CN112768820B - 集装箱储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及集装箱储能系统。集装箱储能系统，包括集装箱和电池插箱；电池插箱包括：电池架，电池架在上下方向上分多层布置，形成上下层叠的模组安装层，供电池模组分层装入；行走轮，设置在电池架的底部，供电池插箱移动；封板，设置在电池架的四周，用于围成封闭的电池模组容纳空间；插箱连接器，设置在电池插箱的水平方向一侧，用于在电池插箱依靠行走轮运动时与集装箱储能系统内的适配连接器插接以实现供电；集装箱内设有插箱轨道，用于对电池插箱的行走轮进行导向以引导电池插箱上的插箱连接器与集装箱储能系统内的适配连接器连接。上述方案解决了现有的集装箱储能系统中空间紧张、拆装维护不便的问题。

Description

集装箱储能系统

技术领域

本发明涉及集装箱储能系统。

背景技术

随着储能系统的广泛推广使用，用于储能系统的电池箱的能量密度和功率密度在不断提升，电池箱的使用数量也越来越多。储能系统包含大量电池，一般将一定数量的电芯组成电池模组、一定数量的电池模组组成电池箱、再由一定数量的电池箱堆叠连接成一个储能系统。

现有的储能系统一般为集装箱式，在集装箱内设置电池柜，电池柜上以阵列形式设置较多的电池箱容纳空间，电池箱容纳空间内用于装入电池箱，例如公开号为CN105129269A的中国专利文献公开的一种储能电池柜。

但是，现有的这种储能系统中电池箱为上下堆叠布置，电池箱需要利用小车从集装箱口转移到集装箱内的对应位置，并推入电池柜上的对应的电池箱容纳空间中，这样就需要集装箱内具有较大的转移空间供小车行走，还需要较大的空间对电池箱进行操作，不但影响储能系统的能量密度，并且电池模组的装卸需要较多的操作人员，拆装维护不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种集装箱储能系统，解决现有的集装箱储能系统中空间紧张、拆装维护不便的问题。

本发明中采用如下技术方案：

集装箱储能系统，包括集装箱和电池插箱；

电池插箱包括：

电池架，电池架在上下方向上分多层布置，形成上下层叠的模组安装层，供电池模组分层装入，所述电池模组由电芯和电芯保持架组成；

行走轮，设置在电池架的底部，供电池插箱移动；

封板，设置在电池架的四周，用于围成封闭的电池模组容纳空间；

插箱连接器，设置在电池插箱的水平方向一侧，用于在电池插箱依靠行走轮运动时与集装箱储能系统内的适配连接器插接以实现供电；

所述集装箱内设有插箱轨道，用于对电池插箱的行走轮进行导向以引导电池插箱上的插箱连接器与集装箱储能系统内的适配连接器连接。

有益效果：采用上述技术方案，电池插箱的电池架形成了多层模组安装层，依靠封板能够围成封闭的电池模组容纳空间，形成了整体式的电池箱，能够实现模块化，满足大量电池模组的安装需求；同时，依靠电池架底部的行走轮，使得整个电池插箱成为了可以自行移动的电池箱，不需要在集装箱内依靠小车进行单独电池箱的装卸作业，作业空间需求小，有利于提高能量密度，而且通过推拉整个电池插箱，即可使电池插箱移动到位，并使插箱连接器与适配连接器分离或插合，拆卸维修方便。

