CN111354897A - 一种无模组可快换的储能电池簇 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无模组可快换的储能电池簇,其包括电池簇框架、高压配电盒以及多个电池集合体,这些电池集合体排列在所述电池簇框架内并且与置于该电池簇框架中的高压配电盒电性连接;所述电池集合体包括电池、线束支架、绝缘板、底托、上盖、导电排、电池管理系统。本发明所提供的无模组可快换的储能电池簇,可减少电池簇内的零件数量,从而降低了电池簇成本,提升了空间利用率,提升了生产效率。同时,解决无模组设计所带来的维护性差的问题,保证可以单人对电池簇进行快换。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域,具体涉及一种无模组可快换的储能电池簇。
背景技术
近年来随着新能源行业的快速发展,锂电池不论在产能,还是在使用成本上都有了较大进步。锂电池在储能中的应用场景也越来越多,而电池簇作为储能系统中重量和体积最大,成本最高的子系统。近年来围绕着成本,能量密度,可维护性以及生产装配效率,技术一直在发展和进步。
目前主流的电池簇设计方案是由若干个电池单体组成电池模块,再由若干个电池模块组成电池簇。如图1所示,其中电池模块的方案是,在电池上下各放置一个注塑件,通过螺杆将两个注塑件锁紧,对电池极耳所在面和底面进行挤压,使电池固定。注塑件上再做出其他相应功能结构。
此部分组装好后,需要放入电池模块的箱体内进行组装。电池模块的箱体底部焊接有加强筋,通过螺栓将其固定于加强筋上。之后将电池管理系统、保护装置、接插件和上盖等零部件进行组装。最终组成图2所示的电池模块。
电池模块组装完成后,将若干个电池模块安装在电池簇的框架上,连接上高压配电盒。图3为组装后的电池簇。
电池成组过程中部分零件功能重复,存在将功能相似且相邻的零件进行合并的可能。
上述储能电池簇主要缺点在于:
首先,方案是将电池单体组装成电池模块,再组装成电池簇,此过程中部分零件功能重复造成了系统内零部件过多。例如电池单体的固定,电池模块内的两个注塑件与电池固定后,又将图1部分与电池模块的箱体进行了二次固定。随后电池模块又与电池簇的框架进行了第三次固定。可以看出最终所有的力都作用在电池簇的框架上,理论上完全可以使用电池簇的框架对电池直接进行固定,多出的两次固定势必造成零件数量的增加。
其次,是维护性问题。如果保证电池模块可以单人维护就需要减少电池模块包含的电池数量。由于同一款电池簇内的电池数量是一定的,此时势必造成电池簇内的电池模块数量增加,过多的电池模块会增加零件数量,同时电池簇内的高低压线束过于复杂,影响美观。但反过来,如果为了减少电池模块的数量而增加电池模块内电池的数量,则会造成可维护性差的问题,这是一个无法规避的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无模组可快换的储能电池簇,其除了具备原有无模组储能电池簇装配效率和空间利用率高,同时降低系统成本的优点外,还可以实现设备的单人维护。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种无模组可快换的储能电池簇,其包括电池簇框架、高压配电盒以及多个电池集合体,这些电池集合体排列在所述电池簇框架内并且与置于该电池簇框架中的高压配电盒电性连接;
所述电池集合体包括电池、线束支架、绝缘板、底托、上盖、导电排、电池管理系统;其中,所述底托被分为两个放置电池的空间,每一空间处放置有一绝缘板,每一绝缘板上放置了装配有低压线束和若干个导电排的线束支架,成排的电池放置在绝缘板上,导电排按顺序焊接在电池的极柱上;在所述底托上位于电池的一侧焊接有多根管,所述上盖与这些管通过螺栓装配以将电池固定且装配后上盖和底托转动连接,所述电池管理系统固定在底托上。
作为优选,相邻两排电池中临近的两颗电池通过单侧导电排连接。
作为优选,单侧导电排的一端与电池焊接,另一端延伸至电池簇维护侧。
作为优选,单侧导电排位于维护侧的一端设有压铆螺母,该压铆螺母与中间转接导电排通过螺栓固定。
作为优选,所述底托为挤压铝型材底托。
作为优选,所述低压线束与导电排之间采用铆钉连接,并在铆钉上增加结构胶。
作为优选,所述线束支架为注塑件,线束支架上设计有凹槽作为低压线束的固定结构。
作为优选,低压线束全部汇总在电池簇维护侧,远离电池簇维护侧的低压线束通过电池之间的空间引到电池簇维护侧,汇总后的低压线束通过低压接插件连接。
作为优选,所述电池管理系统位于所述底托中放置电池的两个空间之间。
本发明所提供的无模组可快换的储能电池簇,具有下述有益效果:
第一是采用无模组的设计思路来减少电池簇内的零件数量,从而降低电池簇成本,提升空间利用率,提升生产效率。本发明采用一个底托固定电池簇同一层中的两块区域的电池,(之前的设计方案电池簇同一层中,如果有两个电池模块,电池的底部支撑就需要两个)。同时底托也是电池簇框架的一部分(相当于电池簇框架的一部分零件是可拆卸的,拆卸下来的部分直接固定电池,省去了技术方案一中的若干个冗余零件)。
