CN209150760U - 一种锂离子储能电池组结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池的技术领域，具体涉及一种锂离子储能电池组结构，包括主控模块、n个依次串联的从控模块及机柜，其中n≥1，所述主控模块和所述从控模块均放置在所述机柜内，所述主控模块与所述从控模块电连接，所述从控模块包括多个电池组及用于管理所述电池组的电池管理装置，所述主控模块的总中线输入端连接于其中一个所述从控模块的中线输出端。本实用新型采用结构简单且便于安装与拆卸的设计，且占用空间小，同时根据负载的额定电压输出进行供电，还能通过主控模块及时了解锂离子电池组运行状态，有效地降低了维护工作量，并提高了电池组的使用寿命。

Description

一种锂离子储能电池组结构

技术领域

本实用新型属于电池的技术领域，具体涉及一种锂离子储能电池组结构。

背景技术

如今，锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型贮能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。目前的后备式锂离子电源系统主要包括安装架和电池模块，但是其安装架为水平式的，在水平架上设有若干容置空间，电池模块就是放置在这些容置空间内，当需要更换或维修这些电池模块时，就需要将某个电池模块从容置空间内抽取出来。

其中，中国专利文献公开了一种锂离子电池组系统(公开号：CN 207638351 U)，包括：控制包和多组电池组单元，控制包设置在电池机柜中，控制包包括电池模块管理单元，电池模块管理单元配置通信模块；多组电池组单元放置在多个电池机柜中，每个电池机柜放置一组电池组单元，每组电池组单元之间串接；电池组单元包括多个电池模块，电池组单元中的电池模块之间串联，每个电池模块连接一个电池保护装置。上述的方案在一定程度上能对电池组进行检查，但是这种方案至少还存在以下缺陷：第一，电池组的安装与拆卸复杂；第二，连接端口较少，电池组的扩展性较低；第三，每个电池模块连接一个电池保护装置，整个系统占用空间较大且成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种锂离子储能电池组结构，采用结构简单且便于安装与拆卸的设计，且占用空间小，同时根据负载的额定电压输出进行供电，还能通过主控模块及时了解锂离子电池组运行状态，有效地降低了维护工作量，并提高了电池组的使用寿命。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种锂离子储能电池组结构，包括主控模块、n个依次串联的从控模块及机柜，其中n≥1，所述主控模块和所述从控模块均放置在所述机柜内，所述主控模块与所述从控模块电连接，所述从控模块包括多个电池组及用于管理所述电池组的电池管理装置，所述主控模块的总中线输入端连接于其中一个所述从控模块的中线输出端。

作为本实用新型所述的一种锂离子储能电池组结构的一种改进，所述主控模块的总正极输入端连接于第个所述从控模块的正极输出端，所述主控模块的总负极输入端连接于第n个所述从控模块的负极输出端。

作为本实用新型所述的一种锂离子储能电池组结构的一种改进，所述总正极输入端、所述总负极输入端、所述正极输出端、所述负极输出端均为快速连接端口。

作为本实用新型所述的一种锂离子储能电池组结构的一种改进，n个所述从控模块之间串联通讯连接，所述主控模块与至少一个所述从控模块通讯连接。

作为本实用新型所述的一种锂离子储能电池组结构的一种改进，所述主控模块设置有预充电阻、充放电回路及控制单元，所述预充电阻与所述充放电回路并联，所述控制单元与整车控制模块电连接。

作为本实用新型所述的一种锂离子储能电池组结构的一种改进，所述电池管理装置设置有温度传感器和绝缘传感器，所述温度传感器安装在所述电池组的表面，所述绝缘传感器设置在所述电池组的两端。

