用于充换电站热调节的控制方法及其控制系统与流程

本技术涉及充换电站运营领域，具体地涉及一种用于充换电站热调节的控制方法及其控制系统。

背景技术：

1、目前，很多换电车辆因为电池箱没有水冷系统，制约了车辆的使用性能，为适应复杂的气候环境，具有液冷连接器的换电车辆逐渐推广，需要频繁的换电，但是换电站内电池包的充电热调节系统并不完善，许多还是沿用原来的液冷机组的思路，把电池箱连接到液冷机组的管路系统中，热风或冷风直接散发到站内，或适当的引出站外，这直接影响站内的温度，独立安装的空调系统重新给室内制冷或散热，把液冷机组带来的室温负面温度影响通过热交换释放到站外，这样给充换电站的热调节带来能源浪费。

2、充电时电池箱热调节也会遇到问题，不同的电池箱起始充电电量不同的，温度也不同，统一管理时会遇到困难，没有适当的策略方法将使得充电时热调节越发困难，影响充电效率，如何统筹兼顾各电池箱热调节，成了亟待解决的问题。

3、进而，在寒冷的环境中，温度会在不同的区间变动，单独使用辅热耗能严重，根据不同室外的温度进行压缩机制热和辅热切换或综合使用，从而节能，也是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于充换电站热调节的控制方法及其控制系统，把站内的环境温度调节和电池的热调节统一调控，根据不同室外的温度进行压缩机制热和辅热切换，避免电力资源浪费；优化热调节策略，提高电池充电的精确测算，避免充电的发热控制难题，提高充电效率；简化系统结构，有效避免了在制热模式和循环模式临界状态，制冷模式和循环模式临界状态时，压缩机工作的频繁启停切换。

2、为实现上述目的，本发明所采用的解决方案为，提供一种用于充换电站热调节的控制方法，其包括以下步骤：

3、步骤1：启动充换电站的主循环系统和箱循环系统；

4、启动主循环系统d，所述主循环系统d依据所有充电电池箱的平均温度阈值来切换工作模式，所有充电电池箱的平均温度阈值的获取方法，如下：

5、

6、式中：tzp表示所有充电电池箱的平均温度阈值；tp1表示第1个充电中的电池箱的平均温度；tpi表示第i个充电中的电池箱的平均温度；tpn表示第n个充电中的电池箱的平均温度；i表示充电中的电池箱编号；n表示充电中的电池箱个数；

7、在主循环系统d启动时，设置循环系统的总泵转速vz，如下：

8、vz＝(h1+…+hj+…+hm)·v；

9、式中：vz表示循环系统的总泵转速；h1表示第1个箱外液流阀的状态；hj表示第j个箱外液流阀的状态；hm表示第m个箱外液流阀的状态；v表示单个电池箱开启水泵时的需求转速；j表示循环系统的箱外液流阀编号；m表示循环系统的箱外液流阀个数；

10、启动箱循环系统x，并根据每个电池箱的具体参数状态，分别开启对应的箱循环模式；

11、步骤2：根据需求总指令值确定具体充换电站的压缩机冷热生产系统冷热值；

12、电池箱制热、制冷的需求总指令值m的获取方法，如下：

13、m＝q1+…+qk+…+qp,k∈(1,2,…,p)；

14、式中：m表示电池箱制热、制冷的需求总指令值；q1表示第1个电池箱需求的冷热模式指令值；qk表示第k个电池箱需求的冷热模式指令值；qp表示第p个电池箱需求的冷热模式指令值；k表示电池箱编号；p表示电池箱需求的冷热模式指令值总个数；

15、当m﹤0，m＝0，m﹥0时，分别对应压缩机功率需求为制冷，停止，制热工作模式；

16、通过对制冷工作模式进行分析，得到冷热生产系统c的压缩机制冷功率需求，如下：

17、

18、式中：p需冷表示冷热生产系统c的压缩机制冷功率需求；pa冷表示室内温度调节交换系统a的制冷需求；pb冷表示站内电池箱温度调节交换系统b制冷需求；k冷表示站内电池箱温度调节交换系统b能量损失补偿系数，k冷大于1；p箱冷表示单箱电池的制冷需求功率；δt冷表示制冷时进、出水口温度在时间t标内的差值；c表示冷却液的单位质量的比热容值；ρ表示冷却液密度；v表示流量计值l0在时间t标内测得的冷却液体积；t标表示一个标准时间；