第二是解决无模组设计所带来的维护性差的问题,保证可以单人对电池簇的故障电池进行快换。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的储能电池簇中电池排列装配后的立体图;
图2为现有的储能电池簇中电池模块的分解图;
图3为现有的储能电池簇的立体图;
图4为本发明实施例提供的无模组可快换的储能电池簇中电池集合体底托和绝缘板装配分解图;
图5为本发明实施例提供的无模组可快换的储能电池簇中电池集合体装入电池后的立体图;
图6为本发明实施例提供的无模组可快换的储能电池簇中电池集合体装入上盖后的立体图;
图7为本发明实施例提供的无模组可快换的储能电池簇的立体图。
附图标记说明:
1、方形电池;2、线束支架;3、绝缘板;4、底托;5、上盖;6、导电排;7、单侧导电排;8、中间转接导电排;9、绑带;10、电池簇框架;11、高压配电盒;12、电池管理系统。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括……”或“包含……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外,在本文中,“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数;“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
如图4至图7所示,一种无模组可快换的储能电池簇,其包括电池簇框架10、高压配电盒11以及多个电池集合体,这些电池集合体排列在所述电池簇框架10内并且与置于该电池簇框架10中的高压配电盒11电性连接。
各个电池集合体的尺寸和结构是完全相同的,每个电池集合体的具体结构如下:
所述电池集合体包括电池1(其为方形电池)、线束支架2、绝缘板3、底托4、上盖5、导电排6、绑带9、电池管理系统12。其中,所述底托4被分为两个放置电池1的空间,每一空间处放置有一绝缘板3,每一绝缘板3上放置了装配有低压线束和若干个导电排6的线束支架2,成排的电池1放置在绝缘板3上,导电排6按顺序焊接在电池1的极柱上。优选的,相邻两排电池中临近的两颗电池通过单侧导电排7连接。进一步优选的,单侧导电排7的一端与电池焊接,另一端延伸至电池簇维护侧(电池簇维护操作的一侧)。再进一步优选的,单侧导电排7位于维护侧的一端设有压铆螺母,该压铆螺母与中间转接导电排8通过螺栓固定。
在所述底托4上位于电池1的一侧焊接有多根管(优选铝管),所述上盖5与这些管通过螺栓装配以将电池固定且装配后上盖5和底托4转动连接。电池管理系统12固定在底托4上,在本实施例中,电池管理系统12借助支架固定在底托4上。优选的,绑带9能够将上盖5与底托4紧固相连。
在本实施例中,所述底托4为挤压铝型材底托。所述低压线束与导电排6之间采用铆钉连接,并在铆钉上增加结构胶。所述线束支架2为注塑件,线束支架2上设计有凹槽作为低压线束的固定结构。
另外,在本实施例中,前述低压线束全部汇总在维护侧,远离维护侧的低压线束通过电池之间的空间引到维护侧,汇总后的低压线束通过低压接插件连接。
本实施例中的无模组可快换的储能电池簇,其具体装配过程如下:
第一步,底托4与绝缘板3的装配;
底托4为挤压铝型材,并焊接有相应焊接件。焊接件将底托4分为两个独立的放置方形电池1的空间。
底托4的主要功能有三方面:第一点是与上盖5配合对电池固定;第二点是作为承重零件成为电池簇框架10的一部分;第三点是固定继电器,电池管理系统12。
如图4所示,将两块绝缘板3分别放置在底托4之上,底托4中每个放置方形电池1的空间内设有一块绝缘板3,放置绝缘板3的作用是防止电池与金属直接接触,造成电池表面绝缘膜划伤。
第二步,如图5所示,将装配有低压线束和若干个导电排6的线束支架2放置在绝缘板3上。方形电池1放置于线束支架2的格子中。低压线束与导电排6之间采用铆钉连接,并在铆钉上增加结构胶保证连接的稳固性。
线束支架2为注塑件,线束支架2上设计有凹槽作为低压线束的固定结构,保证低压线束固定稳固,同时与底托4没有干涉。再有,线束支架2的另一个功能是为电池提供间隔,从而保证电池间的风道。
低压线束全部汇总在维护侧(电池簇维护操作的一侧),远离维护侧的低压线束通过电池之间的空间(线束支架2内部的卡槽)引到维护侧。汇总后的低压线束通过低压接插件实现低压快拆。
导电排6按顺序焊接在方形电池1的极柱上。此处需要说明的是,因为导电排6与方形电池1焊接在一起,将大部分电池连结成了一个整体。如此会导致其中某一块电池出现故障,必须将与其焊接在一起的全部电池同时拆除。通常的做法是将整个模块内的电芯全部焊接在一起,这也就是现有技术中为什么每个电池模块都配有箱体、箱盖并通过接插件连接的原因。