作为一种优选的技术方案：所述插箱连接器包括正极连接器和负极连接器，两个插箱连接器分别设置在电池插箱的顶部和底部。

有益效果：采用上述技术方案有利于保证插拔力上下平衡，从而能够提高插拔可靠性。

作为一种优选的技术方案：所述电池插箱还包括：

模组连接排，用于连接相应两层模组安装层中的电池模组。

有益效果：采用模组连接排能够减小电缆的使用，连接方便，可靠性好。

作为一种优选的技术方案：所述封板包括前侧封板、后侧封板、左侧封板和右侧封板，所述插箱连接器设置在后侧封板上，所述前侧封板上设有电池管理单元；

所述电池插箱还包括导热垫层，导热垫层用于设置在电池模组与左侧封板之间以及电池模组与右侧封板之间，并同时贴紧电池模组与相应的封板，用于实现热量的传导。

有益效果：采用上述技术方案便于操作和信息获取，也便于电池模组的散热，解决模块化的电池插箱的散热问题。

作为一种优选的技术方案：所述导热垫层粘接在电池模组的裸露电芯上。

有益效果：采用上述技术方案便于对封板进行拆装，作业方便。

作为一种优选的技术方案：所述左侧封板和右侧封板为PCI导热材料，用于均衡电池模组的热量。

有益效果：采用上述技术方案能够获得较好的均温性能。

作为一种优选的技术方案：所述左侧封板和右侧封板可拆固定在电池架上。

有益效果：采用上述技术方案便于对电池模组进行装卸和维护。

作为一种优选的技术方案：所述电池架内固定有熔断器，熔断器串接在相应的插箱连接器上。

有益效果：采用上述技术方案有利于提高系统可靠性和安全性。

作为一种优选的技术方案：所述插箱连接器为抽屉式连接器，抽屉式连接器包括：

壳体，用于固定到电池架的封板上；

接线铜排，用于与电池模组的极柱连接；

插簧，与接线铜排导电连接，所述插簧间隔布置有两排，用于卡装在适配连接器上的静侧铜排上。

有益效果：采用上述技术方案能够更容易地实现插箱连接器与适配连接器的插合，连接可靠。

作为一种优选的技术方案：电池插箱还包括模组固定板，模组固定板跨接在电池模组的端部与电池架的框架之间，用于将电池模组固定到电池架上。

有益效果：采用上述技术方案能够实现对电池模组的固定，避免电池插箱移动时电池模组移位，提高可靠性和安全性。

对于本专利要保护的主题，同一主题下的各优选技术方案均可以单独采用，在能够组合的情况下，也可以将同一主题下的两个以上优选的技术方案任意组合，组合形成的技术方案此处不再具体描述，以此形式包含在本专利的记载中。

附图说明

图1是本发明集装箱储能系统的一个实施例中电池插箱的立体图；

图2是从图1视角的另一侧观察的立体图；

图3是电池插箱去掉左右侧封板时的立体图；

图4是电池插箱的框架结构的示意图；

图5是电池插箱的正投影视图，去掉了最上层的封板；

图6是图5中A处的局部放大图；

图7是图5中电池模组的单独示意图；

图8是图5的俯视图；

图9是图8中B处的局部放大图；

图10是电池插箱上的插箱连接器的立体图；

图11是集装箱体上的适配连接器的立体图；

图12是插箱连接器与适配连接器插接状态的立体图；

图13是图12的C-C剖视图；

图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：10-电池架；11-层板；12-前侧封板；13-后侧封板；21-右侧封板；22-左侧封板；30-电池管理单元；31-熔断器；40-行走轮；50-插箱连接器；51-壳体；52-接线铜排；53-插簧；60-模组连接排；70-适配连接器；71-适配壳体；72-静侧铜排；80-电池模组，81-模组固定板；82-极柱；90-电池模组，83-采集线缆83。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的具体实施方式中可能出现的术语“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，可能出现的术语“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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明中集装箱储能系统的实施例1：

集装箱储能系统包括集装箱（图中未示出）和电池插箱，集装箱的整体结构与现有技术中的集装箱相同，但是其内部底面上设有插箱轨道，插箱轨道例如采用槽钢，用于引导电池插箱移动到位并与集装箱内设置的适配连接器70插接。电池插箱是依靠底部的行走轮40移动，插箱轨道为槽型轨道，具有引导槽，用于引导行走轮40。

电池插箱的结构如图1、图2、图3和图4所示，包括电池架10、行走轮40、封板，使用时内部装有电池模组80。电池架10为框架式结构，如图4，其上通过焊接或螺栓连接固定有七层层板11，层板11使得电池架10在上下方向上分多层布置，形成上下层叠的模组安装层，供电池模组80分层装入。电池架10整体为立放的长方体结构，宽为180~200mm，深度为800~1000mm，高为1700~1900mm，面积最小的侧面位于上下两侧。对应的电池模组80长为700~800mm，宽为180~200mm，高为180~250mm。行走轮40设置在电池架10的底部，共有四只，前后各两只，可选择万向轮或万向轮与定向轮相结合的方式，供电池插箱移动，方便电池插箱与适配连接器70的连接和电池插箱的周转运输。

封板设置在电池架10的四周，包括前侧封板12、后侧封板13、左侧封板22和右侧封板21，用于围成封闭的电池模组容纳空间。该前后方向为电池插箱的深度方向。

左侧封板22和右侧封板21通过螺钉固定在电池架10上。左侧封板22和右侧封板21由PCI导热材料形成，形成均温板，用于均衡电池模组80的热量，使电池插箱内电池模组80的温度一致。电池模组80中裸露电芯的左右两侧粘接有导热垫层，导热垫层为导热硅胶垫，用于设置在电池模组80与左侧封板22之间以及电池模组80与右侧封板21之间，并同时贴紧电池模组80与相应的封板，能够实现热量的传导。

如图1、图3和图5，前侧封板12上设有电池管理单元（BMU）30，电池管理单元30可以采用现有技术中的结构，用于实现电压采集、温度采集、电流采集、绝缘检测、主动均衡等功能。电池管理单元30可直接或通过转接支架与电池架10固定，本实施例采用三个电池管理单元30，上中下依次布置。后侧封板13上设有插箱连接器50，位于电池插箱的水平方向一侧，用于在电池插箱依靠行走轮40运动时与集装箱储能系统内的适配连接器70插接以实现供电。插箱连接器50包括正极连接器和负极连接器，后封板的上部和下部分别开有连接器固定孔，插箱连接器50固定在后支撑板上，分别设置在电池插箱的顶部和底部，并伸出后封板外侧，形成电池插箱的正负极输出端以实现供电。

