CN113745733B - 一种模块化家庭储能电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种模块化家庭储能电池系统，该系统包括一个或多个模块化电池箱、控制箱、底座；所述底座、模块化电池箱、控制箱为堆叠式放置；模块化电池箱至少包括电池箱底壳、电池模组、电池箱上盖、电池箱底托；电池箱底壳内设置有若干个电池模组；若干个电池模组的正负极引出方向为左右布置；控制箱至少包括控制箱底壳、控制箱上盖、顶盖。本技术方案更加适用于家庭储能电池使用，安全性高，可实现多电池箱并联扩展，可达到较好的防水防尘效果，安装简便且不依赖墙体结构，更适合于家庭使用。

Description

一种模块化家庭储能电池系统

技术领域

本发明涉及储能电池系统领域，特别是涉及一种模块化的适合于家庭使用的储能电池系统。

背景技术

随着电动汽车的快速发展，锂电池的成本逐步降低，使用寿命逐渐延长。通过光伏系统将多余的能量存储在电池中，在夜间或者光照不足时由电池给负载供电，这种应用模式在电价差较大的国家被逐渐推广。

现在的家庭储能系统容量比较大，很多产品为了安装和运输的便利性，都逐渐采用模块化设计，但现有设计存在几点不足：1、电池箱并联时动力线束与通信线束端子是裸露在外的，容易造成误插拔或外部短路等安全问题；2、部分产品采用壁挂式安装，对墙体的承载力要求较高，特别是并联多个电池箱，墙体有坍塌的风险；3、部分产品采用大型储能和UPS系统常用的U箱结构作为模块，这种结构接近正方形，深度方向上非常占用空间，不利用家庭使用。

因此，设计一款安装简便、空间占用小、不依赖墙体结构、外接线端子不裸露的模块化家庭储能电池系统显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种模块化家庭储能电池系统，以满足家庭使用的安全性、便利性需求。具体而言，本发明提供了以下的技术方案：

本发明提供了一种模块化家庭储能电池系统，该系统包括一个或多个模块化电池箱1、控制箱2、底座3；所述底座3、模块化电池箱1、控制箱2为堆叠式放置；

所述模块化电池箱1至少包括电池箱底壳101、电池模组102、电池箱上盖103、电池箱底托一115；

所述电池箱底壳101内设置有若干个电池模组102；所述若干个电池模组102的正负极引出方向为左右布置；所述电池箱上盖103设置在所述电池箱底壳101顶部，所述电池箱底托一115设置在所述电池箱底壳101底部；

所述控制箱2至少包括控制箱底壳201、控制箱上盖202、顶盖203；所述控制箱上盖202设置在所述控制箱底壳201顶部，所述顶盖203设置在所述控制箱上盖202顶部。

优选地，所述模块化电池箱1还包括BMS功率板支撑架104、BMS采集板支撑架105、BMS功率板106、BMS采集板107、快插端子109；

所述BMS功率板支撑架104及BMS采集板支撑架105设置在所述电池箱底壳101前后侧壁；所述BMS功率板106固定在所述BMS功率板支撑架104上，所述BMS采集板107固定在BMS采集板支撑架105上；

所述BMS采集板107通过线束与电池模组102的集流体连接；若干个所述电池模组102的负极引出后先连接所述BMS功率板106，再连接所述快插端子109，所述BMS功率板106至少用作对电池模组102的功率控。

优选地，所述模块化电池箱1还包括通讯接口一110；所述快插端子一109的母端固定在所述电池箱底壳101左侧壁和右侧壁上，快插端子109的公端及动力线束对插后实现多个模块化电池箱1的并联；所述通讯接口一110的母端固定在所述电池箱底壳101左侧壁和右侧壁上，通讯接口一110的公端及通讯线束对插后实现多个模块化电池箱1的通讯。