作为本实用新型所述的一种锂离子储能电池组结构的一种改进，所述主控模块和所述从控模块的前面板均设置有拉手。

作为本实用新型所述的一种锂离子储能电池组结构的一种改进，所述主控模块的前面板还设置有空气开关、指示灯及通讯插座。

作为本实用新型所述的一种锂离子储能电池组结构的一种改进，所述机柜包括顶板、底板、两个侧板及后板，所述顶板、所述底板、两个所述侧板及所述后板为一体成型结构。

作为本实用新型所述的一种锂离子储能电池组结构的一种改进，所述锂离子储能电池组结构还包括汇流装置，所述汇流装置包括正极汇流排、负极汇流排及中线汇流排，正极汇流排、负极汇流排及中线汇流排分别对应连接于所述主控模块的总正极输出端、总负极输出端及总中线输出端。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型包括主控模块、n个依次串联的从控模块及机柜，所述主控模块和所述从控模块均放置在所述机柜内，所述主控模块与所述从控模块电连接，所述从控模块包括多个电池组及用于管理所述电池组的电池管理装置，所述主控模块的总中线输入端连接于其中一个所述从控模块的中线输出端。由于从控模块内部为电池组，n个从控模块之间采用串联方式进行连接，相当于将n个电池组串联，能够提高n个从控模块的总输出电压；同时，由于n个从控模块串联，其总输出电压是固定的，无法根据负载的额定电压进行调整，需要断开部分从控模块，且无法同时对两个甚至多个负载进行供电，所以在从控模块设置有中线输出端，相当于总输出电压进行均分，如，位于中央的从控模块的中线输出端能输出总输出电压的1/2，如此类推，实现根据负载的额定电压，将总中线输入端连接到对应的从控模块，由中线输出端输出对应电压到主控模块，再由主控模块给负载供电，实现对不同额定电压的负载进行供电；主控模块和n个从控模块排列整齐放置在机柜内，便于安装与拆卸，且有利于后期进行维护；电池管理装置能实时监测锂离子电池组运行状态，有效地降低了维护工作量。本实用新型采用结构简单且便于安装与拆卸的设计，且占用空间小，同时根据负载的额定电压输出进行供电，还能通过主控模块及时了解锂离子电池组运行状态，有效地降低了维护工作量，并提高了电池组的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的主控模块的结构示意图。

图3为本实用新型的从控模块的结构示意图。

图4为本实用新型的电路示意图。

其中：1-主控模块；2-从控模块；3-机柜；4-汇流装置；11-预充电阻；12-充放电回路；13-控制单元；14-空气开关；15-指示灯；16-通讯插座；111-总正极输入端；112-总负极输入端；113-总中线输入端；121-总正极输出端；122-总负极输出端；123-总中线输出端；21-电池组；22-电池管理装置；211-正极输出端；212-负极输出端；213-中线输出端；221-温度传感器；222-绝缘传感器；31-顶板；32-底板；33-侧板；34-后板；41-正极汇流排；42-负极汇流排；43-中线汇流排；6-拉手。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，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，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1~4所示，一种锂离子储能电池组结构，包括主控模块1、n个依次串联的从控模块2及机柜3，其中n≥1，主控模块1和从控模块2均放置在机柜3内，主控模块1与从控模块2电连接，从控模块2包括多个电池组21及用于管理电池组21的电池管理装置22，主控模块1的总中线输入端113连接于其中一个从控模块2的中线输出端213。由于从控模块2内部为电池组21，n个从控模块2之间采用串联方式进行连接，相当于将n个电池组21串联，能够提高n个从控模块2的总输出电压；同时，由于n个从控模块2串联，其总输出电压是固定的，无法根据负载的额定电压进行调整，需要断开部分从控模块2，且无法同时对两个甚至多个负载进行供电，所以在从控模块2设置有中线输出端213，相当于总输出电压进行均分，如，位于中央的从控模块2的中线输出端213能输出总输出电压的1/2，如此类推，实现根据负载的额定电压，将总中线输入端113连接到对应的从控模块2，由中线输出端213输出对应电压到主控模块1，再由主控模块1给负载供电，实现对不同额定电压的负载进行供电；主控模块1和n个从控模块2排列整齐放置在机柜3内，便于安装与拆卸，且有利于后期进行维护；电池管理装置22能实时监测电池组21运行状态，有效地降低了维护工作量。

