CN114050364A - 一种储能电池连接模块及具有其的高集成度储能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种储能电池连接模块及具有其的高集成度储能系统，包括支架、若干电池，在支架上设置有电连接固定板，在电连接固定板上设置有若干铜热管，单个铜热管上均设置有两个弹性导电连接件，铜热管的冷凝端与电连接固定板固定，铜热管的蒸发端与弹性导电连接件固定，电池的正极与其相邻电池的负极分别与单个铜热管上的两个弹性导电连接件一一对应连接；将储能电池连接模块安装于机箱内形成高集成度储能系统。电极通过铜热管进行连接，在导电的同时实现了对电极的散热；电极通过弹性导电连接件进行连接，不需要进行焊接；电池不再需要电池模组，单体电芯即可进行安装，安装工作很方便，提升安装效率。

Description

一种储能电池连接模块及具有其的高集成度储能系统
技术领域
本发明涉及储能技术领域，尤其是涉及一种储能电池连接模块及具有其的高集成度储能系统。
背景技术
随着电能的紧缺以及再生能源的利用，储能电池作为用于存储电能的设备被越来越多的企业或家庭使用，尤其是针对生产加工型企业，由于其需求电能较大，其储能系统中电池会很多，而电池的组成一般从单体电芯先组装成电池组再由电池组组装成电池模组，再由电池模组组装成储能系统，电池模组重量较大，而在从单体电芯成为电池组时，需要采用铜排激光焊接的方式实现单体电芯的电连接，焊接工序效率较低，现场安装以及进行焊接工作较为困难，工作量较大；由于在使用过程中，电极连接位置没有散热功能，需要进行自然冷却或者风冷、液冷，此时就需要增加一些冷却管在电极处，导致储能系统内部管路较多且不利于散热；同时，电池模组在组装成为储能系统时，均需要对电连接以及冷却连接进行安装与排布，其现场工作量较大，并且在后期维修过程中拆卸与组装均需要耗费大量时间与精力进行，增加了成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以方便拆装且具有高散热功能的储能电池连接模块及具有其的高集成度储能系统。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种储能电池连接模块，包括支架、设置于支架上的若干电池，在所述的支架上设置有电连接固定板，在所述的电连接固定板上设置有若干铜热管，单个所述的铜热管上均设置有两个弹性导电连接件，所述的铜热管的冷凝端与电连接固定板固定，所述的铜热管的蒸发端与弹性导电连接件固定，所述的电池的正极与其相邻电池的负极分别与单个铜热管上的两个弹性导电连接件一一对应连接。
进一步具体的，所述的电池采用单体电池。
进一步具体的，所述的弹性导电连接件为斜圈弹簧。
进一步具体的，在所述的电连接固定板上开设有固定孔，所述的铜热管的冷凝端插入固定孔内并通过导热结构胶固定。
一种高集成度储能系统，包括机箱、设置于机箱内上述所述的储能电池连接模块。
进一步具体的，所述的储能电池连接模块有两组且呈镜像设置于机箱内，两个所述的电连接固定板位于两组储能电池连接模块的电池之间。
进一步具体的，在相邻所述的电池之间设置有口琴管液冷板，在所述的口琴管液冷板的表面设置有纳米储热相变薄膜。
进一步具体的，若干所述的电池在竖向方向上至少两层且至少一列进行排布，所述的口琴管液冷板设置在每一层电池的顶部以及底部。
进一步具体的，在所述的机箱顶部开设有出风口，在所述的出风口上设置有风机；在所述的机箱底部开设有若干阵列排布的进风口，两个所述的电连接固定板位于进风口的正上方。
进一步具体的，在所述的机箱底部设置有至少两块垫高块，所述的垫高块之间形成通风道并与进风口连通。
本发明的有益效果是：1、电池的电极通过铜热管进行连接，在导电的同时实现了对电极的散热；2、电池电极通过弹性导电连接件进行连接，不需要进行焊接只需要抵靠完成接触即可，后续维修更换电池更为方便，不再需要对电极进行焊接操作；3、电池不再需要电池模组，单体电芯即可进行安装，安装工作很方便，提升安装效率；4、将冷却功能直接集成于机箱内，机箱出厂后即完成了冷却功能的内嵌，不需要进行现场安装。
附图说明
图1是本发明储能电池连接模块的结构示意图一；
图2是本发明储能电池连接模块的结构示意图二；
图3是图2中A部位的放大结构示意图；
图4是本发明电连接固定板、铜热管及斜圈弹簧的组装结构示意图；
图5是本发明斜圈弹簧的结构示意图；
图6是本发明高集成度储能系统的结构示意图；