优选地，所述模块化电池箱1左侧壁、右侧壁上还设置有电池箱侧门108、拉手111、合页一112、门扣一113、开关114；

所述电池箱侧门108通过合页与所述电池箱底壳101连接；所述门扣一113的公端和母端分别设置在所述电池箱侧门108及电池箱底壳101左侧壁和右侧壁上；

所述拉手111用于抬起模块化电池箱1；所述开关114用于模块化电池箱1的开启或关闭。

优选地，所述电池箱底壳101设置有导向柱一1014，导向柱一1014设置于电池箱底壳101的上表面和/或下表面的四个角，以辅助对准及连接。

优选地，所述控制箱2还包括控制板205、栅栏端子206、断路器207、快插端子二211、通讯接口二212；

所述快插端子二211的母端固定在所述控制箱底壳201左侧壁和右侧壁上，所述快插端子二211的母端内部通过动力线束与所述断路器207的输入端连接，所述断路器207的输出端通过动力线束固定在所述栅栏端子206的输入端；

所述通讯接口二212的母端固定在所述控制箱底壳201左侧壁和右侧壁上；

所述控制板205设置在控制箱底壳201内；所述栅栏端子206设置在控制箱底壳201内，对外引出的动力线束从所述栅栏端子206的输出端引出；所述断路器207设置在所述控制箱底壳201侧壁上。

优选地，所述控制箱2还设置有无线通讯204、动力线对外接口208、通讯线对外接口209；所述无线通讯204、动力线对外接口208、通讯线对外接口209设置在控制箱底壳201后侧壁上。

更进一步优选地，所述控制箱2还设置有控制箱侧门210、合页二213、门扣二214；

所述门扣二214的公端和母端分别设置在所述控制箱侧门210及控制箱底壳201的左侧壁和右侧壁上；所述合页二213用于连接所述控制箱侧门210与控制箱底壳201的左侧壁、右侧壁。

优选地，所述控制箱底壳201设置有导向柱二2012，导向柱二2012设置于控制箱底壳201的上表面和/或下表面的四个角，以辅助对准及连接。

优选地，所述系统还包括固定件4，所述固定件4由固定板401、墙面固定孔402、箱体固定孔403组成；所述固定板401通过螺栓穿过所述墙面固定孔402与墙体连接；所述固定板401通过螺母与控制箱底壳201连接。

优选地，所述底座3可设置为由底板301、支撑脚302组成，所述底板301与支撑脚302通过例如螺栓等方式连接。

相比于现有技术，本发明提出的技术方案更加适用于家庭储能电池使用，安全性高，通过左右布置电池模组的正负极引出方向设置，有效降低电池箱深度，且通过堆叠放置，实现多电池箱并联扩展，通过侧门设计等方式，将动力线束和通讯线束隐藏起来，达到更好的安全和美观效果；同时，上一层的电池箱或控制盒的底托为下一层电池箱上盖提供了较好的防护，使电池箱上盖在不增加密封条等防水结构的情况下既可达到较好的防水防尘效果；采用落地式安装加墙面固定板连接的方案，安装简便且不依赖墙体结构。

附图说明

图1为本发明实施例的储能电池系统外观结构图；

图2为本发明实施例的模块化电池箱结构图；

图3为本发明实施例的控制箱结构图；

图4为本发明实施例的电池箱底壳结构图；

图5为本发明实施例的控制箱底壳结构图；

图6为本发明实施例的底座结构图；

图7为本发明实施例的固定件4结构图。

其中：1011-底部加强筋；1012-法兰；1013-BMS支撑架固定；1014-导向柱一；1015-快插端子固定；1016-合页固定；1017-拉手固定；1018-通讯接口固定；2011-法兰；2012-导向柱二；2013-固定螺柱；2014-动力线引出；2015-无线通讯接口；2016-快插端子固定；2017-断路器固定；2018-合页固定。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动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。

