一种防止冷凝水产生的方法及系统

技术领域

本发明涉及冷却领域，特别涉及一种防止冷凝水产生的方法及系统。

背景技术

随着太阳能、风能等新能源的推广应用，储能技术也随之发展，而锂电池因为能量比较高、使用寿命长、额定电压高、具备高功率承受力、自放电率很低、重量轻、绿色环保以及生产基本不消耗水等优点，逐渐成为储能的主流产品。

目前在储能集装箱系统集成时，需要配备热管理模块用于控制集装箱内的温度可控，但储能系统的电池包工作时，容易因为内部湿度过大而产生的冷凝水，冷凝水的随意滴落会导致储能模块电池包发生电失效，例如绝缘失效、热失控、电路外短路等，此过程会产生电弧，严重时电弧会点燃集装箱内部的可燃气体，出现火灾等严重事故。

现有技术中，通常采用除湿模块与热管理模块结合的方式控制集装箱内部的温湿度，但两个模块之间单独运行，无法合理依据工况做出适当功效调整，导致温湿度控制时效性差，同时导致资源的浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种防止冷凝水产生的方法及系统，将除湿模块和热管理模块联动运行，精准控制集成箱内的温度和湿度，保证安全性的同时降低能耗。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种防止冷凝水产生的方法，包括步骤：

S1、获取系统负载率并根据系统负载率确定热管理模块的运行模式及对应的预设除湿差值；

S2、实时获取当前环境的露点温度和冷却液温度；

S3、判断所述露点温度和所述冷却液温度的差值是否符合条件，若所述露点温度和所述冷却液温度的差值大于等于所述预设除湿差值，则启动除湿模块。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一技术方案为：

一种防止冷凝水产生的系统，包括热管理模块、除湿模块、储能模块和液冷管道；所述热管理模块和所述除湿模块通过所述液冷管道直接连接，所述储能模块和所述热管理模块通过所述液冷管道进行间接热交换，执行上述一种防止冷凝水产生的方法中的步骤。

本发明的有益效果在于：提供一种防止冷凝水产生的方法及系统，通过系统负载率确定热管理模块的运行模式及除湿差值，根据除湿差值对除湿模块进行控制，以串联热管理模块和除湿模块，进行联动控制，从而依据工况的不同精准调控集装箱内部的温度和湿度，保证安全性的同时降低能耗。

附图说明

图1为本发明某一实施例中的一种防止冷凝水产生的方法的流程图；

图2为本发明某一实施例中的一种防止冷凝水产生的方法的具体流程图；

图3为本发明某一实施例中的一种防止冷凝水产生的系统的架构图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图3，一种防止冷凝水产生的方法，包括步骤：

S1、获取系统负载率并根据系统负载率确定热管理模块的运行模式及对应的预设除湿差值；

S2、获取当前环境的露点温度和冷却液温度；

S3、判断所述露点温度和所述冷却液温度的差值是否符合条件，若所述露点温度和所述冷却液温度的差值大于等于所述预设除湿差值，则启动除湿模块。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提供一种防止冷凝水产生的方法及系统，通过系统负载率确定热管理模块的运行模式及除湿差值，根据除湿差值对除湿模块进行控制，以串联热管理模块和除湿模块，进行联动控制，从而依据工况的不同精准调控集装箱内部的温度和湿度，保证安全性的同时降低能耗。其中，利用露点温度和冷却液温度的差值作为判断条件的原理在于，在即需要保证冷却液的温度同时兼顾防止冷凝水造成安全事故的前提下，若露点温度与冷却液温度差值过大，则说明此时冷凝水析出的速度过快，需要调控当前环境湿度，从而控制露点温度与冷却液温度接近。