图7是本发明高集成度储能系统的内部结构示意图；
图8是本发明冷却组的结构示意图。
图中：1、支架；2、电池；3、电连接固定板；4、铜热管；5、弹性导电连接件；6、机箱；7、出风口；8、进风口；9、冷却组；10、垫高块；11、网状板；12、罩网；31、固定孔；41、冷凝端；42、蒸发端；91、口琴管液冷板；92、纳米储热相变薄膜。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1-图4所示一种储能电池连接模块，包括支架1、设置于支架1上的若干电池2，在所述的支架1上设置有电连接固定板3，在所述的电连接固定板3上设置有若干铜热管4，单个所述的铜热管4上均设置有两个弹性导电连接件5，所述的铜热管4的冷凝端41与电连接固定板3固定，所述的铜热管4的蒸发端42与弹性导电连接件5固定，铜热管4通过焊接的方式直接与弹性导电连接件5固定，所述的电池2的正极与其相邻电池2的负极分别与单个铜热管4上的两个弹性导电连接件5一一对应连接；例如，相邻的两个电池2分别为第一电池与第二电池，两个弹性导电连接件5分别为第一弹性导电连接件与第二弹性导电连接件，第一弹性导电连接件与第二弹性导电连接件均焊接到同一铜热管4的蒸发端42，将第一电池的正极与第一弹性导电连接件接触，将第二电池的负极与第二弹性导电连接件接触。
电池2上的电极与弹性导电连接件5之间不进行固定，采用压靠的方式进行连接，通过电池2本身的重量或者外部力对弹性导电连接件5进行压缩实现电连接，而弹性导电连接件5被压缩后需要复位则会始终与电池2电极进行连接，即使发生震动两者之间也不会脱离，而且具有一定的缓冲作用，不会对电极表面造成损伤。
针对弹性导电连接件5，可以有多种选择，例如压缩弹簧、弹簧片以及斜圈弹簧，在本方案中采用斜圈弹簧(如图5所示)，斜圈弹簧较压缩弹簧、弹簧片的优点，主要是当斜圈弹簧被电池2电极进行压缩后能够增大与电极接触的面积，使得电流输出更加稳定。
铜热管4的蒸发端42与冷凝端41呈一定的夹角，冷凝端41向电连接固定板3靠近，方便与电连接固定板3进行连接，在电连接固定板3上开设有固定孔31，使冷凝端41插入该固定孔31内，同时采用导热结构胶进行固定，既起到固定作用，又能将热量传递至电连接固定板3上进行散热；也可以通过焊接等其他方式进行连接。
在一块电连接固定板3可以根据电池2的具体位置以及具体数量设置固定孔31与铜热管4的数量；也可以将电连接固定板3、铜热管4以及斜圈弹簧组合制作成可快速连接的模块形式，后期针对不同高度以及不同需求的客户可以实现快速拼接安装，提高安装效率。
电池2可以采用重量较轻的电池组或者电池模组进行组装，但是由电芯到电池组再到电池模组最后组成储能系统时，需要牺牲很多空间，增加了储能系统的重量，同时现有的电池组以及电池模组体积以及重量越来越大，很不方便现场的安装；故在本方案中直接选择单体电池安装与支架1上并与斜圈弹簧进行连接即可，单体电池重量较轻，同时与上述斜圈弹簧配合方便进行组装，节省了由于多组电池组组合成电池模组所浪费的空间，减轻了整体的重量。
基于上述储能电池连接模块，如图6所示将其安装于机箱6内即可实现完成具有高集成度的储能系统。
进一步，如图7所示可以采用两组储能电池连接模块并将其安装于机箱6内，并使得两组储能电池连接模块呈镜像的方式对称排布，即将两个电连接固定板3贴靠在一起，两个电连接固定板3之间也可以有一定的间隙，其中一部分电池2位于电连接固定板3的左侧，另一部分电池2位于电连接固板3的右侧，同时在机箱6的左侧以及右侧均设置有门板，可以打开门板对两侧的电池2进行拆卸和组装。
为了提高电池2之间的散热效果，同时提升该储能系统的组装效率，将上述用于安装电池2的支架1以及冷却组9集中组装在机箱6内，在机箱6出厂之后，其内部具有支架1以及冷却组9，在现场进行安装时，只需将电池2插入支架1上对应的电池位即可。
其中，如图8所示冷却组9包括设置在相邻电池2之间的口琴管液冷板91，同时为了方便散热在该口琴管液冷板91的外表面贴附一层纳米储热相变薄膜92，纳米储热相变薄膜92具有高热导性、高相变潜热、阻燃性能高、良好的电绝缘性和耐温性以及良好的机械性能，该纳米储热相变薄膜92由小墨热管理材料技术(深圳)有限公司提供。