在一个具体的实施方式中，本发明的技术方案可以优选地通过以下的方式来实现：

结合图1所示，本发明所提出的储能电池系统优选地包括模块化电池箱1、控制箱2、底座3、固定件4。所述底座3、模块化电池箱1、控制箱2为堆叠式放置。一种优选的堆叠方式为，自上而下依次为控制箱2、一个或者若干个模块化电池箱1、底座3。当然，在其他的实现方式中，上述的各个模块可以采用其他的堆叠方式，例如，可以将模块化电池箱设置在最上方，而将控制箱2设置在一个或多个模块化电池箱1的下方；也可以将控制箱2依据需要设置在多个模块化电池箱1之间等等。据此，在具体实现本发明的技术方案时，不以模块化电池箱1、控制箱2、底座3之间的堆叠顺序作为限定理解。

在一个优选的实施方式中，所述模块化电池箱1由电池箱底壳101、电池模组102、电池箱上盖103、BMS功率板支撑架104、BMS采集板支撑架105、BMS功率板106、BMS采集板107、电池箱侧门108、快插端子109、通讯接口110、拉手111、合页112、门扣113、开关114、电池箱底托115组成。

结合图2，在一个优选的实施方式中，所述电池箱底壳101内设置有若干个电池模组102并通过螺栓固定，当然，电池模块102在电池箱底壳101内的固定方式可以是多种的，还可以采用可拆卸式的卡槽固定、弹性卡扣固定等方式实现；所述若干个电池模组102的正负极引出方向为左右布置，有效较低了所述模块化电池箱1的深度；所述若干个电池模组102是由若干个单体电芯、集流体、结构件等组成，电池模组102的内部结构采用现有技术的通用设计方式即可，该处并非本技术方案的改进点，此处不再赘述；所述BMS采集板107通过线束与电池模组的集流体连接，从而采集电池模组的电压和温度信息；所述若干个电池模组102的负极引出后先连接所述BMS功率板106，再连接所述快插端子109，所述BMS功率板106起到功率控制及过流保护等作用；电池箱底壳101左侧壁和右侧壁分别设置有电池箱侧门108、快插端子一109、通讯接口一110、拉手111、合页一112、门扣一113、开关114，此处需要说明的是，结合图2，电池箱底壳101的左、右侧壁上设置的电池箱侧门108、快插端子一109、通讯接口一110、拉手111、合页一112、门扣一113、开关114组件，是分别在左、右侧壁上对称设置有两组的，每组包含的部件至少是有上述的电池箱侧门108、快插端子一109、通讯接口一110、拉手111、合页一112、门扣一113、开关114，图示中的标号及对应部件，是为说明包含的部件，这是本领域技术人员结合图2可以明确获知的；所述电池箱侧门108通过合页与所述电池箱底壳101连接；所述门扣一113的公端和母端分别设置在所述电池箱侧门108及电池箱底壳101左侧壁和右侧壁上，当所述电池箱侧门108开启或关闭时，所述门扣一113的公端和母端卡紧或脱离，实现左、右侧门的开启或关闭；所述快插端子一109的母端固定在所述电池箱底壳101左侧壁和右侧壁上，快插端子一109的公端及动力线束连接，公端及动力线束对插后可实现多个模块化电池箱1的并联；所述通讯接口一110的母端固定在所述电池箱底壳101左侧壁和右侧壁上，通讯接口一110的公端与通讯线束连接，公端及通讯线束对插后可实现多个模块化电池箱1的通讯；所述拉手111主要用于安装和运输时抬起模块化电池箱1；所述开关114主要用于模块化电池箱1的开启或关闭以及指示灯显示；所述电池箱上盖103设置在所述电池箱底壳101顶部并通过螺栓固定；所述电池箱底托一115设置在所述电池箱底壳101底部并通过螺栓固定；所述BMS功率板支撑架104及BMS采集板支撑架105设置在所述电池箱底壳101前后侧壁并通过螺栓固定；所述BMS功率板106及BMS采集板107分别固定在所述BMS功率板支撑架104及BMS采集板支撑架105上。