为了实现单人可维护,如图5所示,在每排电池中间设立了一个转接设计。转接设计两侧的两颗电池采用单侧导电排7连接,也就是说,相邻两排电池中临近的两颗电池通过单侧导电排7连接。单侧导电排7的一端与电池焊接,另一端延伸至电池簇维护操作的一侧(维护侧)。单侧导电排7位于维护侧的一端设有压铆螺母,压铆螺母与中间转接导电排8通过螺栓固定。在单侧导电排7在需要维护时,可通过工具拆下中间转接导电排8,从而实现高压电路的快速拆卸。
如图6所示,第三步是上盖5与底托4上的焊接铝管采用螺栓装配,铝管环绕着电池设置。每个放置电池的空间上加装有一个上盖5,该上盖5用于电池固定。
其中,上盖5与底托4依靠螺栓实现转动。绑带9先固定在上盖5顶部使之成为一个整体(绑带9和上盖5共同构成一个整体件),绑带9靠近电池簇维护侧(电池簇维护操作的一侧)。装配完成后将绑带9固定在底托4上,此时上盖5会对电池产生一个纵向的压紧力,实现电池的固定。在快换时,通过将上盖5抬起,即可接触电池的机械固定。
在背景技术的现有方案中,因为存在箱体和多个不同位置的螺栓固定的原因,只能将整个电池模块拆下。从而遇到之前所述的维护性与零件数量之间的矛盾。
如图7所示,第四步是将继电器、电池管理系统12等元器件依次固定在底托4之上。所述电池管理系统12位于所述底托4中放置方形电池1的两个空间之间,以便于电池管理系统12对方形电池1进行管理控制。
第五步是将装配完成的底托4(电池集合体)装配在电池簇框架10上,并与高压配电盒11电性连接。如图7所示,电池簇框架10内排有五层电池集合体。当然,本领域技术人员也可根据需求设置更多层或更少层。
另外,底托4的材质不一定是金属,也可以是非金属,如塑料等。所述电池管理系统12除了位于所述底托4中放置方形电池1的两个空间之间外,该电池管理系统12还可以设置在底托4的其它位置处。
本实施例所提供的无模组可快换的储能电池簇,具有下述有益效果:
第一是采用无模组的设计思路来减少电池簇内的零件数量,从而降低电池簇成本,提升空间利用率,提升生产效率。本发明采用一个底托固定电池簇同一层中的两块区域的电池,(之前的设计方案电池簇同一层中,如果有两个电池模块,电池的底部支撑就需要两个)。同时底托也是电池簇框架的一部分(相当于电池簇框架的一部分零件是可拆卸的,拆卸下来的部分直接固定电池,省去了技术方案一中的若干个冗余零件)。
第二是解决无模组设计所带来的维护性差的问题,保证可以单人对电池簇的故障电池进行快换。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例,毋庸置疑,对于本领域的普通技术人员,在不偏离本发明的精神和范围的情况下,可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此,上述附图和描述在本质上是说明性的,不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (9)
1.一种无模组可快换的储能电池簇,其特征在于,包括电池簇框架、高压配电盒以及多个电池集合体,这些电池集合体排列在所述电池簇框架内并且与置于该电池簇框架中的高压配电盒电性连接;
所述电池集合体包括电池、线束支架、绝缘板、底托、上盖、导电排、电池管理系统;其中,所述底托被分为两个放置电池的空间,每一空间处放置有一绝缘板,每一绝缘板上放置了装配有低压线束和若干个导电排的线束支架,成排的电池放置在绝缘板上,导电排按顺序焊接在电池的极柱上;在所述底托上位于电池的一侧焊接有多根管,所述上盖与这些管通过螺栓装配以将电池固定且装配后上盖和底托转动连接,所述电池管理系统固定在底托上。
2.根据权利要求1所述的无模组可快换的储能电池簇,其特征在于,相邻两排电池中临近的两颗电池通过单侧导电排连接。
3.根据权利要求2所述的无模组可快换的储能电池簇,其特征在于,单侧导电排的一端与电池焊接,另一端延伸至电池簇维护侧。
4.根据权利要求3所述的无模组可快换的储能电池簇,其特征在于,单侧导电排位于维护侧的一端设有压铆螺母,该压铆螺母与中间转接导电排通过螺栓固定。
5.根据权利要求1所述的无模组可快换的储能电池簇,其特征在于,所述底托为挤压铝型材底托。
6.根据权利要求1所述的无模组可快换的储能电池簇,其特征在于,所述低压线束与导电排之间采用铆钉连接,并在铆钉上增加结构胶。
7.根据权利要求1所述的无模组可快换的储能电池簇,其特征在于,所述线束支架为注塑件,线束支架上设计有凹槽作为低压线束的固定结构。
8.根据权利要求1所述的无模组可快换的储能电池簇,其特征在于,低压线束全部汇总在电池簇维护侧,远离电池簇维护侧的低压线束通过电池之间的空间引到电池簇维护侧,汇总后的低压线束通过低压接插件连接。
9.根据权利要求1所述的无模组可快换的储能电池簇,其特征在于,所述电池管理系统位于所述底托中放置电池的两个空间之间。
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