CN112599931A - 一种电池簇及储能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的电池簇及储能系统，应用于供电技术领域，该电池簇包括多个电池模组，且全部电池模组呈偶数行排布，各电池模组按各自位置就近与相邻的电池模组串联，形成环形连接，使得全部电池模组串联后得到的电池簇正极和电池簇负极与开关盒之间的连接线缆长度小于预设值，与现有技术相比，本发明提供的电池簇中的电池模组按各自位置就近与相邻的电池模组串联最终形成环形连接，不再需要从电池簇最底层电池模组的正极至位于电池簇最顶层的开关盒的正极之间的连接线缆，可以有效缩短连接线缆的总长度，进而降低连接线缆的成本以及储能系统的总成本。

Description

一种电池簇及储能系统
技术领域
本发明涉及供电技术领域，特别涉及一种电池簇及储能系统。
背景技术
参见图1，图1是现有技术中储能系统的结构示意图，该储能系统中包括1#-n#个电池簇，每个电池簇中包含一个开关盒和若干个电池模组，对于任一电池簇而言，其内部的各电池模组从下往上依次串联连接，然后接入开关盒，从而构成一个电池簇。储能系统内所有的电池簇均连接至电池汇流柜，再由电池汇流柜输出。
进一步的，在图1所示的储能系统中，每个电池簇中的电池模组从下往上依次串联最终汇入开关盒，导致用于连接电池簇最底层电池模组的正极和位于电池簇最顶层的开关盒的正极的连接线缆(即图1中标号A的连接线缆)，需要从电池簇底部连接到电池簇顶部，连接路径较长，导致线缆成本较高，同时导致储能系统的总成本较高。
发明内容
本发明提供一种电池簇及储能系统，提供一种新的电池模组排布方式，缩短电池簇内连接线缆的总长度，降低连接线缆的成本以及储能系统的总成本。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种电池簇，包括：多个电池模组，其中，
全部所述电池模组呈偶数行排布；
各所述电池模组按各自位置就近与相邻的电池模组串联，形成环形连接，以使全部所述电池模组串联后得到的电池簇正极和电池簇负极与开关盒之间的连接线缆长度小于预设值。
可选的，每两行相邻的电池模组划分为一个电池子簇，得到至少一个电池子簇；
所述电池子簇内的各电池模组呈2行N列矩阵式排布，其中，N≥1。
可选的，所述电池子簇包括至少一个第一类型的电池模组和至少一个第二类型的电池模组；
其中，所述第一类型的电池模组与所述第二类型的电池模组的极性相反；
所述电池子簇内同一行的电池模组类型相同，同一列内的电池模组类型不同；
所述电池子簇内同一行的电池模组依次串联后，与另一行的电池模组依次串联；
各所述电池子簇串联连接。
可选的，在所述电池子簇中，第一类型的电池模组位于第二类型的电池模组的上方。
可选的，在所述电池子簇中，第一类型的电池模组位于第二类型的电池模组的下方。
可选的，包括至少一个一类电池子簇和至少一个二类电池子簇；
其中，所述一类电池子簇为第一类型的电池模组位于第二类型的电池模组的上方的电池子簇；
所述二类电池子簇为第一类型的电池模组位于第二类型的电池模组的下方的电池子簇。
可选的，包括至少一个一类电池子簇或至少一个二类电池子簇；
其中，所述一类电池子簇为第一类型的电池模组位于第二类型的电池模组的上方的电池子簇；
所述二类电池子簇为第一类型的电池模组位于第二类型的电池模组的下方的电池子簇。
可选的，各所述电池模组按横向排布、纵向排布和以预设角度倾斜排布中的任意一种方式排布。
可选的，各所述电池子簇内电池模组的数量相同。
可选的，本发明第一方面提供的电池簇，还包括接线盒，其中，
各所述电池子簇串联连接后与所述接线盒相连；
各所述电池子簇排列为一列，且各所述电池子簇的两端位于所述接线盒的同一侧。
第二方面，本发明提供一种储能系统，包括：汇流装置和至少一个本发明第一方面任一项所述的电池簇，其中，
各所述电池簇分别与所述汇流装置相连；
所述汇流装置与下级设备相连。
可选的，各所述电池簇均布置于所述汇流装置的一侧。
可选的，各所述电池簇布置于所述汇流装置的两侧。