如图10、图12和图13，插箱连接器50为抽屉式连接器，包括壳体51、接线铜排52和插簧53。壳体51用于固定到电池架10的封板上，采用绝缘材料，可保证插拔操作的安全。接线铜排52上设有螺栓穿孔，用于与电池模组80的极柱82通过导电排导电连接；插簧53位于壳体51内，与接线铜排52导电连接，所述插簧53间隔布置有两排，具有弹性，用于卡装在适配连接器70上的静侧铜排72上。

如图11、图12和图13，适配连接器70包括适配壳体71和静侧铜排72，静侧铜排72可通过其他转接铜排与其他电池插箱或系统接线部位连接，静侧铜排72的厚度大于两排插簧53的间距，保证对插后插接紧密。

如图5、图6、图8和图9，电池插箱还包括熔断器31，电池架10的顶部层板11开有固定孔，熔断器31可通过支架或绝缘子与顶部层板11固定；熔断器31串接在顶部的插箱连接器50上之后对外输出，能够防止单个电池插箱内短路影响到储能系统中的其他电池插箱。

如图3，电池插箱还包括模组固定板81，模组固定板81跨接在电池模组80的端部与电池架10的框架之间，通过螺钉分别与电池模组80的端部与电池架10的框架固定，用于将电池模组80固定到电池架10上。作为一种现有技术，电池模组80由电芯和电芯保持架组成；如图7，电池模组80上设有采集线缆83，用于实现电池管理，电池模组80两端还分别设有正负极的极柱82，用于实现电池模组80的电力输出。

该电池插箱装入集装箱储能系统时，直接依靠行走轮40移动，并能够使电池插箱上的插箱连接器50与储能系统中适配连接器70对插到位，方便可靠，使电池插箱方便插拔和维护，能够实现电池插箱的带电插拔，并且所需的转移操作空间小，有利于提高储能系统的体积密度，空间利用率高。电池模组80使用多电芯串并联的大型模组，多个模组层层排布，通过模组连接排60连接，如图2，减少动力线缆和接插件的使用，使连接更加可靠，成本更低。后侧封板13上设有连接排穿孔，供模组连接排60穿出。

以上所述，仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，本申请的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本申请的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本申请的保护范围内。

Claims (8)

1.集装箱储能系统，包括集装箱和电池插箱；

其特征在于，电池插箱包括：

电池架（10），电池架（10）在上下方向上分多层布置，形成上下层叠的模组安装层，供电池模组（80）分层装入，所述电池模组（80）由电芯和电芯保持架组成；

行走轮（40），设置在电池架（10）的底部，供电池插箱移动；

封板，设置在电池架（10）的四周，用于围成封闭的电池模组容纳空间；

插箱连接器（50），设置在电池插箱的水平方向一侧，用于在电池插箱依靠行走轮（40）运动时与集装箱储能系统内的适配连接器（70）插接以实现供电；

所述插箱连接器（50）包括正极连接器和负极连接器，两个插箱连接器（50）分别设置在电池插箱的顶部和底部；

所述插箱连接器（50）为抽屉式连接器，抽屉式连接器包括：

壳体（51），用于固定到电池架（10）的封板上；

接线铜排（52），用于与电池模组（80）的极柱（82）连接；

插簧（53），与接线铜排（52）导电连接，所述插簧（53）间隔布置有两排，用于卡装在适配连接器（70）上的静侧铜排（72）上；

所述集装箱内设有插箱轨道，用于对电池插箱的行走轮（40）进行导向以引导电池插箱上的插箱连接器（50）与集装箱储能系统内的适配连接器（70）连接。

2.根据权利要求1所述的集装箱储能系统，其特征在于，所述电池插箱还包括：

模组连接排（60），用于连接相应两层模组安装层中的电池模组（80）。

3.根据权利要求1所述的集装箱储能系统，其特征在于，所述封板包括前侧封板（12）、后侧封板（13）、左侧封板（22）和右侧封板（21），所述插箱连接器（50）设置在后侧封板（13）上，所述前侧封板（12）上设有电池管理单元（30）；

所述电池插箱还包括导热垫层，导热垫层用于设置在电池模组（80）与左侧封板（22）之间以及电池模组（80）与右侧封板（21）之间，并同时贴紧电池模组（80）与相应的封板，用于实现热量的传导。

4.根据权利要求3所述的集装箱储能系统，其特征在于，所述导热垫层粘接在电池模组（80）的裸露电芯上。

5.根据权利要求3所述的集装箱储能系统，其特征在于，所述左侧封板（22）和右侧封板（21）为PCI导热材料，用于均衡电池模组（80）的热量。

6.根据权利要求3所述的集装箱储能系统，其特征在于，所述左侧封板（22）和右侧封板（21）可拆固定在电池架（10）上。

7.根据权利要求1所述的集装箱储能系统，其特征在于，所述电池架（10）内固定有熔断器（31），熔断器（31）串接在相应的插箱连接器（50）上。

8.根据权利要求1所述的集装箱储能系统，其特征在于，电池插箱还包括模组固定板（81），模组固定板（81）跨接在电池模组（80）的端部与电池架（10）的框架之间，用于将电池模组（80）固定到电池架（10）上。

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