CN114744514A - 一种储能系统高压箱 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例公开了一种储能系统高压箱，包括箱体，所述箱体内设有直流断路器、直流电流传感器、接触器和电池管理单元；对应的，所述箱体的面板上安装有接线端子、断路器分合把手和电池管理单元通讯接口；所述直流断路器连接所述接线端子，通过所述接线端子连接外接电池组，将断路器连通或断开状态上传至所述电池管理单元；所述直流电流传感器将电流信号上传至所述电池管理单元；所述接触器连接所述接线端子，通过所述接线端子连接外接电池组，将所述接触器的接通或断开状态上传至所述电池管理单元。可进一步提升本地电池组电气主回路可靠性和电池管理单元性能，为电池系统可靠运行提供保障。

Description

一种储能系统高压箱
技术领域
本发明涉及电池储能系统技术领域，特别涉及一种储能系统高压箱。
背景技术
目前，电池储能系统在发电侧、输配电侧、用户侧均发挥着无法替代的作用，应用场景广泛，是解决可再生能源并网消纳的重要手段之一。储能系统高压箱主要功能用于控制系统电气主回路连通或断开，其内部安装的电池管理单元(简称BMS)可同时实时监测电池电压、电流、温度及开关、接触器、风机等的状态，对本地电池组进行状态判别、热管理控制、均衡控制等操作，同时上送本地电池信息及响应遥控控制。
由于大规模储能系统管理电池数量众多、连接节点众多，电气回路的安全可靠性至关重要，现有的储能系统高压箱多采用电动汽车领域技术方案，电气主回路采用直流接触器进行连通或断开，电动汽车领域的直流接触器采用封闭式灭弧室结构，此类型接触器灭弧能力差，不适用于大功率、额定电压比较高的储能系统。电池管理单元仅具有本地电池组信息收集功能，不具备大规模储能系统主回路电气连接自检功能，储能系统投运安全可靠性无法保证。
相关技术中，高压箱技术方案及结构形式众多，如何进行电气主回路可靠性、物料总成本降低、电池管理单元性能等方面优化，成为本领域技术人员需要解决的问题。
现有的储能系统，电气主回路连通或断开采用汽车领域直流接触器，此类型接触器采用封闭式灭弧室结构，灭弧能力差，不适用于大功率、额定电压比较高的储能系统；电池管理单元不具备大规模储能系统主回路电气连接自检功能，储能系统投运安全可靠性无法保证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种储能系统高压箱，用于解决上述至少一个技术问题，其采用适用于大功率、额定电压1500VDC储能系统的开关、主正接触器、主负接触器，同时在主电气回路安装高精度直流电流传感器和熔断器，提升电气主回路可靠性；电池管理单元对高精度直流电流传感器采集的电流信号进行处理，具备电气主回路自检功能，可在储能系统投运前和运行中对因连接节点不可靠造成的电流尖峰、拉弧信号进行实时筛查，可进一步提升本地电池组电气主回路可靠性和电池管理单元性能，为电池系统可靠运行提供保障。
本发明的实施例是这样实现的：
一种储能系统高压箱，其包括箱体10，所述箱体10内设有直流断路器20、直流电流传感器70、接触器和电池管理单元130；
对应的，所述箱体10的面板上安装有接线端子、断路器分合把手和电池管理单元通讯接口；
所述直流断路器20连接所述接线端子，通过所述接线端子连接外接电池组，将断路器连通或断开状态上传至所述电池管理单元130；
所述直流电流传感器70将电流信号上传至所述电池管理单元130；
所述接触器连接所述接线端子，通过所述接线端子连接外接电池组，将所述接触器的接通或断开状态上传至所述电池管理单元130；
所述电池管理单元130用于收集本地电池信息，并对本地电池组进行状态判别、热管理控制和均衡控制，上送本地电池信息及响应遥控控制，对所述直流断路器20采集的电流信号进行处理。
在本发明较佳的实施例中，上述储能系统高压箱的所述接线端子包括电池组总正接线端子、电池组总负接线端子及对外总正接线端子、对外总负接线端子；
所述对外总正接线端子、所述电池组总正接线端子组成正极电气回路；