可选的，在所述电池簇包括开关盒的情况下，所述汇流装置包括电池汇流柜，其中，
各所述电池簇的开关盒分别与所述电池汇流柜相连。
可选的，在所述电池簇未包括开关盒的情况下，所述汇流装置包括至少一个开关盒和电池汇流柜，其中，
各所述电池簇分别与相应的开关盒相连；
各所述开关盒分别与所述电池汇流柜相连；
所述电池汇流柜与所述下级设备相连。
可选的，在所述电池簇未包括开关盒的情况下，所述汇流装置包括集成开关盒功能、汇流功能的功率变换器。
可选的，在所述电池簇未包括开关盒的情况下，所述汇流装置包括集成开关盒功能的功率变换器。
本发明提供的电池簇，包括多个电池模组，且全部电池模组呈偶数行排布，各电池模组按各自位置就近与相邻的电池模组串联，形成环形连接，使得全部电池模组串联后得到的电池簇正极和电池簇负极与开关盒之间的连接线缆长度小于预设值，与现有技术相比，本发明提供的电池簇中的电池模组按各自位置就近与相邻的电池模组串联最终形成环形连接，不再需要从电池簇最底层电池模组的正极至位于电池簇最顶层的开关盒的正极之间的连接线缆，可以有效缩短连接线缆的总长度，进而降低连接线缆的成本以及储能系统的总成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中储能系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的第一种电池簇的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的第二种电池簇的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的第三种电池簇的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的第四种电池簇的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的第五种电池簇的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的第六种电池簇的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的第七种电池簇的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的一种储能系统的结构框图；
图10是本发明实施例提供的另一种储能系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明提供一种电池簇，包括多个电池模组，在电池模组的布置方面，电池簇内的全部电池模组呈偶数行排布，比如，可以排列为2行、4行、6行，设置更多，对于电池簇内电池模组的具体数量以及具体设置的行数，可根据电池簇设计容量以及场地空间的具体情况灵活选择，本发明对此不做更为具体限定。
在电池模组的连接方面，电池簇内各电池模组按各自位置就近与相邻的电池模组串联，形成环形连接，使得串联后得到的电池簇正极和电池簇负极均靠近开关盒的位置，从而使得电池簇正极和电池簇负极与开关盒之间的连接线缆长度小于预设值。当然，对于电池模组之间进行串联时的具体连接方式，可以通过现有技术实现，此处不再详述。
综上所述，与现有技术相比，本发明提供的电池簇中的电池模组按各自位置就近与相邻的电池模组串联最终形成环形连接，使得串联后得到的电池簇正极和电池簇负极均靠近开关盒，电池簇正极与电池簇负极之间的连接线缆长度小于预设值，不再需要从电池簇最底层电池模组的正极至位于电池簇最顶层的开关盒的正极之间的连接线缆，可以有效缩短连接线缆的总长度，进而降低连接线缆的成本以及储能系统的总成本。
上述内容，给出了本发明提供的电池簇在布设电池模组时的总原则，下面结合具体的示例，给出多种实现上述排布方式的可选实施方式。