进一步地，所述运行模式包括低能耗模式、常规模式和高效模式；

所述低能耗模式具体为：调控热管理模块中压缩机按照第一压缩机功率运转、冷凝风机按照第一冷凝功率运转并将冷却液温度控制在第一冷却范围；

所述常规模式具体为：调控热管理模块中压缩机按照第二压缩机功率运转、冷凝风机按照第二冷凝功率运转并将冷却液温度控制在第二冷却范围；

所述高效模式具体为：调控热管理模块中压缩机按照第三压缩机功率运转、冷凝风机按照第三冷凝功率运转并将冷却液温度控制在第三冷却范围。

由上述描述可知，对应上述系统负载率的三种模式中，分别控制热管理模块中压缩机的转速，冷凝风机的转速以及调控冷却液的温度处于合适区间。

具体的，在本发明某一实施例中，低能耗模式中，控制热管理模块中的压缩机转速为最大转速的25％-30％(第一压缩机运转功率)，冷凝风机转速为30％-40％(第一冷凝功率)，控制液冷管路内的冷却液温度处于25℃-30℃(第一冷却范围)；常规模式中，控制热管理模块中的压缩机转速为最大转速的30％-50％(第二压缩机运转功率)，冷凝风机转速为40％-60％(第二冷凝功率)，控制液冷管路内的冷却液温度处于20℃-25℃(第二冷却范围)；高效模式中，控制热管理模块中的压缩机转速为最大转速的50％-70％(第三压缩机运转功率)，冷凝风机转速为60％-80％(第三冷凝功率)，控制液冷管路内的冷却液温度处于15℃-20℃(第三冷却范围)；

进一步地，所述步骤S1具体为：

S11、获取系统负载率；

S12、若系统负载率小于等于第一预设负载率，则进入步骤S13；若系统负载率大于第一预设负载率且小于等于第二预设负载率，则进入步骤S14；若系统大于第二预设负载率，则进入步骤S15；

S13、控制热管理模块进入低能耗模式，并确定第一预设除湿差值；

S14、控制热管理模块进入常规模式，并确定第二预设除湿差值；

S15、控制热管理模块进入高效模式，并确定第三预设除湿差值。

从上述描述可知，为了精准制定除湿预设值，根据系统负载率，分别控制热管理模块和除湿模块执行不同的方案，具体分为，低能耗模式、常规模式和高效模式。在本发明的某一实施例中，系统负载率等于储能系统的实际输出功率/储能系统的最大输出功率，第一预设负载率的范围为20％-40％，优选为30％；第二预设负载率的为范围为50％-70％，优选为60％。

进一步地，所述步骤S3具体为：

S3、当前为低能耗模式且所述露点温度和所述冷却液温度的差值大于等于所述第一预设除湿差值时，则控制所述除湿模块按照第一预设功率运转；

当前为常规模式且所述露点温度和所述冷却液温度的差值大于等于所述第二预设除湿差值时，则控制所述除湿模块按照第二预设功率运转；

当前为高效模式且所述露点温度和所述冷却液温度的差值大于等于所述第三预设除湿差值时，则控制所述除湿模块按照第三预设功率运转。

从上述描述可知，为了降低能耗，针对系统负载率获取的不同的预设除湿差值，除湿模块对应不同的运行功率；在本发明某一实施例中，除湿模块通过控制模块中的电子膨胀阀开度以及风机转速来调控运行功率。

进一步地，控制所述除湿模块按照第一预设功率运转具体为：控制除湿模块中的电子膨胀阀按照第一开度实施并控制除湿模块中的自循环风机按照第一除湿功率运转；

控制所述除湿模块按照第二预设功率运转具体为：控制除湿模块中的电子膨胀阀按照第二开度实施并控制除湿模块中的自循环风机按照第二除湿功率运转；

控制所述除湿模块按照第三预设功率运转具体为：控制除湿模块中的电子膨胀阀按照第三开度实施并控制除湿模块中的自循环风机按照第三除湿功率运转。

由上述描述可知，除湿模块通过控制电子膨胀阀的开度实现对冷却液流量的调节；具体的：

第一预设功率为控制除湿模块中的电子膨胀阀开度为最大开度的25％-35％(第一开度)，优选为30％，风机转速为35％(第一除湿功率)；

第二预设功率为控制除湿模块中的电子膨胀阀开度为最大开度的50％-60％(第二开度)，优选为50％，风机转速为60％(第二除湿功率)；

第三预设功率为控制除湿模块中的电子膨胀阀开度为最大开度的60％-80％(第三开度)，优选为70％，风机转速为80％(第三除湿功率)。

进一步地，所述步骤S3之后包括步骤S4：

S4、当检测到所述露点温度和所述冷却液温度的差值低于最低预设除湿差值时，控制除湿模块进入低耗能模式。

从上述描述可知，为了进一步降低能耗，当检测到露点温度与冷却液温度的差值低于最低预设除湿差值时，说明此刻集装箱内的控制湿度满足安全要求，即无需让除湿模块按照原有功率运转，控制除湿模块进入低功耗模式即可；在本发明某一实施例中，除湿模块的低功耗模式为控制模块中的电子膨胀阀待机，控制风机按照最大转速的20％运行。

