阅读说明：本技术 一种节能温度调节装置及其控制方法 (Energy-saving temperature adjusting device and control method thereof ) 是由 赖兴华 于 2021-07-05 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种节能温度调节装置及其控制方法,其能解决现有温度调节装置无法兼顾降温需求、安装空间和成本的技术问题。一种节能温度调节装置,包括液冷系统,其特征在于：液冷系统设有两套,两套液冷系统共用PTC液体加热器和膨胀水壶,压缩机、冷凝器、膨胀阀和换热器的冷媒流通管路依次连接形成冷媒循环回路,膨胀水壶、水泵、第一电磁阀、换热器的冷却液流通管路、第二电磁阀和温度调节的目标设备的冷却液流通管路依次连接形成冷却液循环回路,第一电磁阀、PTC液体加热器和第二电磁阀连接形成加热支路；压缩机、冷凝器、膨胀阀、换热器、水泵、第一电磁阀、第二电磁阀和PTC液体加热器均与控制器电控连接。(The invention provides an energy-saving temperature adjusting device and a control method thereof, which can solve the technical problem that the existing temperature adjusting device cannot give consideration to cooling requirements, installation space and cost. The utility model provides an energy-conserving temperature regulation apparatus, includes the liquid cooling system, its characterized in that: the two sets of liquid cooling systems share the PTC liquid heater and the expansion kettle, refrigerant circulation pipelines of the compressor, the condenser, the expansion valve and the heat exchanger are sequentially connected to form a refrigerant circulation loop, the expansion kettle, the water pump, the first electromagnetic valve, a refrigerant circulation pipeline of the heat exchanger, the second electromagnetic valve and a refrigerant circulation pipeline of temperature-adjusting target equipment are sequentially connected to form a refrigerant circulation loop, and the first electromagnetic valve, the PTC liquid heater and the second electromagnetic valve are connected to form a heating branch; the compressor, the condenser, the expansion valve, the heat exchanger, the water pump, the first electromagnetic valve, the second electromagnetic valve and the PTC liquid heater are all in electric control connection with the controller.)

一种节能温度调节装置及其控制方法

技术领域

本发明属于节能技术领域，具体涉及一种节能温度调节装置及其控制方法。

背景技术

现有的温度调节装置一般设置一套液冷系统，当目标设备工作环境恶劣时，其温度一般超出预设上限，一套液冷系统无法满足目标设备的降温需求。若是温度调节装置直接增设一套液冷系统，不仅安装空间需求较大，而且成本较高。此外，现有的温度调节装置的控制方法，一般直接以满负荷状态对循环的冷却介质（例如冷却水）进行加热/冷却，不仅能耗高，而且零件损耗较快。

发明内容

本发明提供了一种节能温度调节装置及其控制方法，其能解决现有温度调节装置无法兼顾降温需求、安装空间和成本的技术问题。

其技术方案是这样的，一种节能温度调节装置，包括液冷系统，其特征在于：所述液冷系统设有两套，所述液冷系统包括由压缩机、冷凝器、膨胀阀、换热器构成的液体冷却器以及具有三通结构的第一电磁阀和第二电磁阀，两套所述液冷系统共用PTC液体加热器和膨胀水壶，所述压缩机、冷凝器、膨胀阀和换热器的冷媒流通管路依次连接形成冷媒循环回路，所述膨胀水壶、水泵、第一电磁阀、换热器的冷却液流通管路、第二电磁阀和温度调节的目标设备的冷却液流通管路依次连接形成冷却液循环回路，第一电磁阀、PTC液体加热器和第二电磁阀连接形成加热支路；

所述压缩机、冷凝器、膨胀阀、换热器、水泵、第一电磁阀、第二电磁阀和PTC液体加热器均与控制器电控连接。

进一步的，所述控制器连接温度传感器和本地数据收发模块，所述本地数据收发模块连接云平台，所述云平台包括云端存储模块、云端计算分析模块和云端数据收发模块，所述云端数据收发模块分别与云端计算分析模块、云端存储模块和本地数据收发模块通信连接。