结合图4，在一个更为优选的实施方式中，电池箱底壳101可以包含底部加强筋1011，法兰1012，BMS支撑架固定1013，导向柱一1014，快插端子固定1015，合页固定1016，拉手固定1017，通讯接口固定1018；底部加强筋1011设置在电池箱底壳101的内部底部位置，以加固电池箱底壳101；法兰1012设置于电池箱底壳101的上表面外圈，用于与其他模块的辅助连接使用；BMS支撑架固定1013设置于电池箱底壳101的内部，以固定BMS功率板及BMS采集板，该BMS支撑架固定1013可以设置多个，也可以设置为一个，以可实现对BMS功率板及BMS采集板的固定为目标设置，BMS功率板及BMS采集板可以通过螺栓、卡扣等方式固定在BMS支撑架固定1013上，从而将其固定于电池箱底壳101的内部；导向柱一1014设置于电池箱底壳101的上表面和/或下表面的四个角，以辅助与其他模块之间的对准及连接；快插端子固定1015设置于电池箱底壳101的左侧壁和右侧壁，用以固定快插端子使用；通讯接口固定1018设置于电池箱底壳101的左侧壁和右侧壁，用于通讯接口110；合页固定1016、拉手固定1017均设置于电池箱底壳101的左侧壁和右侧壁，用于固定合页112、拉手111使用。

结合图3，在一个优选的实施方式中，所述控制箱2由控制箱底壳201、控制箱上盖202、顶盖203、无线通讯204、控制板205、栅栏端子206、断路器207、动力线对外接口208、通讯线对外接口209、控制箱侧门210、快插端子二211、通讯接口二212、合页二213、门扣二214、电池箱底托二215组成，此处的电池箱底托215优选采用与电池箱底托115相同的结构，以便于整个系统各模块的安装。所述控制箱底壳201左侧壁和右侧壁分别设置有控制箱侧门210、快插端子二211、通讯接口二212、合页二213、门扣二214；所述控制箱侧门210通过合页与所述控制箱底壳201连接；所述门扣214的公端和母端分别设置在所述控制箱侧门210及控制箱底壳201左侧壁和右侧壁上，当所述控制箱侧门210开启或关闭时，所述门扣214的公端和母端卡紧或脱离；所述快插端子二211的母端固定在所述控制箱底壳201左侧壁和右侧壁上，所述快插端子二211的母端内部通过动力线束与所述断路器207的输入端连接，所述断路器207的输出端通过动力线束固定在所述栅栏端子206的输入端；所述通讯接口二212的母端固定在所述控制箱底壳201左侧壁和右侧壁上，通讯接口二212的公端与通讯线束连接，公端及通讯线束对插后可实现多个模块化电池箱1的通讯；所述控制箱上盖202设置在所述控制箱底壳201顶部并通过螺栓固定；所述电池箱底托二215设置在所述控制箱底壳201底部并通过螺栓固定；所述顶盖203设置在所述控制箱上盖202顶部，通过定位销定位；所述控制板205设置在控制箱底壳201内并通过螺栓固定；所述栅栏端子206设置在控制箱底壳201内并通过螺栓固定，对外引出的动力线束从所述栅栏端子206的输出端引出；所述断路器207设置在所述控制箱底壳201左侧壁上；所述无线通讯204、动力线对外接口208、通讯线对外接口209设置在控制箱底壳201后侧壁上。

结合图5，在一个优选的实施方式中，控制箱底壳201包括法兰2011，导向柱二2012，固定螺柱2013，动力线引出2014，无线通讯接口2015，快插端子固定2016，断路器固定2017，合页固定2018；法兰2011设置于控制箱底壳201的上表面外圈，用于与其他模块的辅助连接使用；导向柱二2012设置于控制箱底壳201的上表面和/或下表面的四个角，以辅助与其他模块之间的对准及连接；所述控制箱底壳201后侧中部设置有凹槽，凹槽内的后侧面上设置有动力线引出2014、无线通讯接口2015，分别用于引出动力线对外接口208，以及固定无线通讯204的接口使用，凹槽底面的上表面设置有固定螺柱2013用于与固定件4的箱体固定孔403配合，以安装固定控制箱底壳201；快插端子固定2016设置于控制箱底壳201左侧面、右侧面上，用于固定通讯接口二212的母端；断路器固定2017设置于控制箱底壳201的左侧面或者右侧面上，用以固定断路器207，此处断路器207设置于左侧面，是一示例性的，也可以设置于右侧面，或者当需要两个断路器时，可以分别设置于左侧面、右侧面上；合页固定2018设置于控制箱底壳201的左侧壁和右侧壁，用于固定合页二213。

