CN114421072A - 一种储能设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电源系统技术领域，公开了一种储能设备。该储能设备包括：箱体、电池模组、电池控制中心和隔热板。箱体包括箱盖和箱体本体；箱体本体包括第一容置区和第二容置区；箱盖设于第一容置区；电池模组收容于第一容置区内；电池控制中心收容于第二容置区内；电池控制中心连接电池模组；电池模组和电池控制中心之间、箱体本体与电池模组之间、以及箱体本体与电池控制中心之间，固定有隔热板。本发明提供的储能设备的有益效果是：储能设备集成了隔热、散热和导热的功能，并且使用了上述特定结构的散热器，大大地提高了储能设备的使用寿命。

Description

一种储能设备

技术领域

本发明涉及电源系统技术领域，特别涉及一种储能设备。

背景技术

在传统的储能设备中，由于电池控制中心发热量巨大，为防止电池控制中心产生的热传导至电池而影响电池的正常运行，现有的储能设备多数将电池模组和电池控制中心相互分离后再进行安装，这种结构的储能设备不但增加了装配步骤，而且使用起来也极不方便。

发明内容

基于此，有必要针对现有的储能设备中电池模组和电池控制中心相互独立安装的问题，提供一种电池模组和电池控制中心一体式安装，并且能够阻断电池控制中心与电池模组进行热交换的储能设备。

为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的一个技术方案是：

一种储能设备，包括：箱体，所述箱体包括箱盖和箱体本体；所述箱体本体包括若干块围板，所述若干块围板围合形成顶面开口的第一收容室，所述第一收容室包括第一容置区和第二容置区；所述箱盖设于所述第一容置区的顶端开口；电池模组，所述电池模组包括若干个电池，所述若干个电池排布于所述第一容置区内；电池控制中心，所述电池控制中心收容于所述第二容置区内；所述电池控制中心与所述电池模组电连接，用于对所述电池的充放电过程和能量转换过程进行管理；隔热板；所述隔热板固定在所述电池模组和所述电池控制中心之间、所述箱体本体与所述电池模组之间以及所述箱体本体与所述电池控制中心之间。

作为上述方案的进一步改进方案，所述隔热板为聚乙烯发泡材料制作的保温棉；所述保温棉的厚度为12 mm至18mm，导热系数＜0.03W/(m·K)。

作为上述方案的进一步改进方案，所述电池控制中心包括散热器，所述散热器盖设于所述第二容置区的顶端开口；所述散热器的第一表面向外延伸出若干个散热齿，所述散热器上与所述散热齿相离的第二表面向外延伸出若干块围板，所述若干块围板围合成第二收容室。

作为上述方案的进一步改进方案，所述散热器的材质为AL-SI-8，导热系数≥150W/(m·K)；所述散热齿在所述散热器的表面纵向分布，所述散热齿数量为10条至12条；所述散热齿的齿高为18 mm至22mm，所述散热齿的齿根厚度为2.8 mm至3.5mm，所述散热齿的齿顶厚度为1.5 mm至2.0mm，以及所述散热齿的齿中心间距为10 mm至10.5mm。

作为上述方案的进一步改进方案，所述电池控制中心包括印刷电路板和变压器，所述变压器固定在所述印刷电路板上，所述变压器收容于所述第二收容室内。

作为上述方案的进一步改进方案，所述变压器与所述第二收容室的内壁之间的装配间隙填充有导热胶。

作为上述方案的进一步改进方案，所述散热器的第二表面还向外延伸出若干个连接柱，所述印刷电路板通过连接所述连接柱以与所述散热器固定连接为一体。

作为上述方案的进一步改进方案，所述第二收容室上相离于所述变压器的外壁贴附有导热基片；所述电池控制中心还包括固定连接于所述印刷电路板的开关管，所述开关管贴附于所述导热基片。

作为上述方案的进一步改进方案，所述电池控制中心还包括压片，所述压片的一端固定于所述第二收容室的外壁，所述压片的另外一端紧压所述开关管。

作为上述方案的进一步改进方案，在所述散热器的第一表面，所述散热器的中间部分为低于所述散热器的四周边沿的凹槽；所述散热齿的至少一部分自所述凹槽的槽底往外延伸。

本发明提供的储能设备的有益效果是：相比于同类型的储能产品，本发明实施例提供的储能设备因集成了隔热、散热和导热的功能，并且使用了上述特定结构的散热器，大大地提高了储能设备的使用寿命。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明实施例提供的储能设备的立体图；