19、通过对制热工作模式进行分析，得到冷热生产系统c的压缩机制热功率需求，如下：

20、

21、式中：p需热表示冷热生产系统c的压缩机制热功率需求；pb热表示站内电池箱温度调节交换系统b制热需求；prb表示开启辅助制热功能，prb大于0；k热表示站内电池箱温度调节交换系统b能量损失补偿系数，k热大于1；px热表示所有电池箱的制热需求功率总和；δt热表示制热时进、出水口温度在时间t标内的差值；

22、步骤3：基于can网络采集bms的电池参数，实现充换电站热调节控制；

23、获取步骤1中的所有充电电池箱的平均温度阈值tzp，根据所述充电电池箱的平均温度阈值tzp大小启动压缩机的工作模式，并根据每个电池箱的具体参数状态，分别开启对应的箱循环模式；获取步骤2中电池箱制热、制冷模式的需求总指令值m，进而计算出冷热生产系统c的压缩机制冷、制热功率需求p需冷和p需热，调整压缩机功率，实现充换电站热调节控制。

24、可优选的是，所述步骤1中的主循环系统d由制热工作模式d1，纯循环工作模式d2和制冷工作模式d3三种工作状态组成；

25、所述制热工作模式d1具体为：当充电电池箱的平均温度阈值tzp≤18℃，且时长为一个标准时间t标，启动热工作模式d1；压缩机制热、电加热根据需求功率打开或关闭；总泵按箱外液流阀h的打开数量，开启总泵合适转速，当t4≥60℃，且时长为一个标准时间t标时，则开启纯循环工作模式d2；

26、所述纯循环工作模式d2具体为：当18℃<tzp<23℃，且时长为一个标准时间t标，开启纯循环工作模式d2；压缩机关闭，辅助电加热停，制冷剂控制阀f关，总泵按箱外液流阀h的打开数量，开启总泵合适转速；

27、所述制冷工作模式d3具体为：tzp≥23℃，且t4≥10℃，且时长为一个标准时间t标，启动制冷工作模式d3；根据需求功率开启压缩机制冷；总泵根据阀打开数量开启合适转速，继续地，当7℃<t4<10℃，且时长为一个标准时间t标，进入下一判断步骤，当t4≤7℃，且时长为一个标准时间t标，则开启纯循环工作模式d2。

28、可优选的是，所述步骤1中的箱循环系统x由制热模式x1、制冷模式x2和内循环模式x3三种工作状态组成；

29、所述制热模式x1具体为：当tmin≤17℃，且tmax≤28℃,且tp≤t4+5℃,且时长为t标，启动制热模式x1：功率指令值q赋值为+1，开启箱外液流阀h，关闭箱内液流阀g，开启水泵s，继续地，当tmin≥20℃，或tmax≥30℃,且时长为t标，开启内循环模式x3；

30、所述制冷模式x2具体为：当tmax≥30℃，且tp≥26℃,且tp≥t4+5℃,且时长为t标，启动制冷模式x2：功率指令值q赋值为-1，开启箱外液流阀h，关闭箱内液流阀g，开启水泵s，继续地，当tmax≤26℃,或tp≤24℃,且时长为t标，开启内循环模式x3；

31、所述内循环模式x3具体为：功率指令值q赋值为0，关闭箱外液流阀h，开启箱内液流阀g，开启水泵s，继续地，当tmax≤26℃,或tp≤24℃,且时长为t标，开启内循环模式x3。