结合图6，所述底座3由底板301、支撑脚302组成，所述底板301与支撑脚302通过螺栓连接。

结合图7，所述固定件4由固定板401、墙面固定孔402、箱体固定孔403组成。所述固定板401通过螺栓穿过所述墙面固定孔402与墙体连接；所述固定板401通过螺母与控制箱底壳201连接。

该模块化家庭储能电池系统通过合理布置电池模组及电池箱叠放的排布方式减小了深度方向的尺寸，占用空间更小；通过设置电池箱及控制箱的侧门使动力线束及通讯线束全部隐藏起来，既美观又安全；通过地面安装加固定板墙体连接的方式，既保证了电池系统安装的便利性又保证了电池系统的结构稳定性。因此，模块化家庭储能电池系统在储能领域具有很好的应用前景。

下面以两个模块化电池箱1并联为例说明该模块化家庭储能电池系统的实施方法。此处的安装和实施方法是作为一说明性实例，其中的连接方式是以优选方式进行的说明，该些连接方式不应视为对本发明技术方案的限定来理解，例如其中的螺栓连接，也可以采用卡扣连接等方式替代。在一个优选的实施方式中，可采用如下方式进行安装实施：第1步：将底座3安放到指定位置并调整支撑脚302使底座3的上表面水平放置；第2步：以底座3上表面为基准面，画出墙面固定孔的孔位，用电钻打孔并放置胀管；第3步：将1号模块化电池箱1放置在底座上，放置时通过底座3的导向柱定位；第4步：将2号模块化电池箱1放置在1号模块化电池箱1上，放置时通过1号模块化电池箱1的导向柱定位；第5步：将控制箱2放置在2号模块化电池箱1上，放置时通过2号模块化电池箱1的导向柱定位；第6步：将固定件4放置在控制箱2与墙体固定的螺柱上，调整前后位置，使之与墙面良好贴合，用螺母锁紧。用自攻螺丝将固定件4与墙体连接，自攻螺丝的长度要与胀管的深度匹配；第7步：连接模块化电池箱1及控制箱2两侧的动力线束及通讯线束。第8步：将控制箱2引出的动力线束及通讯线束与逆变器连接。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种模块化家庭储能电池系统，其特征在于，所述系统包括一个或多个模块化电池箱(1)、控制箱(2)、底座(3)；所述底座(3)、模块化电池箱(1)、控制箱(2)为堆叠式放置；

所述模块化电池箱(1)至少包括电池箱底壳(101)、电池模组(102)、电池箱上盖(103)、电池箱底托一(115)；

所述电池箱底壳(101)内设置有若干个电池模组(102)；所述若干个电池模组(102)的正负极引出方向为左右布置；所述电池箱上盖(103)设置在所述电池箱底壳(101)顶部，所述电池箱底托一(115)设置在所述电池箱底壳(101)底部；

所述控制箱(2)包括控制箱底壳(201)、控制箱上盖(202)、顶盖(203)；所述控制箱上盖(202)设置在所述控制箱底壳(201)顶部，所述顶盖(203)设置在所述控制箱上盖(202)顶部；

所述控制箱(2)还包括控制板(205)、栅栏端子(206)、断路器(207)、快插端子二(211)、通讯接口二(212)；

所述快插端子二(211)的母端固定在所述控制箱底壳(201)左侧壁和右侧壁上，所述快插端子二(211)的母端内部通过动力线束与所述断路器(207)的输入端连接，所述断路器(207)的输出端通过动力线束固定在所述栅栏端子(206)的输入端；