图2是本发明实施例提供的储能设备的爆炸图；

图3是本发明实施例提供的箱体本体的立体图；

图4是本发明实施例提供的箱体本体的爆炸图；

图5是本发明实施例提供的电池模组的爆炸图；

图6是图5中A部的放大图；

图7是本发明实施例提供的电池控制中心的爆炸图；

图8是本发明实施例提供的散热器的结构图，示出了散热器的第一表面的结构特征；

图9是本发明实施例提供的散热器的结构图，示出了散热器的第二表面的结构特征。

图10是本发明实施例提供的散热器的横截面图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本说明书所使用的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“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。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量；由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上；“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2，为本发明实施例提供的一种储能设备100，包括：箱体10、电池模组20和电池控制中心30。

如图2和图3，其中，箱体10包括箱盖11和箱体本体12。箱体本体12包括若干块围板，若干块围板围合形成顶面开口的第一收容室，在第一收容室内，可以使用隔杆121将第一收容室隔分成相对的第一容置区122和第二容置区123。箱盖11盖设于第一容置区122的顶端开口。

如图3和图4，箱体本体12包括隔热板124。在电池模组20和电池控制中心30之间、箱体本体12与电池模组20之间、以及箱体本体12与电池控制中心30之间，均可以安装有上述隔热板124，以隔绝发热量较大的电池控制中心30与发热量较小的电池模组20之间的热交换。具体的，隔热板可以采用现有的由白色聚乙烯发泡材料制成的保温棉，保温棉的厚度可以是12-18mm ，较佳的，本实施例优选保温棉的厚度为15mm，导热系数＜0.03W/(m·K)。

如图2和图5，电池模组20包括若干个电池21，若干个电池21矩阵式地排布于第一容置区122内。

如图2，电池控制中心30安装于第二容置区123内。电池控制中心30与电池模组20电连接，以对电池21的充放电过程和能量转换过程进行管理。

通过在电池模组20和电池控制中心30之间、箱体本体12与电池模组20之间、以及箱体本体12与电池控制中心30之间安装隔热板124，可以防止工作过程中发热较大的电池控制中心30与发热较小的电池模组20进行热交换，以维持电池模组20有效稳定地运行；并且，将箱体本体12的第一收容室隔开出用于收容电池模组20的第一容置区122和用于收容电池控制中心30的第二容置区123，既可以使电池模组20与电池控制中心30集成于同一箱体10内，又可以使电池模组20和电池控制中心30在同一箱体10内工作时互不干扰。

如图4，在箱体本体12上位于第二容置区123的侧壁，可以固定有连通电池控制中心30的若干个连接端子125。

具体的，可以在箱体本体12的侧壁开设连通第二容置区123的通口，安装有若干个连接端子125的端子安装板126遮罩于该通口。通过将多个连接端子125集成布置于同一块端子安装板126上，在后续对储能设备100维护需要拆装连接端子125时，可以直接拆装端子安装板126，而不再需要一个个地依次拆卸连接端子125后，在装配时再一个个地依次装配连接端子125，省略了不必要的拆装步骤，节省了工时、提高了装配效率。

连接端子125伸入第二容置区123内的一端可以使用导线连接电池控制中心30，露置于箱体外的另外一端同样可以使用导线连接外部设备，例如供电设备，外部供电设备通过连接端子125对储能设备100充电和管理。

在另一些实施例中，也可以直接在箱体本体12开设连通第二容置区123的若干个螺纹通孔，连接端子125以螺纹连接于螺纹通孔内。

如图3，在第一容置区122的顶端开口，环绕第一容置区122的顶端边沿固定有若干个连接块127，连接块127可以开设有螺纹孔。相应的，如图2，箱盖11上开设有若干个与连接块127的螺纹孔相适配的通孔，可以使用螺钉穿过箱盖11的通孔后螺纹连接于连接块127的螺纹孔内，以此将箱盖11盖设于箱体本体12的第一容置区122的顶端开口，由此，可以完全将电池模组20密闭于箱体本体12的第二容置区122内，进一步减弱了电池控制中心30与电池模组20发生热交换。

当然，也可以采用现有的较为常规的卡合固定方式，或螺纹连接方式将箱盖11与箱体本体12固定连接在一起。例如可以环绕箱体本体12的顶端的四周边沿开设出若干个卡口（未标示），相应的，可以在箱盖11的四周边沿向外延伸出用于与箱体本体12的卡口相配合的卡扣（未标示），卡扣扣合于卡口内，从而将箱盖11与箱体本体12固定连接在一起。

如图5和图6，电池模组20还可以包括电池支架22，电池支架22可以将若干个电池21矩阵式地排布在第一容置区122内。

具体的，电池支架22包括底架221和顶架222。底架221有若干个用于固定电池21的第一安装窗格，顶架222有若干个用于固定电池21的第二安装窗格，第一安装窗格和第二安装窗格的数量相等。底架221和顶架222组合在一起后，由第一安装窗格和第二安装窗格组合成电池格，电池21收容于该电池格内。

