一种风冷液冷集成式储能机柜的散热控制方法与流程

本发明属于储能机柜的散热，尤其涉及一种风冷液冷集成式储能机柜的散热控制方法。

背景技术：

1、储能机柜，是一种利用电池储存电能的储能电站，通常由电池组、电池管理系统（bms）、直流/交流变换器、充电/放电控制模块等组件构成。储能机柜，主要用于电网峰谷平衡，发电机组备用电源、风光发电平滑、微电网应急电源等应用领域，是发展和建设智能电网的关键设备之一。

2、储能机柜，在使用过程中，需要对电池箱进行降温，防止电池箱过热，降低电池箱的使用寿命。对于储能机柜的散热方式，常见的有三种散热方式：

3、第一，风冷。参考公开号为cn115775933a的中国发明专利公开了的一种风冷储能柜，空调输出的气流经风道出口以一定的速度向下流出后，在电池模块前端面板风扇的作用下，从电池模块后端面板进风口进入电池模块内部，流经电池单体表面对电池单体降温，然后由风扇抽出，完成对电池单体的冷却。

4、第二，液冷。参考公开号为cn218005015u的中国实用新型专利公开的一种液冷集成式储能电柜，液冷方案采用水、乙醇、硅油等冷却液，通过液冷板上均匀分布的导流槽和电芯间接接触进行散热。液冷的优点在于：散热效率较高，可有效降低电池最高温度，提高温度分布的均匀性。

5、第三，风冷液冷集成式。如公开号为cn219066923u的中国实用新型专利，公开了一种储能电站用储能电池柜，其通过水冷加风冷的组合进行电池的散热，实现自主进行管理电池储存，电池存放独立化，保证了电池的散热以及安全管理。

6、风冷液冷集成式，一方面综合了风冷的运行成本低和液冷的散热效率高的优点，当储能机柜处于闲置或低载荷状态时，单独的风冷即可满足其散热需求，当储能机柜处于高载荷状态时，启动液冷对储能机柜进行快速散热；另一方面，风冷液冷集成式是以风冷为主，液冷为辅的散热方式，其具有制热模式，实现对电池低温下的控制和保护，对环境具有更强的适应性，从而适用于不同的工作场景中。

7、对于风冷的控制方法，包括：空调控制和电池模块风扇控制。空调控制由空调自身逻辑控制来实现，根据集装箱内部不同温度条件可分为制热模式和制冷模式，制热模式实现对电池低温下的控制和保护，制冷模式实现对电池温升的有效控制。电池模块风扇由电池管理系统控制，且每一个电池模块的风扇可独立控制运行。

8、但是，现有技术，并未有针对风冷液冷集成式的控制方法，基于风冷液冷集成式的优点，有必要研发基于风冷液冷集成式储能机柜的散热控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种风冷液冷集成式储能机柜的散热控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。

3、一种风冷液冷集成式储能机柜的散热控制方法，采用的机柜设置有风冷系统、液冷系统、电池管理系统和能量管理系统；包括以下步骤：

4、步骤s1，所述电池管理系统，持续监测电芯温度：当电芯温度大于一段温度tl且小于二段温度th时，启动风冷系统，对机柜进行风冷；当电芯温度大于等于二段温度t2时，启动液冷系统，对机柜进行液冷；

5、同时，所述能量管理系统，持续监测电芯之间的温差；如果储能机柜内的电芯之间的温差大于5°，直接启动液冷系统，对机柜进行液冷；

6、步骤s2，建立风冷系统的风扇速度控制方法；

7、步骤s201，建立pwm信号参数与风扇转速之间的关系式；

8、步骤s202，记录当下环境温度，建立风扇控制档位和风扇转速的对应关系；

9、令风扇控制档位为f，为控制风扇转速的参数，f18表示风扇控制档位在第18档，此时将风扇控制在10％的转速；以5%为级距来逐步提升风扇转速，风扇转速每提升一级，则风扇控制档位降低一级，直至f0表示风扇控制档位在第0档，此时将风扇控制在100％的转速；