机箱6的放置主要有两种方式，卧式与立式，而在支架1上的电池2至少有两层且至少一列进行排布，多层多列排布可以有效利用空间；在本方案中机箱6采用立式放置，在支架1内单侧为9层3列排布，即单侧共有27个电池位可以插入电池2，其中上述的口琴管液冷板91以及纳米储热相变薄膜92组合设置于每层电池2的顶部与底部，其中相邻的两层电池2之间设置一组即可，采用多层冷却的方式对电池2进行冷却，能够增加散热路径提升散热速率以及方便温度均匀分布；同时采用纳米储热相变薄膜92使得口琴管液冷板91与电池2接触，能够提升接触面积，进一步提高散热的速率。
进一步为了保证对电连接固定板3的散热效果，在机箱6的顶部开设有出风口7，并且可在出风口7处安装风机，在出风口7处设置有罩网12，在机箱6底部设置有进风口8，该进风口8呈阵列排布，同时保证两个电连接固定板3竖向放置且位于进风口8的正上方，风机运转机箱6外部的气流通过进风口8进入到机箱6内部，并穿过电连接固定板3、铜热管4、斜圈弹簧以及电池2从出风口7排出并将电连接固定板3、铜热管4、斜圈弹簧以及电池2的温度带出，实现降温效果。
在所述的机箱6底部设置有至少两块垫高块10，所述的垫高块10之间形成通风道并与进风口8连通，两块垫高块10平行设置在机箱6底部，进风口8设置在两块垫高块10之间，在两块垫高块10的端部之间设置有网状板11，网状板11可以阻挡一些体积较大物体进入机箱6内，提高机箱6使用的安全性。
综上，通过采用铜热管4可以实现电极在导电的同时实现散热功能，将斜圈弹簧焊接在铜热管4上，可实现电池2电极之间不需要焊接，抵靠在斜圈弹簧上即可完成连接，同时斜圈弹簧可实现与电极接触面积增大的效果，提升电连接的稳定性；将支架1以及口琴管液冷板91提前集成于机箱6内，在进行实地安装时只需要向内插入电池2即可，整体的安装效率大大提升，而针对电池2损坏只需更换电池2即可，不需要焊接等操作，维修方便快捷；同时机箱6内部仅采用一个支架1来分隔电池位将大大节省机箱6内部空间，在相同体积下可容纳更多电池2，集成度较高；口琴管液冷板91与纳米储热相变薄膜92的结合并在每层电池2之间均设置，提高与电池2的接触面积，提高散热效果；最后，通过机箱6顶部以及底部开孔并通过风机加速气流的运动，进一步提高机箱6内部的散热效果。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种储能电池连接模块，包括支架(1)、设置于支架(1)上的若干电池(2)，其特征在于，在所述的支架(1)上设置有电连接固定板(3)，在所述的电连接固定板(3)上设置有若干铜热管(4)，单个所述的铜热管(4)上均设置有两个弹性导电连接件(5)，所述的铜热管(4)的冷凝端(41)与电连接固定板(3)固定，所述的铜热管(4)的蒸发端(42)与弹性导电连接件(5)固定，所述的电池(2)的正极与其相邻电池(2)的负极分别与单个铜热管(4)上的两个弹性导电连接件(5)一一对应连接。
2.根据权利要求1所述的储能电池连接模块，其特征在于，所述的电池(2)采用单体电池。
3.根据权利要求1所述的储能电池连接模块，其特征在于，所述的弹性导电连接件(5)为斜圈弹簧。
4.根据权利要求1所述的储能电池连接模块，其特征在于，在所述的电连接固定板(3)上开设有固定孔(31)，所述的铜热管(4)的冷凝端(41)插入固定孔(31)内并通过导热结构胶固定。
5.一种高集成度储能系统，其特征在于，包括机箱(6)、设置于机箱(6)内权利要求1-4中任意一项所述的储能电池连接模块。
6.根据权利要求5所述的高集成度储能系统，其特征在于，所述的储能电池连接模块有两组且呈镜像设置于机箱(6)内，两个所述的电连接固定板(3)位于两组储能电池连接模块的电池(2)之间。
7.根据权利要求5所述的高集成度储能系统，其特征在于，在相邻所述的电池(2)之间设置有口琴管液冷板(91)，在所述的口琴管液冷板(91)的表面设置有纳米储热相变薄膜(92)。
8.根据权利要求7所述的高集成度储能系统，其特征在于，若干所述的电池(2)在竖向方向上至少两层且至少一列进行排布，所述的口琴管液冷板(91)设置在每一层电池(2)的顶部以及底部。
9.根据权利要求8所述的高集成度储能系统，其特征在于，在所述的机箱(6)顶部开设有出风口(7)，在所述的出风口(7)上设置有风机；在所述的机箱(6)底部开设有若干阵列排布的进风口(8)，两个所述的电连接固定板(3)位于进风口(8)的正上方。
10.根据权利要求9所述的高集成度储能系统，其特征在于，在所述的机箱(6)底部设置有至少两块垫高块(10)，所述的垫高块(10)之间形成通风道并与进风口(8)连通。
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