进一步地，所述露点温度的计算公式如下：

中间过程量X的计算公式如下：

其中，T

T

R

从上述描述可知，为了进一步实现调控的时效性，根据实际工况的相关参数，实时计算当前环境的露点温度。

一种防止冷凝水产生的系统，执行一种防止冷凝水产生的方法中的步骤，包括热管理模块、除湿模块、储能模块和液冷管道；所述热管理模块和所述除湿模块通过所述液冷管道直接连接，所述储能模块和所述热管理模块通过所述液冷管道进行间接热交换。

从上述描述可知，为了节约能耗同时实现热管理模块和除湿模块的快速联动，将热管理模块和除湿模块通过液冷管路直接进行连接，即进行温度调控的冷却液可以直接在除湿模块中流通进行除湿，同时储能模块与热管理模块通过液冷管道进行间接热交换，在本发明某一实施例中，储能模块和热管理模块通过换热器进行热交换；热管理模块为空调制冷/制热循环，包括压缩机，冷凝器、冷凝风机、膨胀阀和换热器；除湿模块与热管理模块通过管道相连，通过电子膨胀阀控制流入除湿模块内的冷却液流量，从而实现与热管理模块共用同一空调制冷/制热循环；优选的，除湿模块还包括蒸发器和内循环风机。

本发明提供一种防止冷凝水产生的方法及系统，主要应用在储能集装箱领域，下面结合实施例进行具体说明。

请参照图1至图3，本发明的实施例一为：一种防止冷凝水产生的方法，包括步骤：

S1、获取系统负载率并根据系统负载率确定热管理模块的运行模式及对应的预设除湿差值；

S2、获取当前环境的露点温度和冷却液温度；

S3、判断所述露点温度和所述冷却液温度的差值是否符合条件，若露点温度和冷却液温度的差值大于等于预设除湿差值，则启动除湿模块。

即在本实施例中，本发明的有益效果在于：提供一种防止冷凝水产生的方法及系统，通过系统负载率确定热管理模块的运行模式及除湿差值，根据除湿差值对除湿模块进行控制，以串联热管理模块和除湿模块，进行联动控制，从而依据工况的不同精准调控集装箱内部的温度和湿度，保证安全性的同时降低能耗。请参照图1至图3，本发明的实施例二为：在实施例一的基础上，步骤S1具体为：

S11、获取系统负载率；

S12、若系统负载率小于等于第一预设负载率，则进入步骤S13；若系统负载率大于第一预设负载率且小于等于第二预设负载率，则进入步骤S14；若系统大于第二预设负载率，则进入步骤S15；

S13、控制热管理模块进入低能耗模式，并确定第一预设除湿差值；

S14、控制热管理模块进入常规模式，并确定第二预设除湿差值；

S15、控制热管理模块进入高效模式，并确定第三预设除湿差值。

即在本实施例中，为了精准制定除湿预设值，根据系统负载率，分别控制热管理模块和除湿模块执行不同的方案，具体分为，低能耗模式、常规模式和高效模式。在本发明的某一实施例中，系统负载率等于储能系统的实际输出功率/储能系统的最大输出功率，第一预设负载率的范围为20％-40％，优选为30％；第二预设负载率的为范围为50％-70％，优选为60％。