所述对外总负接线端子、所述电池组总负接线端子组成负极电气回路；
所述直流断路器20接入电气回路。
在本发明较佳的实施例中，上述储能系统高压箱的所述箱体10内还设有熔断器80；
所述熔断器80接入所述正极电气回路，用于为储能系统短路过电流以及作为后备保护。
在本发明较佳的实施例中，上述储能系统高压箱的所述接触器包括主正接触器30和主负接触器40；
所述主正接触器30接入所述正极电气回路，将所述主正接触器30的接通或断开状态上传至所述电池管理单元130；
所述主负接触器40接入所述负极电气回路，将所述主负接触器40的接通或断开状态上传至所述电池管理单元130。
在本发明较佳的实施例中，上述储能系统高压箱的所述直流电流传感器70接入所述负极电气回路。
在本发明较佳的实施例中，上述储能系统高压箱的所述主正接触器30并联有保护回路；
所述保护回路包括预充电阻60和预充接触器50。
在本发明较佳的实施例中，上述储能系统高压箱的所述箱体10内还设有主正母排组件90和主负母排组件100；
所述主正母排组件90连接所述正极电气回路；
所述主负母排组件100连接所述负极电气回路。
在本发明较佳的实施例中，上述储能系统高压箱的所述箱体10内还设有电源模块，为本地电池组散热风机和所述电池管理单元130独立供电；
所述电源模块包括第一电源模块110和第二电源模块120。
在本发明较佳的实施例中，上述储能系统高压箱的所述箱体10还包括底板、侧板、盖板和后面板；
所述侧板上设置有散热孔。
在本发明较佳的实施例中，上述储能系统高压箱的所述箱体10的面板上还设有信号接口、指示灯、绝缘检测接口和电池管理单元通讯接口。
本发明实施例的有益效果是：
本发明采用适用于大功率、额定电压1500VDC储能系统的断路器、接触器、直流电流传感器、熔断器、铜排组件组成电气主回路，直流电流传感器具备优于0.5级高精度电流采样并上传至电池管理单元，电池管理单元对高精度直流电流传感器采集的电流信号进行处理，具备电气主回路自检功能，可在储能系统投运前和运行中对因连接节点不可靠造成的电流尖峰、拉弧信号进行实时筛查，上述措施可进一步提升本地电池组电气主回路可靠性和电池管理单元性能，为电池系统可靠运行提供保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明储能系统高压箱结构示意图；
图2为本发明储能系统高压箱电气主回路结构示意图；
图3为本发明储能系统高压箱电池管理单元功能示意图。
图中：10-箱体；20-直流断路器；30-主正接触器；40-主负接触器；50-预充接触器；60-预充电阻；70-直流电流传感器；80-熔断器；90-主正母排组件；100-主负母排组件；110-24V电源1模块；120-24V电源2模块；130-电池管理单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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能够以各种不同的配置来布置和设计。
请参照图1至图3，本发明的实施例提供一种储能系统高压箱，其包括箱体10，所述箱体10内设有直流断路器20、直流电流传感器70、接触器和电池管理单元130；
对应的，所述箱体10的面板上安装有接线端子、断路器分合把手和电池管理单元通讯接口；
所述直流断路器20连接所述接线端子，通过所述接线端子连接外接电池组，将断路器连通或断开状态上传至所述电池管理单元130；
所述直流断路器20额定工作电压为1500VDC，额定电流不低于250A。
所述直流电流传感器70将电流信号上传至所述电池管理单元130；
所述直流电流传感器70额定工作电压为1500VDC，满足250A/75mV、优于0.5级要求。
所述接触器连接所述接线端子，通过所述接线端子连接外接电池组，将所述接触器的接通或断开状态上传至所述电池管理单元130；
所述电池管理单元130用于收集本地电池信息，并对本地电池组进行状态判别、热管理控制和均衡控制，上送本地电池信息及响应遥控控制，对所述直流断路器20采集的电流信号进行处理。