所述通讯接口二(212)的母端固定在所述控制箱底壳(201)左侧壁和右侧壁上；

所述控制板(205)设置在控制箱底壳(201)内；所述栅栏端子(206)设置在控制箱底壳(201)内，对外引出的动力线束从所述栅栏端子(206)的输出端引出；所述断路器(207)设置在所述控制箱底壳(201)侧壁上；

所述控制箱(2)还设置有无线通讯(204)、动力线对外接口(208)、通讯线对外接口(209)；所述无线通讯(204)、动力线对外接口(208)、通讯线对外接口(209)设置在控制箱底壳(201)后侧壁上；

控制箱底壳(201)包括动力线引出(2014)，无线通讯接口(2015)，快插端子固定(2016)，断路器固定(2017)；所述控制箱底壳(201)后侧中部设置有凹槽，凹槽内的后侧面上设置有动力线引出(2014)、无线通讯接口(2015)，分别用于引出动力线对外接口(208)，以及固定无线通讯(204)的接口使用；快插端子固定(2016)设置于控制箱底壳(201)左侧面、右侧面上，用于固定通讯接口二(212)的母端；断路器固定(2017)设置于控制箱底壳(201)的左侧面或者右侧面上，用以固定断路器(207)。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模块化电池箱(1)还包括BMS功率板支撑架(104)、BMS采集板支撑架(105)、BMS功率板(106)、BMS采集板(107)、快插端子一(109)；

所述BMS功率板支撑架(104)及BMS采集板支撑架(105)设置在所述电池箱底壳(101)前后侧壁；所述BMS功率板(106)固定在所述BMS功率板支撑架(104)上，所述BMS采集板(107)固定在BMS采集板支撑架(105)上；

所述BMS采集板(107)通过线束与电池模组(102)的集流体连接；若干个所述电池模组(102)的负极引出后先连接所述BMS功率板(106)，再连接所述快插端子一(109)，所述BMS功率板(106)至少用作对电池模组(102)的功率控制。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述模块化电池箱(1)还包括通讯接口一(110)；所述快插端子一(109)的母端固定在所述电池箱底壳(101)左侧壁和右侧壁上，快插端子一(109)的公端及动力线束对插后实现多个模块化电池箱(1)的并联；所述通讯接口一(110)的母端固定在所述电池箱底壳(101)左侧壁和右侧壁上，通讯接口一(110)的公端及通讯线束对插后实现多个模块化电池箱(1)的通讯。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模块化电池箱(1)左侧壁、右侧壁上还设置有电池箱侧门(108)、拉手(111)、合页一(112)、门扣一(113)、开关(114)；

所述电池箱侧门(108)通过合页与所述电池箱底壳(101)连接；所述门扣一(113)的公端和母端分别设置在所述电池箱侧门(108)及电池箱底壳(101)左侧壁和右侧壁上；

所述拉手(111)用于抬起模块化电池箱(1)；所述开关(114)用于模块化电池箱(1)的开启或关闭。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池箱底壳(101)设置有导向柱一(1014)，导向柱一(1014)设置于电池箱底壳(101)的上表面和/或下表面的四个角，以辅助对准及连接。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制箱(2)还设置有控制箱侧门(210)、合页二(213)、门扣二(214)；

所述门扣二(214)的公端和母端分别设置在所述控制箱侧门(210)及控制箱底壳(201)的左侧壁和右侧壁上；所述合页二(213)用于连接所述控制箱侧门(210)与控制箱底壳(201)的左侧壁、右侧壁。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制箱底壳(201)设置有导向柱二(2012)，导向柱二(2012)设置于控制箱底壳(201)的上表面和/或下表面的四个角，以辅助对准及连接。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括固定件(4)，所述固定件(4)由固定板(401)、墙面固定孔(402)、箱体固定孔(403)组成；所述固定板(401)通过螺栓穿过所述墙面固定孔(402)与墙体连接；所述固定板(401)通过螺母与控制箱底壳(201)连接。

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