顶架222上背离于电池21的表面可以开设连通第二安装窗格的电极孔2221，电极孔2221上盖设有电极板2222。电池21的电极穿过该电极孔2221后贴靠于电极板2222。每个电极板2222同时连接着相邻的两个电池21，其中，电极板2222的其中一端连接其中一个电池21的正极，电极板2222的另外一端连接另外一个电池的负极，以将若干个电池21串联。

在一些实施例中，顶架222还可以固定有由绝缘材质制造而成的电极固定板2223。

具体的，电极固定板2223包括固定板本体22231和固定部22232，固定部22232自固定板本体22231的侧边向外延伸。

顶架222上背离于电池21的表面开设有安装槽，固定板本体22231固定于安装槽内，固定部22232抵接于电极板2222的表面，以此将电极板2222稳固于顶架222上，避免电极板2222从顶架222上松脱造成接触不良或电路断开。

为防止误碰电极板2222而触电，还可以使用绝缘板23固定于顶架222，以遮盖着电极板2222。

如图7，电池控制中心30包括电路模块31和散热器32，电路模块31包括印刷电路板311和变压器312，其中，变压器312固定于印刷电路板311，印刷电路板311固定连接于散热器32。

如图8和图9，散热器32的第一表面向外延伸出若干个散热齿321，散热器32上与散热齿321相背离的第二表面向外延伸出若干块围板和用于与印刷电路板311固定连接的若干个连接柱322，若干块围板围合成用于收容变压器312的第二收容室323。

若干个散热齿321可以在散热器32的表面纵向分布，即沿着散热器32的长度方向排布，可以理解的是，散热齿321在散热器32的表面并不仅限于纵向分布，也可以是横向分布，或者介于纵向分布与横向分布之间的斜向分布等。

在实现本申请的过程中，令人惊喜的发现，散热器32可以采用导热性能良好的铝合金，例如AL-SI-8材质制造，导热系数≥150W/(m·K)，从而获得良好的结构性能和散热性能。

如图10，若干个散热齿321在散热器32的表面纵向分布，散热齿321的数量可以是10-12条，散热齿321的齿中心间距d可以设置为10-10.5mm，散热齿的齿高h可以设置为18-22mm，散热齿的齿根b1厚度可以设置为2.8-3.5mm，散热齿的齿顶b2的厚度可以设置为1.5-2.0mm。

在一些实施例中，申请人创造性的发现，本实施例优选散热齿321的数量为10条，散热齿321的齿中心间距d为10.2mm，散热齿的齿高h为19mm，散热齿的齿根b1厚度为3mm，散热齿的齿顶厚度b2为1.7mm，这样的具体结构参数设计能够在相类似结构尺寸的情况下，提供最佳的散热性能，确保良好的散热效果。

请继续参阅图7，在第二收容室323上相离于第二收容室323的腔室的外壁表面，可以固定有诸如陶瓷基片一类的导热基片33，本实施例中，优选导热系数＞3.0W/(m·K)，以氧化铝为基体的陶瓷基片；以及，在变压器312收容于第二收容室323内之后，可以往变压器312与第二收容室323的内壁之间的装配间隙填充导热胶（未标示），导热胶的导热系数≥2.0W/(m·K)。在本实施例中，通过在第二收容室323的腔室的外壁表面贴附导热基片33，以及在装配间隙内填充导热胶，可以进一步提升电池控制中心30的散热效果。

电路模块31还包括开关管313，开关管313的引脚插接于印刷电路板311，开关管313的主体贴靠于导热基片33的表面。

为使得开关管313能够与导热基片33紧贴，以利于开关管313产生的热导出，本实施例中，还可以使用压片34紧压开关管313，以将开关管313更加紧密地贴靠于导热基片33的表面，减小甚至消除开关管313的主体与导热基片33之间的贴合间隙，最终提高贴合面积，以此来提高散热效果。具体的，将压片34的底端固定于第二收容室323的外壁，压片34的顶端为活动端，顶端紧压着开关管313的主体。

本实施例中，可以使用螺钉将印刷电路板311与散热器32的连接柱322固定连接，以将电路模块31与散热器32固定连接为一体，电路模块31与散热器32固定连接为一体后可以更加方便地安装于箱体本体12的第二容置区123内。

以图2为例，具体安装时，将散热器32上固定安装有电路模块31的一侧表面朝向第二容置区123，以将电路模块31收容于第二容置区123内，待电池控制中心30放置于第二容置区123内之后，散热器32的第二表面的四周边沿与第二容置区123的顶端端面贴合，此时，可以使用螺钉将散热器32的四周边沿固定于第二容置区123的顶端，由此，散热器32完全遮盖于第二容置区123的顶端开口。