本发明还公开了一种节能温度调节控制方法，其特征在于：所述控制方法通过上述装置对目标设备实施温度调节；

当目标设备的温度处于预设的第一温度区间内时，装置的一套液冷系统启动，该套液冷系统的水泵、PTC液体加热器同时工作；

当目标设备的温度处于预设的第二温度区间内时，装置的一套液冷系统启动，该套液冷系统的水泵工作而液体冷却器不工作；

当目标设备的温度处于预设的第三温度区间内时，装置的一套液冷系统启动，该套液冷系统的水泵、液体冷却器同时工作；

所述第一温度区间包括m′个温度子区间｛T₁′，…，T_m′｝，各温度子区间T₁ ′，…，T_m′对应的加热量分别为Q₁′，…，Q_m′，各温度子区间T₁′，…，Tm′依次递减，加热量Q₁ ′，…，Qm′依次递增；

所述第三温度区间包括m个温度子区间｛T₁，…，T_m｝，各温度子区间T₁ ，…，T_m对应的制冷量分别为Q₁ ，…，Q_m，各温度子区间T₁ ，…，T_m及其对应的制冷量Q₁ ，…，Q_m均依次递增。

进一步的，当目标设备的温度超过预设的温度临界值T₀或者温度变化速度dT/dt≥1℃/s时，装置的两套液冷系统同时启动，制冷量Q₀为液冷系统满负荷工作的上限值。

进一步的，所述目标设备为新能源汽车的电池系统，m′取值为4，m取值为3；

温度子区间T₁′为[0，5)，当电池温度位于温度子区间T₁′内时， Q₁′=10%Q_max′，

温度子区间T₂′为[-5，0)，当电池温度位于温度子区间T₂′内时，Q₂′=20%Q_max′，

温度子区间T₃′为[-15，-5)，当电池温度位于温度子区间T₂′内时，Q₃′=60%Q_max′，

温度子区间T₄′为[-25，-15)，当电池温度位于温度子区间T₂′内时，Q₄′=100%Q_max′；

温度子区间T₁为[45，40)，当电池温度位于温度子区间T₁内时，Q₁=40%Q_max；

温度子区间T₂为[50，45)，当电池温度位于温度子区间T₂内时，Q₁=80%Q_max；

温度子区间T₃为[55，50)，当电池温度位于温度子区间T₃内时，Q₁=100%Q_max。

本发明的装置和方法，具有以下有益效果：

1.该装置通过两套液冷系统共用PTC液体加热器和膨胀水壶，以减小安装空间需求和装置成本；

2、该控制方法法通过对温度实时监测及分级划分来实现实时控制制冷量及加热量，不仅满足系统或设备的热管理需求，同时节能和减少零件的损耗；

3.该装置采用了云平台监测，对电池或设备进行了实时监测、传输及存储数据，让客户实时了解电池或设备的状态；同时一旦发生了热失控，系统会立即启动预警措施，并将热失控信号传输至客户端；

4.该装置和方法不仅仅适用于电动汽车电池系统，同样适用于5G基站散热、加工设备、医疗器械以及其他需要热管理的目标设备，能够及时对目标设备进行降温冷却，能够将设备维持在规定的工作温度，保证设备的正常运转，冷却、加热功能，以及控制系统均可以定制化设计。

附图说明

图1为本发明装置的系统框图。

图2为本发明装置的控制路线图。

图3为本发明控制方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种节能温度调节装置，液冷系统设有两套，液冷系统包括由压缩机、冷凝器、膨胀阀、换热器构成的液体冷却器以及具有三通结构的第一电磁阀和第二电磁阀，两套液冷系统共用PTC液体加热器和膨胀水壶，压缩机、冷凝器、膨胀阀和换热器的冷媒流通管路依次连接形成冷媒循环回路，膨胀水壶、水泵、第一电磁阀、换热器的冷却液流通管路、第二电磁阀和温度调节的目标设备的冷却液流通管路依次连接形成冷却液循环回路，第一电磁阀、PTC液体加热器和第二电磁阀连接形成加热支路；