可选的，参见图2，图2是本发明实施例提供的第一种电池簇的结构示意图，为便于实现环形连接，本实施例提供的电池簇包括两种类型的电池模组，结合图2所示，1-1#、1-2#、1-3#电池模组为第一类型的电池模组，1-4#、1-5#、1-6#电池模组为第二类型的电池模组，面对电池模组的输出端口，且在电池模组平放的情况下，第一类型的电池模组的正极位于右侧，第二类型的电池模组的正极位于左侧，即第一类型的电池模组与第二类型的电池模组的极性相反。在后续各个实施例中述及的第一类型的电池模组和第二类型的电池模组，均按照此处的定义和示意，在后续内容中不再复述。
在图2所示示例中，电池簇包括2行电池模组，位于下面一行的电池模组依次串联，然后与位于上面一行的电池模组依次串联，形成环形连接。具体的，1-4#与1-5#串联，1-5#与1-6#串联，1-6#与上面一行的1-1#串联，1-1#与1-2#串联，1-2#与1-3#串联，1-4#电池模组的负极作为电池簇的负极(图2中以B示出)，1-3#电池模组的正极作为电池簇的正极(图2中以A示出)。
结合图2所示的连接效果，各个电池模组都是按照各自的位置，就近与相连的电池模组串联，更为重要的是，串联的最终效果是得到环形连接，使得电池簇的正极和负极能够在一侧，避免通过较长的连接线缆引出，达到节省连接线缆，降低成本的目的。
当电池簇内包括的电池模组数量较多时，可以按照每两行相邻的电池模组为一组，将电池簇划分为至少一个电池子簇。在图2所示示例中，既可以将该实施例作为一个电池簇看待，也可以将其作为一个电池子簇看待。
可选的，参见图3，图3所示实施例给出包括四行电池模组的构成情况，按照上述划分原则，可以将电池簇划分为两个电池子簇，为进一步节省连接线缆，规范电池模组的布置，各个电池子簇内的电池模组呈2行N列矩阵式排布，其中N≥1。可以想到的是，N的具体取值，与电池子簇内包括电池模组数量较多的一行电池模组的数量对应，比如，任一电池子簇中，一行包括6个电池模组，另外一行包括8个电池模组，则该电池子簇即为2行8列矩阵式排布。
当然，在将电池簇划分为电池子簇时，各电池子簇之间包括的电池模组是互不相同的，不会出现同一电池模组属于两个设置多个电池子簇的情况。
基于前述内容对于电池模组类型的介绍以及电池子簇的划分规则可以想到，对于任一电池子簇而言，其包括至少一个第一类型的电池模组和至少一个第二类型的电池模组，参照图3，在矩阵式排布的电池子簇中，各电池子簇内同一行的电池模组类型相同，同一列内的电池模组类型不同，在具体连接方面，同一行的电池模组依次串联后，与另一行的电池模组依次串联，最终在相应的电池子簇内形成环形连接，进一步的，各电池子簇串联连接，使得电池簇内的全部电池模组形成环形连接，位于环形连接两端的电池模组中未进行串联连接的输出端作为电池簇的正极和负极，比如，图3中1-3#电池模组的正极即作为电池簇的正极A，1-10#电池模组的负极即作为电池簇的负极B。
在图3所示实施例中，任一电池子簇内第一类型的电池模组位于第二类型的电池模组的上方，作为另外一种可选的排布方式，第一类型的电池模组也可以位于第二类型的电池模组的下方，图4所示实施例即示出这一排布方式，对于图4所示实施例的具体连接方式，矩阵式排布等内容，均可以参照前述内容实现，此处不再赘述。
进一步的，在电池簇划分为多个电池子簇的情况下，依据电池子簇所包括的电池模组的不同类型，还可以将电池子簇划分为一类电池子簇和二类电池子簇，其中，一类电池子簇为第一类型的电池模组位于第二类型的电池模组的上方的电池子簇，具体可参照图2所示示例；二类电池子簇为第一类型的电池模组位于第二类型的电池模组的下方的电池子簇，具体可参照图4所示示例。
对于任一电池簇而言，根据所包括的电池子簇的不同，也可以得到多种具体的实施方式。
如图3所示，该实施例提供的电池簇包括至少一个一类电池子簇(图3中示出两个)；进一步的，参见图5，图5所示实施例提供的电池簇包括至少一个二类电池子簇(图5中示出两个)；再进一步的参见图6，图6所示实施例提供的电池簇则包括至少一个一类电池子簇和至少一个二类电池子簇。