在一些实施例中，散热器32可以设计成中间部分为凹槽的结构，即将散热器32设计成四周边沿高于中间的盘状，散热齿321的至少一部分自盘底往外延伸。这种盘状结构的散热器32因增大了散热的表面积，可以更有利于散热，并且，盘内也可以放置一些导热系数大的冷却介质，例如冷却液，以提升电池控制中心30的散热效果。

箱盖11与箱体本体12，端子安装板126与箱体本体12，以及散热器32与箱体本体12接合的表面之间均可以使用密封圈（未标示），以使储能设备100达到必要的防水等级，适应于不同湿度的工作环境。

本发明实施例提供的储能设备100通过在电池模组20与电池控制中心30之间、以及电池模组20与箱体10之间使用隔热板124相隔开，可以阻断发热量较大的电池控制中心30与发热量较小的电池模组20进行热交换，从而使电池模组20稳定可靠地运行；将电池控制中心30中主要发热器件变压器312隔离于散热器32的第二收容室323内，不但可以将变压器312第二次与电池模组20相隔开，并且通过散热器32表面的散热齿321，电池控制中心30可以更快的向外发散热量，进一步提高了整个储能设备100的散热效果；在散热器32的表面固定导热基片33，并且使开关管313紧贴于导热基片33的表面，可以将开关管313产生的热量及时传导至散热器32，降低电池控制中心30被烧毁的机率。

相比于同类型的储能产品，本发明实施例提供的储能设备100因集成了隔热、散热和导热的功能，并且使用了上述特定结构的散热器32，大大地提高了储能设备100的使用寿命。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明作出的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，而这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种储能设备，其特征在于，包括：

箱体，所述箱体包括箱盖和箱体本体；

所述箱体本体包括若干块围板，所述若干块围板围合形成顶面开口的第一收容室，所述第一收容室包括第一容置区和第二容置区；所述箱盖设于所述第一容置区的顶端开口；

电池模组，所述电池模组包括若干个电池，所述若干个电池排布于所述第一容置区内；

电池控制中心，所述电池控制中心收容于所述第二容置区内；所述电池控制中心与所述电池模组电连接，用于对所述电池的充放电过程和能量转换过程进行管理；

隔热板；所述隔热板固定在所述电池模组和所述电池控制中心之间、所述箱体本体与所述电池模组之间以及所述箱体本体与所述电池控制中心之间。

2.如权利要求1所述的储能设备，其特征在于，所述隔热板为聚乙烯发泡材料制作的保温棉；所述保温棉的厚度为12 mm至18mm，导热系数＜0.03W/(m·K)。

3.如权利要求1所述的储能设备，其特征在于，所述电池控制中心包括散热器，所述散热器盖设于所述第二容置区的顶端开口；所述散热器的第一表面向外延伸出若干个散热齿，所述散热器上与所述散热齿相离的第二表面向外延伸出若干块围板，所述若干块围板围合成第二收容室。

4.如权利要求3所述的储能设备，其特征在于，所述散热器的材质为AL-SI-8，导热系数≥150W/(m·K)；

所述散热齿在所述散热器的表面纵向分布，所述散热齿数量为10条至12条；

所述散热齿的齿高为18 mm至22mm，所述散热齿的齿根厚度为2.8 mm至3.5mm，所述散热齿的齿顶厚度为1.5 mm至2.0mm，以及所述散热齿的齿中心间距为10 mm至10.5mm。

5.如权利要求3所述的储能设备，其特征在于，所述电池控制中心包括印刷电路板和变压器，所述变压器固定在所述印刷电路板上，所述变压器收容于所述第二收容室内。

6.如权利要求5所述的储能设备，其特征在于，所述变压器与所述第二收容室的内壁之间的装配间隙填充有导热胶。

7.如权利要求6所述的储能设备，其特征在于，所述散热器的第二表面还向外延伸出若干个连接柱，所述印刷电路板通过连接所述连接柱以与所述散热器固定连接为一体。

8.如权利要求6所述的储能设备，其特征在于，所述第二收容室上相离于所述变压器的外壁贴附有导热基片；

所述电池控制中心还包括固定连接于所述印刷电路板的开关管，所述开关管贴附于所述导热基片。

9.如权利要求8所述的储能设备，其特征在于，所述电池控制中心还包括压片，所述压片的一端固定于所述第二收容室的外壁，所述压片的另外一端紧压所述开关管。

10.如权利要求3所述的储能设备，其特征在于，在所述散热器的第一表面，所述散热器的中间部分为低于所述散热器的四周边沿的凹槽；所述散热齿的至少一部分自所述凹槽的槽底往外延伸。

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