压缩机、冷凝器、膨胀阀、换热器、水泵、第一电磁阀、第二电磁阀和PTC液体加热器均与控制器电控连接。其中，为了区分电磁阀，将一套液冷系统的电磁阀命名为第一电磁阀、第二电磁阀，另一套液冷系统的电磁阀命名为第三电磁阀、第四电磁阀。

控制器连接温度传感器和本地数据收发模块，本地数据收发模块连接云平台，云平台包括云端存储模块、云端计算分析模块和云端数据收发模块，云端数据收发模块分别与云端计算分析模块、云端存储模块和本地数据收发模块通信连接。

该温控装置具有热失控预警功能，实时监测电池温度变化，当电池温度＞60℃或dT/dt≥1℃/s时，装置会自动启动满负荷制冷量进行冷却，同时进行热失控报警，并切断电池系统高压电，为人员的逃生预留时间；

该装置具有云平台监测功能，云平台可以存储、计算及实时分析数据，通过对温度数据进行分析，当电池温度＞60℃或dT/dt≥1℃/s时，云平台会自主发送热失控预警信息到用户手机上，帮助用户实时监测并了解电池状态。

如图2、图3所示，一种节能温度调节控制方法，控制方法通过上述装置对目标设备——电动汽车电池系统实施温度调节；

当目标设备的温度处于预设的第一温度区间内时，装置的一套液冷系统启动，该套液冷系统的水泵、PTC液体加热器同时工作；

当目标设备的温度处于预设的第二温度区间内时，装置的一套液冷系统启动，该套液冷系统的水泵工作而液体冷却器不工作；

当目标设备的温度处于预设的第三温度区间内时，装置的一套液冷系统启动，该套液冷系统的水泵、液体冷却器同时工作；

第一温度区间包括3个温度子区间｛T₁′，T₂′，T₃′，T₄′｝，各温度子区间T₁′，T₂′，T₃′，T₄′对应的加热量分别为Q₁′，Q₂′，Q₃′，Q₄′；

温度子区间T₁′为[0，5)，当电池温度位于温度子区间T₁′内时， Q₁′=10%Q_max′，

温度子区间T₂′为[-5，0)，当电池温度位于温度子区间T₂′内时，Q₂′=20%Q_max′，

温度子区间T₃′为[-15，-5)，当电池温度位于温度子区间T₂′内时，Q₃′=60%Q_max′，

温度子区间T₄′为[-25，-15)，当电池温度位于温度子区间T₂′内时，Q₄′=100%Q_max′，

各温度子区间T₁′，…，Tm′依次递减，加热量Q₁ ′，…，Qm′依次递增；

第三温度区间包括3个温度子区间｛T₁，T₂，T₃｝，各温度子区间T₁，T₂，T₃对应的制冷量分别为Q₁ ，Q₂，Q₃。

温度子区间T₁为[45，40)，当电池温度位于温度子区间T₁内时，Q₁=40%Q_max，

温度子区间T₂为[50，45)，当电池温度位于温度子区间T₂内时，Q₁=80%Q_max，

温度子区间T₃为[55，50)，当电池温度位于温度子区间T₃内时，Q₁=100%Q_max

各温度子区间T₁，T₂，T₃及其对应的制冷量Q₁ ，Q₂，Q_3m均依次递增。

进一步的，当目标设备的温度超过预设的温度临界值T₀或者温度变化速度dT/dt≥1℃/s时，装置的两套液冷系统同时启动，制冷量Q₀为液冷系统满负荷工作的上限值。

Q_max′为单套液冷系统加热的上限值，Q_max为单套液冷系统制冷的上限值。Q₁′、Q₂′、Q₃′、Q₄′以及Q₁、Q₂、Q₃可通过水泵调节冷却介质流量来实现。