可选的，参见图7，图7是本发明实施例提供的第六种电池簇的结构示意图，该实施例提供的电池簇还集成设置有开关盒，各电池模组串联后得到的电池簇的正极与开关盒的正极相连，各电池模组串联后得到的电池簇的负极与开关和的负极相连，通过开关盒进行汇流，然后与下级设备相连。
可以想到的是，在图7所示实施例中，以图3所示的电池子簇构成示出，在实际应用中，本申请上述任一实施例提供的电池簇构成，都可以进一步的集成开关盒，此处不再一一列举。
在电池簇划分为多个电池子簇的情况下，各个电池子簇串联连接后与接线盒相连，并且，为了便于接线，各电池子簇排列为一列，且各电池子簇的两端位于接线盒的同一侧，具体可参照图7所示的排布方式。
通过图2-图7所示示例可以看出，各个实施例中的电池模组都是横向排布的，在安装空间、安装结构允许的情况下，各电池模组也可以纵向排布。参见图8，图8是本发明实施例提供的第七种电池簇的结构示意图，在图8所示实施例中，即给出电池模组纵向排布的实现方式。
当然，还可以将电磁簇内各个电池模组以预设角度倾斜排布的方式进行布局，在不影响电池模组正常工作的情况下，可以根据应用现场的空间、以及布线的难以程度灵活啊选择具体的倾斜角度，此处不再详述。
需要说明的是，在上述任一实施例中，各个电池子簇内包括的电池模组的数量都是相同的，而且都是偶数，这样设置电池子簇不仅可以使得电池簇整体更加规范，连接方便，而且可以统一电磁簇的输出参数。但在实际应用中，可以不对电池子簇的数量做具体限定，同一电池簇内的各个电池子簇之间可以包括不同数量的电池模组，也可以包括奇数个电池模组(此时，第一类型的电池模组与第二类型的电池模组的数量不同)，这些设置都可以根据具体的应用场景灵活选择，当然，在不超出本发明核心思想范围的情况下，同样都属于本发明保护的范围内。
本发明进一步提供一种储能系统，该储能系统包括汇流装置和至少一个上述任一实施例提供的电池簇，其中，
各电池簇分别与汇流装置相连，汇流装置与下级设备相连。
下面结合具体的实施例对本发明提供的储能系统进行详细介绍。
可选的，参见图9，图9是本发明实施例提供的一种储能系统的结构示意图，在本实施例中，各个电池簇均集成有开关盒，汇流装置具体由电池汇流柜实现，且各个电池簇布置于汇流装置，即电池汇流柜的两侧，使得各个电池簇到电池汇流柜的接线距离基本一致或相差不多。
进一步的，参见图10，图10是本发明实施例提供的另一种储能系统的结构示意图，在图10所示示例中，各个电池簇同样包括开关盒，而各个电池簇则布置于电池汇流柜的同一侧。
结合前述内容，本发明各个实施例提供的电池簇可以集成开关盒，也可以不包括开关盒，根据这一差异，储能系统中汇流装置的具体构成会存在一定的差异，在图9以及图10所示示例中，汇流装置由电池汇流柜实现。在实际应用中，对于未集成开关盒的电池簇而言，与其相连的汇流装置可以有多种选择。
可选的，在电池簇未包括开关盒的情况下，汇流装置包括至少一个开关盒和电池汇流柜，其中，
各电池簇分别与相应的开关盒相连；
各开关盒分别与电池汇流柜相连；
电池汇流柜与下级设备相连。
可选的，在电池簇未包括开关盒的情况下，汇流装置包括集成开关盒功能、汇流功能的功率变换器。
可选的，在电池簇未包括开关盒的情况下，汇流装置包括集成开关盒功能的功率变换器。
可以想到的是，不论汇流装置的具体构成方式如何，汇流装置与各电池簇的布置方式，同样可以采用图9或图10所示示例提供的布置方式实现，此处不再一一列举。
可选的，上述提及的汇流装置中的功率变换器，具体可以是DCDC直流变换器、DCAC逆变器，或者集成DCDC功能的DCAC变换器。
可选的，上述任一实施例提供的储能系统，可以采用风冷系统，也可以采用液冷系统。
需要重点说明的是，在实际应用中，开关盒内熔断器的动作时效受短路回路寄生电感的影响非常明显，寄生电感越大，熔断器熔丝短路熄弧的过程越长，而寄生电感的大小取决于短路回路所包围的面积，短路回路所包围的面积越大，寄生电感越大，不利于开关盒中的熔丝短路保护分断。