10、步骤s203，建立风扇控制档位的二元树，将所有风扇控制档位，区分为两类：高转速区f0~f8和低转速区f9~f18；当系统所读到的环境温度大于环境温度参考值时，只搜索风扇控制档位f0~f8，转入步骤s204；反之，只搜索f9~f18这个区间的风扇控制档位，转入步骤s205；

11、s204，高速段的最佳风扇控制档位确定方法，然后转s206；

12、s205，低速段的最佳风扇控制档位确定方法；

13、s206，根据pwm信号参数与风扇转速之间的关系式，通过最佳风扇控制档位对应的风扇转速，找到pwm信号参数。

14、进一步，步骤s201中，实际测量在不同风扇控制档位下的风扇转速，通过回归分析，建立pwm信号参数y和风扇转速y之间的回归方程式：

15、y=−0.0756f2−5.6127f+174.91；

16、pwm信号参数y，其与pwm信号周期相关，pwm信号参数y越大，则表示pwm信号周期越小，风扇转速就越慢，反之，pwm信号参数y越小，则表示pwm信号周期越大，风扇转速就越快。

17、进一步，步骤s204中，

18、(1)，先依预设风扇控制档位f0，将风扇转速百分比设定在100%转速，求得此环境下风扇全转速时散热片的最大散热能力，于此时所求得的t0温度即为温度饱和点；

19、(2)，纪录风扇控制档位f0所得到的电芯温度t0，并将转速设定在风扇控制档位f0跟风扇控制档位f8的中间参数，即风扇控制档位f4；

20、(3)，纪录风扇控制档位f4所得到的电芯温度t4，比对温度值t0和温度值t4，若t4＞t0，则表示风扇控制档位f4转速参数设定过低，重新将转速设定为风扇控制档位f2，增加风扇转速以降低电芯温度；否则，则表示风扇控制档位f4转速参数设定过高，重新将转速设定风扇控制档位f6，继续降低转速以减少风扇能源的消耗；

21、(4)，依此方法类推至二元树的树叶末端，若此时的电芯温度＞t0，则选择上一个节点的风扇控制档位，作为最佳风扇控制档位；否则，以该二元树的树叶末端，作为最佳风扇控制档位；然后转步骤s206。

22、进一步，步骤s204中，

23、若温度饱和点＜二段温度th，温度饱和点的对应的最低风扇转速的求取步骤如下：

24、(1)将风扇转速设定在100%，并量测此时的电芯温度t0’；

25、(2)将风扇转速设定在95%，并量测此时的电芯温度t1’，比较t0’及t1’的温度，若t0’＝t1’，则表示电芯温度没有因为风扇转速变低而升高温度，需要继续降低风扇转速，进行下一步；

26、(3)依序降低风扇转速，直到所得到的电芯温度高于t0’为止，此时的风扇转速为温度饱和点的对应的最低风扇转速。

27、进一步，步骤s205中，

28、(1)，设定控制目标值tα，作为电芯接受的工作温度，并将初始的风扇控制档位，设定为介于风扇控制档位f18和风扇控制档位f9中间的风扇控制档位f14；

29、(2)，比对风扇控制档位f14下所得到的电芯温度t14，若t14≤tα，则表示风扇转速过快，因此设定介于风扇控制档位f14和风扇控制档位f18间的风扇控制档位f16为下一次控制目标；否则，则表示转速设定过慢，采用介于风扇控制档位t14于风扇控制档位t9中间的风扇控制档位f11转速设定来提高转速。

30、比对新设定的参数下所得到的电芯温度，并依此温度的变化情况来判断下次的风扇转速控制值，若温度变高则选择左侧树叶节点来进行增速，若温度变低则选择右侧树叶节点来降低转速。

31、(4)，依此方法类推至二元树的树叶末端，若此时的电芯温度＞tα，则选择上一个节点的风扇控制档位，作为最佳风扇控制档位；否则，以该二元树的树叶末端，作为最佳风扇控制档位。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

33、本方案，先依环境温度将风扇控制参数区分为两大类，接着再采用二元树来求得最佳控制值，从而节省最佳风扇控制档位的时间。在各种环境变化应用上更比传统的风扇节能控制系统节省最少25％的耗能，在特定操作环境温度下最多更可以达到节省约48％的能源消耗。