所述电池管理单元130除收集本地电池信息并对本地电池组进行状态判别、热管理控制、均衡控制等操作，同时上送本地电池信息及响应遥控控制的功能外，对直流电流传感器采集的电流信号进行处理，具备电气主回路自检功能，可在储能系统投运前和运行中对因连接节点不可靠造成的电流尖峰、拉弧信号进行实时筛查，进一步提升本地电池组电气主回路可靠性和电池管理单元性能。
在本发明较佳的实施例中，上述储能系统高压箱的所述接线端子包括电池组总正接线端子、电池组总负接线端子及对外总正接线端子、对外总负接线端子；
所述对外总正接线端子、所述电池组总正接线端子组成正极电气回路；
所述对外总负接线端子、所述电池组总负接线端子组成负极电气回路；
所述直流断路器20接入电气回路。
在本发明较佳的实施例中，上述储能系统高压箱的所述箱体10内还设有熔断器80；
所述熔断器80接入所述正极电气回路，用于为储能系统短路过电流以及作为后备保护。
所述熔断器80额定工作电压为1500VDC，额定电流200A～400A，具有强限流、高分断能力。
在本发明较佳的实施例中，上述储能系统高压箱的所述接触器包括主正接触器30和主负接触器40；
所述主正接触器30接入所述正极电气回路，将所述主正接触器30的接通或断开状态上传至所述电池管理单元130；
所述主负接触器40接入所述负极电气回路，将所述主负接触器40的接通或断开状态上传至所述电池管理单元130。
在本发明较佳的实施例中，上述储能系统高压箱的所述直流电流传感器70接入所述负极电气回路。
在本发明较佳的实施例中，上述储能系统高压箱的所述主正接触器30并联有保护回路；
所述保护回路包括预充电阻60和预充接触器50。
所述预充电阻60为欧姆级电阻，额定工作电压为1500VDC。
在本发明较佳的实施例中，上述储能系统高压箱的所述箱体10内还设有主正母排组件90和主负母排组件100；
所述主正母排组件90连接所述正极电气回路；
所述主负母排组件100连接所述负极电气回路。
所述主正母排组件90和所述主负母排组件100材质为铜材质，外套绝缘层，工作电压为1500VDC。
在本发明较佳的实施例中，上述储能系统高压箱的所述箱体10内还设有电源模块，为本地电池组散热风机和所述电池管理单元130独立供电；
所述电源模块包括第一电源模块110和第二电源模块120。
所述第一电源模块110和所述第二电源模块120均为24V。
在本发明较佳的实施例中，上述储能系统高压箱的所述箱体10还包括底板、侧板、盖板和后面板；
所述侧板上设置有散热孔。
所述箱体10为钣金件。
在本发明较佳的实施例中，上述储能系统高压箱的所述箱体10的面板上还设有信号接口、指示灯、绝缘检测接口和电池管理单元通讯接口。
本发明实施例旨在保护一种储能系统高压箱，具备如下效果：
1.本发明采用适用于大功率、额定电压1500VDC储能系统的直流断路器、主正接触器、主负接触器、预充接触器、预充电阻、直流电流传感器、熔断器、主正母排组件、主负母排组件，所组成的电气主回路可满足大规模储能系统可靠性的要求。
2.本发明的直流电流传感器满足优于0.5级高精度电流采样并上传至电池管理单元要求，电池管理单元对高精度直流电流传感器采集的电流信号进行处理，具备电气主回路自检功能，可在储能系统投运前和运行中对因连接节点不可靠造成的电流尖峰、拉弧信号进行实时筛查，上述措施可进一步提升本地电池组电气主回路可靠性和电池管理单元性能，为电池系统可靠运行提供保障。
3.本发明的预充接触器与预充电阻组成的预充电回路将母线电容进行预充电，可有限确保电气主回路正产运行。
4.本发明的电池管理单元接收上级电池系统PCS汇流柜断开信号，本地电池系统电气主回路无电流，可实现不带载切断电气主回路，可有效保护箱内元器件。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种储能系统高压箱，其特征在于，包括箱体(10)，所述箱体(10)内设有直流断路器(20)、直流电流传感器(70)、接触器和电池管理单元(130)；
对应的，所述箱体(10)的面板上安装有接线端子、断路器分合把手和电池管理单元通讯接口；
