储能电池热管理系统

储能电池热管理系统
本资料仅涉及各零部件介绍，选型计算见《系统匹配篇》
一、储能热管理系统简介182
系统构成（如左图所示）：
•空调系统（绿色方框）
•水路系统（蓝色方框）
•储能系统（紫色圆框）
释义：储能系统是将光伏、水力、火力等各种发电场所产生的电能使用蓄电池储存起来，在需要的时刻将电能释放出去，启动储存电力、削峰填谷的作用。

电池在充放电过程中，会产生一定的热量，如果不进行处理，会导致电池温度不断升高，减少电池使用寿命甚至导致火灾、爆炸的发生，因此需要对其机型热管理。

本资料仅涉及各零部件介绍，选型计算见《系统匹配篇》
一、储能热管理系统简介
182工作模式
1）空调制冷（强制制冷）：
环境温度较高，启动压缩机来冷却水路系统内部的介质，通过其在水路系统的循环将电池中的热量带出；
2）散热器散热（强制散热）：
环境温度较低，三通阀切换，水路介质进入平行流散热器，通过风扇的运动在散热器上产生一定风速，带走热量；
3）电加热器加热：
通过连接在水路上的电加热器对介质进行加热后，再通过水路循环加热电池包。

空调系统是通过其中冷媒的状态的变化来吸收（释放）热量从而实现制冷的所有零部件的构成，主要包括压缩机、冷凝器、电子风扇、储液干燥器、膨胀阀、板式换热器以及温压传感器、高压传感器等组成。

2.1 压缩机
作为空调系统的核心部件，压缩机（compressor，俗称空调泵）具有两个重要功能：①压缩机吸气时相当于一个真空泵，使系统内部产生低压，吸入蒸发器中低温、低压的气态制冷剂；②在压缩过程中将气态制冷剂压缩成高温、高压状态并输入冷凝器，维持制冷剂在系统
中的循环流动。

2.2 冷凝器
冷凝器主要是将压缩机排出的高温高压的气体通过将热量释放到外出大气中方式进行冷却，其结构形式有
1）管片式：换热效率较低，但结构简单；
2）管带式：换热效率较管片式可提高10%，且使用过程中不存在应力降低的问题，但结构较管片式复杂；
3）平行流式：体积小、重量轻，换热效率较管带式可提高20-30%，但其焊接点多，扁管壁薄，影响可靠性及耐久性，且制造工艺要求较高。

目前机组上的冷凝器，因为其布置空间有限且产品使用工况不是很复杂，多采用管带式和平行流式冷凝器。

2.3 储液干燥器
储液干燥器的主要作用是为了保证系统循环的制冷剂的量。

在冷热型的制冷系统中，制冷和制热的所需要的制冷剂流量是不同的，多联机单开和全开流量相差也是很大的，不同的工况流量相差也是很大的，可以总结为如下三条：
1）避免换热器中积存过多冷凝液而使换热面积变小，影响换热效率；
2）适应系统制冷液需求量的变化，需求多时由储液器补给，需求小时存储多余的制冷液；
3）处于高低压侧之间，具有液封的作用，出液管处于液面下，防止高压侧蒸汽和不凝性的气体进入低压侧。

基本构成如右图所示
——摘自百度百科
2.4 膨胀阀
膨胀阀是制冷系统中的一个重要部件，一般安装于储液筒和蒸发器之间。

膨胀阀使中温高压的液体制冷剂通过其节流成为低温低压的湿蒸汽，然后制冷剂在蒸发器中吸收热量达到制冷效果，膨胀阀通过蒸发器末端的过热度变化来控制阀门流量，防止出现蒸发器面积利用不足和敲缸现象。

1）　节流作用：高温高压的液态制冷剂经过膨胀阀的节流孔节流后，成为低温低压的雾状的液压制冷剂，为制冷剂的蒸发创造条件；
2）　控制制冷剂的流量：进入蒸发器的液态制冷剂，经过蒸
发器后，制冷剂由液态蒸发为气态，吸收热量，降低车内的温度。

膨胀阀控制制冷剂的流量，保证蒸发器的出口完全为气态制冷剂，
若流量过大，出口含有液态制冷剂，可能进入压缩机产生液击；
若制冷剂流量过小，提前蒸发完毕，造成制冷不足；
2.5 板式换热器阀
由板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器。

各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。

板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。

对于空调系统，板换的功能就是蒸发器，只是相交于传统结构，其被冷却介质由空气
变成液体。

2.6 传感器
熟悉空调系统的同学们都清楚，空调系统运行过程中，其风扇转速的控制是根据冷凝器中冷媒压力进行控制的，直接测量冷凝器中压力比较困难，一般在其出口管路上增加高压传感器（不同类型冷媒压力不同）；
使用电子膨胀阀的系统，在蒸发器出口还要安装温压传感器（PT），通过其获取蒸发器出口的温度和压力，以此调整电子膨胀阀开度，控制系统过冷度。

三、水路系统
水路系统就是将电池中产生的热量转移出去，并通过板式换热器将热量散发；在低温环境下，储能系统启动时，电池需要升温，此时通过PTC加热冷却介质，将热量传递给电池。

一个典型的水路系统主要包含：水泵、PTC、散热器及稳压罐等。

水泵、PTC和散热器的功能大家都很熟悉，就不做赘述。

3.1 稳压罐
水路系统增加稳压罐，主要是平衡压力，当系统出现异常压力波动时，可以起到缓冲作用。

稳压罐内部是预先冲入一定压力的气囊，见下图，入口出压力增加，大于内部冲入的压力时，液体就会进入稳压罐内部。

四、系统匹配涉及软件工具
空调系统零部件选型，主要还是通过压焓图绘制出四个典型过程：压缩、冷凝、膨胀和蒸发，读懂一点、两线、三区、五态、六线，根据几个关键点的参数进行冷媒质量流量、冷凝器制冷量的计算。

目前压焓图的绘制可以通过CoolPack进行，数据的读取也异常方便。

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