本发明上述任一实施例提供的电池簇以及储能系统，电池模组采用横排手拉手形成环形连接的方式，可以减小直流短路回路所包围的回路面积，从而降低回路寄生电感，提升熔断器短路保护的效果。与此同时，电池簇与其它电气配电部分空间分离，降低电气失效危及电芯安全的风险。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的核心思想或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (17)

1.一种电池簇，其特征在于，包括：多个电池模组，其中，
全部所述电池模组呈偶数行排布；
各所述电池模组按各自位置就近与相邻的电池模组串联，形成环形连接，以使全部所述电池模组串联后得到的电池簇正极和电池簇负极与开关盒之间的连接线缆长度小于预设值。
2.根据权利要求1所述的电池簇，其特征在于，每两行相邻的电池模组划分为一个电池子簇，得到至少一个电池子簇；
所述电池子簇内的各电池模组呈2行N列矩阵式排布，其中，N≥1。
3.根据权利要求2所述的电池簇，其特征在于，所述电池子簇包括至少一个第一类型的电池模组和至少一个第二类型的电池模组；
其中，所述第一类型的电池模组与所述第二类型的电池模组的极性相反；
所述电池子簇内同一行的电池模组类型相同，同一列内的电池模组类型不同；
所述电池子簇内同一行的电池模组依次串联后，与另一行的电池模组依次串联；
各所述电池子簇串联连接。
4.根据权利要求3所述的电池簇，其特征在于，在所述电池子簇中，第一类型的电池模组位于第二类型的电池模组的上方。
5.根据权利要求3所述的电池簇，其特征在于，在所述电池子簇中，第一类型的电池模组位于第二类型的电池模组的下方。
6.根据权利要求3所述的电池簇，其特征在于，包括至少一个一类电池子簇和至少一个二类电池子簇；
其中，所述一类电池子簇为第一类型的电池模组位于第二类型的电池模组的上方的电池子簇；
所述二类电池子簇为第一类型的电池模组位于第二类型的电池模组的下方的电池子簇。
7.根据权利要求3所述的电池簇，其特征在于，包括至少一个一类电池子簇或至少一个二类电池子簇；
其中，所述一类电池子簇为第一类型的电池模组位于第二类型的电池模组的上方的电池子簇；
所述二类电池子簇为第一类型的电池模组位于第二类型的电池模组的下方的电池子簇。
8.根据权利要求1-7任一项所述的电池簇，其特征在于，各所述电池模组按横向排布、纵向排布和以预设角度倾斜排布中的任意一种方式排布。
9.根据权利要求2-7任一项所述的电池簇，其特征在于，各所述电池子簇内电池模组的数量相同。
10.根据权利要求2-7任一项所述的电池簇，其特征在于，还包括接线盒，其中，
各所述电池子簇串联连接后与所述接线盒相连；
各所述电池子簇排列为一列，且各所述电池子簇的两端位于所述接线盒的同一侧。
11.一种储能系统，其特征在于，包括：汇流装置和至少一个权利要求1-10任一项所述的电池簇，其中，
各所述电池簇分别与所述汇流装置相连；
所述汇流装置与下级设备相连。
12.根据权利要求11所述的储能系统，其特征在于，各所述电池簇均布置于所述汇流装置的一侧。
13.根据权利要求11所述的储能系统，其特征在于，各所述电池簇布置于所述汇流装置的两侧。
14.根据权利要求11-13任一项所述的储能系统，其特征在于，在所述电池簇包括开关盒的情况下，所述汇流装置包括电池汇流柜，其中，
各所述电池簇的开关盒分别与所述电池汇流柜相连。
15.根据权利要求11-13任一项所述的储能系统，其特征在于，在所述电池簇未包括开关盒的情况下，所述汇流装置包括至少一个开关盒和电池汇流柜，其中，
各所述电池簇分别与相应的开关盒相连；
各所述开关盒分别与所述电池汇流柜相连；
所述电池汇流柜与所述下级设备相连。
16.根据权利要求11-13任一项所述的储能系统，其特征在于，在所述电池簇未包括开关盒的情况下，所述汇流装置包括集成开关盒功能、汇流功能的功率变换器。
17.根据权利要求11-13任一项所述的储能系统，其特征在于，在所述电池簇未包括开关盒的情况下，所述汇流装置包括集成开关盒功能的功率变换器。
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