所述直流断路器(20)连接所述接线端子，通过所述接线端子连接外接电池组，将断路器连通或断开状态上传至所述电池管理单元(130)；
所述直流电流传感器(70)将电流信号上传至所述电池管理单元(130)；
所述接触器连接所述接线端子，通过所述接线端子连接外接电池组，将所述接触器的接通或断开状态上传至所述电池管理单元(130)；
所述电池管理单元(130)用于收集本地电池信息，并对本地电池组进行状态判别、热管理控制和均衡控制，上送本地电池信息及响应遥控控制，对所述直流断路器(20)采集的电流信号进行处理。
2.根据权利要求1所述的储能系统高压箱，其特征在于，所述接线端子包括电池组总正接线端子、电池组总负接线端子及对外总正接线端子、对外总负接线端子；
所述对外总正接线端子、所述电池组总正接线端子组成正极电气回路；
所述对外总负接线端子、所述电池组总负接线端子组成负极电气回路；
所述直流断路器(20)接入电气回路。
3.根据权利要求2所述的储能系统高压箱，其特征在于，所述箱体(10)内还设有熔断器(80)；
所述熔断器(80)接入所述正极电气回路，用于为储能系统短路过电流以及作为后备保护。
4.根据权利要求2所述的储能系统高压箱，其特征在于，所述接触器包括主正接触器(30)和主负接触器(40)；
所述主正接触器(30)接入所述正极电气回路，将所述主正接触器(30)的接通或断开状态上传至所述电池管理单元(130)；
所述主负接触器(40)接入所述负极电气回路，将所述主负接触器(40)的接通或断开状态上传至所述电池管理单元(130)。
5.根据权利要求2所述的储能系统高压箱，其特征在于，所述直流电流传感器(70)接入所述负极电气回路。
6.根据权利要求4所述的储能系统高压箱，其特征在于，
所述主正接触器(30)并联有保护回路；
所述保护回路包括预充电阻(60)和预充接触器(50)。
7.根据权利要求2所述的储能系统高压箱，其特征在于，所述箱体(10)内还设有主正母排组件(90)和主负母排组件(100)；
所述主正母排组件(90)连接所述正极电气回路；
所述主负母排组件(100)连接所述负极电气回路。
8.根据权利要求1所述的储能系统高压箱，其特征在于，所述箱体(10)内还设有电源模块，为本地电池组散热风机和所述电池管理单元(130)独立供电；
所述电源模块包括第一电源模块(110)和第二电源模块(120)。
9.根据权利要求1所述的储能系统高压箱，其特征在于，
所述箱体(10)还包括底板、侧板、盖板和后面板；
所述侧板上设置有散热孔。
10.根据权利要求1所述的储能系统高压箱，其特征在于，
所述箱体(10)的面板上还设有信号接口、指示灯、绝缘检测接口和电池管理单元通讯接口。
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Address after: Third floor, R & D building, Xuji new energy industrial park, north of the east section of Yongxing East Road, urban-rural integration demonstration zone, Xuchang City, Henan Province

Applicant after: Xuchangxu Relay Energy Storage Technology Co.,Ltd.

Applicant after: XJ Group Corp.

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Applicant before: Xuchangxu Relay Energy Storage Technology Co.,Ltd.

Applicant before: XJ Group Corp.

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