32、可优选的是，所述步骤2中对制冷工作模式进行分析，具体为：

33、所述站内电池箱温度调节交换系统b制冷需求pb冷的获取方法，如下：

34、pb冷＝k冷·px冷+|p修冷|；

35、式中：px冷表示所有电池箱的需求功率总和；p修冷表示单箱电池的制冷需求功率；

36、所述所有电池箱的需求功率总和px冷的获取方法，如下：

37、px冷＝|(q1+…+qk+…+qp)|·p箱冷＝|m|·p箱冷；

38、所述单箱电池的制冷需求功率p修冷的获取方法，如下：

39、p修冷＝p测冷-px冷；

40、式中：p测冷表示站内电池箱温度调节交换系统b内测得的制冷效果值；

41、所述站内电池箱温度调节交换系统b内测得的制冷效果值p测冷获取方法，如下：

42、

43、完成对制冷工作模式进行分析，进一步整理能够获得冷热生产系统c的压缩机制冷功率需求p需冷。

44、可优选的是，所述步骤2中的对制热工作模式进行分析，具体为：

45、所述站内电池箱温度调节交换系统b制热需求pb热的获取方法，如下：

46、pb热＝k热·px热+|p修热|；

47、式中：p修热表示需要增加制热量的值；px热表示站内所有电池箱的制热需求功率总和

48、所述所有电池箱的制热需求功率总和px热的获取方法，如下：

49、px热＝|(q1+…+qk+…+qp)|·p箱热＝|m|·p箱热；

50、式中：p箱热表示单箱电池的制热需求功率；

51、所述需要增加制热量的值p修热的获取方法，如下：

52、p修热＝p测热-px热；

53、式中：p测热表示站内电池箱温度调节交换系统b内测得的制热效果值；

54、所述站内电池箱温度调节交换系统b内测得的制热效果值p测热的获取方法，如下：

55、

56、完成对制冷工作模式进行分析，进一步整理能够获得冷热生产系统c的压缩机制热功率需求p需热。

57、可优选的是，所述步骤3中的实现充换电站热调节控制，具体为：

58、预设压缩机系统工作分为：制冷状态r，关闭状态u，制热状态w；tzp和m值不同时分别对应所述制冷状态r，关闭状态u，制热状态w三种状态，具体如下：

59、

60、在一个标准时间t标内，若m∈tzp，则m为真，否则m为假；

61、当m为真时，压缩机在下个时间t标内按照p需冷，p需热的计算功率值工作；

62、当m为假时，压缩机在下个时间t标内按照上个t标时间内的功率状态工作。

63、本发明的第二个方面，提供一种用于前述充换电站热调节的控制方法的控制系统，其所述控制系统包括室内温度调节交换系统a，站内电池箱温度调节交换系统b，冷热生产系统c和总控制器ec；

64、所述室内温度调节交换系统a包括空调室内机，辅助加热装置，制冷剂控制阀e，用于进行站内温度调节；

65、所述站内电池箱温度调节交换系统b包括制冷剂控制阀f，液冷交换器，总泵，和单箱充电仓的温度传感器、水泵s、箱外液流阀h，箱内液流阀g；所述站内电池箱温度调节交换系统b通过以上元器件对各个电池箱的温度调节；

66、所述冷热生产系统c由空调室外机，温度检测组成，通过压缩制冷剂来实现冷、热输出，c系统生产的冷、热量具体通过制冷剂控制阀e和制冷剂控制阀f来实现制冷剂的流量分配进而实现冷、热量的分配；

67、所述总控制器ec能够搜集、计算处理室内温度调节交换系统a，站内电池箱温度调节交换系统b和冷热生产系统c的信息，统一负责元器件信息处理和动作执行，实现站内温度调节和电池热调节。

68、可优选的是，当所述室内温度调节交换系统a为预设制冷模式时，而且与所述站内电池箱温度调节交换系统b与主循环系统d开启制冷模式条件重合时，才开启室内温度调节交换系统a的制冷模式，否则开启送风模式，当所述室内温度调节交换系统a开启制热模式时，所述控制制冷剂控制阀e关闭，所有热量由电加热装置ra提供。

69、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

70、(1)本发明把站内的环境温度管理和电池的热调节综合到一起，统一调控，根据不同室外的温度进行压缩机制热和辅热切换或综合使用，避免电力资源浪费。

71、(2)本发明实现了热调节策略优化，单个电池箱单独控制，提高了电池充电的精确管理水平，避免充电的发热控制难题，提高充电效率，提高了智能化管理的综合水平。

72、(3)本发明合理配置系统结构，总控制器统一控制，一台压缩机满足站内的2套系统的热调节，站内部不在需要液冷机组为电池单独降温，有效避免了在制热模式和循环模式临界状态，制冷模式和循环模式临界状态时，压缩机工作的频繁启停切换。