同时，对应上述系统负载率的三种模式中，分别控制热管理模块中压缩机的转速，冷凝风机的转速以及调控冷却液的温度处于合适区间；具体的，低能耗模式中，控制热管理模块中的压缩机转速为最大转速的25％-30％，冷凝风机转速为30％-40％，控制液冷管路内的冷却液温度处于25℃-30℃；常规模式中，控制热管理模块中的压缩机转速为最大转速的30％-50％，冷凝风机转速为40％-60％，控制液冷管路内的冷却液温度处于20℃-25℃；高效模式中，控制热管理模块中的压缩机转速为最大转速的50％-70％，冷凝风机转速为60％-80％，控制液冷管路内的冷却液温度处于15℃-20℃；

步骤S3具体为：

S3、当前为低能耗模式且露点温度和冷却液温度的差值大于等于第一预设除湿差值时，则控制除湿模块按照第一预设功率运转；

当前为常规模式且露点温度和冷却液温度的差值大于等于第二预设除湿差值时，则控制除湿模块按照第二预设功率运转；

当前为高效模式且露点温度和冷却液温度的差值大于等于第三预设除湿差值时，则控制除湿模块按照第三预设功率运转。

即在本实施例中，为了降低能耗，针对系统负载率获取的不同的预设除湿差值，除湿模块对应不同的运行功率；在本发明某一实施例中，除湿模块通过控制模块中的电子膨胀阀开度以及风机转速来调控运行功率；

具体的，第一预设除湿差值处于4.5℃-5.5℃，优选为5℃，对应第一预设功率为控制除湿模块中的电子膨胀阀开度为最大开度的25％-35％，优选为30％，风机转速为35％；

第二预设除湿差值处于2.5℃-3.5℃，优选为3℃，对应第二预设功率为控制除湿模块中的电子膨胀阀开度为最大开度的50％-60％，优选为50％，风机转速为60％；

第三预设除湿差值处于0.5℃-1.5℃，优选为1℃，对应第三预设功率为控制除湿模块中的电子膨胀阀开度为最大开度的60％-80％，优选为70％，风机转速为80％。

请参照图1至图3，本发明的实施例三为：在实施例二的基础上，步骤S3之后包括步骤S4：

S4、当检测到露点温度和冷却液温度的差值低于最低预设除湿差值时，控制除湿模块进入低耗能模式。

即在本实施例中，为了进一步降低能耗，当检测到露点温度与冷却液温度的差值低于最低预设除湿差值时，说明此刻集装箱内的控制湿度满足安全要求，即无需让除湿模块按照原有功率运转，控制除湿模块进入低功耗模式即可；具体的，除湿模块的低功耗模式为控制除湿模块中的电子膨胀阀待机，控制风机按照最大转速的20％运行。

请参照图1至图3，本发明的实施例四为：在实施例三的基础上，露点温度的计算公式如下：

中间过程量X的计算公式如下：

其中，T

T

R

即在本实施例中，为了进一步实现调控的时效性，根据实际工况的相关参数，实时计算当前环境的露点温度。

请参照图1至图3，本发明的实施例五为：一种防止冷凝水产生的系统，执行上述实施例一至四任一种防止冷凝水产生的方法中的步骤，包括热管理模块、除湿模块、储能模块和液冷管道；热管理模块和除湿模块通过液冷管道直接连接，储能模块和热管理模块通过液冷管道进行间接热交换。在本实施例中，为了节约能耗同时实现热管理模块和除湿模块的快速联动，将热管理模块和除湿模块通过液冷管路直接进行连接，即进行温度调控的冷却液可以直接在除湿模块中流通进行除湿，同时储能模块与热管理模块通过液冷管道进行间接热交换，在本发明某一实施例中，储能模块和热管理模块通过换热器进行热交换；热管理模块为空调制冷/制热循环，包括压缩机，冷凝器、冷凝风机、膨胀阀和换热器；除湿模块与热管理模块通过管道相连，通过电子膨胀阀控制流入除湿模块内的冷却液流量，从而实现与热管理模块共用同一空调制冷/制热循环；优选的，除湿模块还包括蒸发器和内循环风机。

综上所述，提供一种防止冷凝水产生的方法及系统，通过系统负载率确定热管理模块的运行模式及除湿差值，根据除湿差值对除湿模块进行控制，以串联热管理模块和除湿模块，进行联动控制，从而依据工况的不同精准调控集装箱内部的温度和湿度，保证安全性的同时降低能耗。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。