮为闭式叶轮，其中所述叶轮的轮盖侧设有密封结构。

8.根据权利要求1所述的分布式控制的储能热管理系统，其特征在于，所述分布式控制系统被配置为控制所述制冷回路执行下列动作：

9.根据权利要求1所述的分布式控制的储能热管理系统，其特征在于，所述分布式控制系统被配置为控制所述冷却液回路执行下列动作：

10.根据权利要求9所述的分布式控制的储能热管理系统，其特征在于，所述分布式控制系统还被配置为控制所述冷却液回路执行下列动作：

技术总结
本发明涉及储能热管理技术领域，提出一种分布式控制的储能热管理系统，包括：制冷回路，其包括压缩机、冷凝器、主节流元件、辅节流元件、蒸发器以及经济器；冷却液回路，其包括所述蒸发器、水泵、电池组热源以及PTC加热器；传感器；以及分布式控制系统，其包括：冷水机组控制模块、水泵驱动模块、压缩机驱动模块、风机驱动模块以及节流元件驱动模块。本发明提出的分布式控制系统，可以精准控制储能热管理系统内各系统零部件合理高效地运转，更好地发挥储能热管理系统的性能，进而延长储能电池组的使用寿命。

技术研发人员：宋云建,刘学松,舒涛,冯福金
受保护的技术使用者：华涧新能源科技（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11