优选的，主控模块1的总正极输入端111连接于第1个从控模块2的正极输出端211，主控模块1的总负极输入端112连接于第n个从控模块2的负极输出端212。这样的接线方式，使连接线的排布更加整齐，提高美观度，同时也便于操作，降低维护难度。

优选的，总正极输入端111、总负极输入端112、正极输出端211、负极输出端212均为快速连接端口。采用快速链接端口，使得主控模块1、从控模块2的安装与拆卸方便，无需每次拆卸或安装导线，更换与维护更加简单，便于增加从控模块2，提高电池模块容量，而且安全性较高，每个从控模块2的更换与维护均可在线进行，方便操作，降低维护难度。

优选的，n个从控模块2之间串联通讯连接，主控模块1与至少一个从控模块2通讯连接。在本实施例中，主控模块1与第1个从控模块2通讯连接，然后通过将相邻从控模块2互相通讯，将数据一级一级传递出去，相比于现有技术更加快捷，成本更低，若采用主控模块1与每个从控模块2进行连接，这样传输线较多，且会增加传输线的成本，同时增加维护的难度。

优选的，主控模块1设置有预充电阻11、充放电回路12及控制单元13，预充电阻11与充放电回路12并联，控制单元13与整车控制模块电连接。在充电回路串联预充电阻11，对预充电流的大小进行限制。避免上电瞬间短路产生的较大充电电流损坏功率器件。 预充电阻11最常用（泰科HSC100系列），它与高压继电器配合在新能源电动汽车行业有广泛的应用。

优选的，电池管理装置22设置有温度传感器221和绝缘传感器222，温度传感器221安装在电池组21的表面，绝缘传感器222设置在电池组21的两端。温度传感器221用于监测电池组21表面的温度，防止电池组21由于过流、过充导致安全事故的发生；绝缘传感器222用于监测电池组21的绝缘性能，防止电池组21发生漏电，降低发生安全事故的概率。其中，温度传感器221采用温升仪MV20MV10，绝缘传感器222的型号为AIM-M100。

优选的，主控模块1和从控模块2的前面板均设置有拉手6。增加拉手6，便于从机柜3取出主控模块1或从控模块2，同时也便于运输主控模块1和从控模块2，降低损坏主控模块1或从控模块2的风险。

优选的，主控模块1的前面板还设置有空气开关14、指示灯15及通讯插座16。空气开关14，是断路器的一种，只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关，空气开关14是低压配电网络中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身，除能完成接触和分断电路外，还能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护；指示灯15用于显示主控模块1的运行状态，用户也能够直接通过指示灯15及时了解主控模块1与其他模块的连接情况；通讯插座16，便于将主控模块1与外部网络、逆变器进行通讯，提高装置的可扩展性。

优选的，机柜3包括顶板31、底板32、两个侧板33及后板34，顶板31、底板32、两个侧板33及后板34为一体成型结构。顶板31、底板32、两个侧板33及后板34采用一体成型结构，能够提高机柜3的刚性，也起到保护主控模块1和从控模块2的作用，还能降低总体生产成本。

本实用新型的工作原理是：

安装：将主控装置1和从控装置2按上下排列在机柜3内，然后将主控模块1的总正极输入端111连接于第1个从控模块2的正极输出端211，主控模块1的总负极输入端112连接于第n个从控模块2的负极输出端212，接着将n个从控模块2串联通讯连接，主控模块1与第1个从控模块2通讯连接。当需要根据负载的额定电压进行调整，将总中线输入端113连接到对应的从控模块2，由中线输出端213输出对应电压到主控模块1，再由主控模块1给负载供电，实现对不同额定电压的负载进行供电。

实施例2

与实施例1不同的是：本实施例的锂离子储能电池组结构还包括汇流装置4，汇流装置4包括正极汇流排41、负极汇流排42及中线汇流排43，正极汇流排41、负极汇流排42及中线汇流排43分别对应连接于主控模块1的总正极输出端121、总负极输出端122及总中线输出端123。增加正极汇流排41、负极汇流排42及中线汇流排43，使锂离子储能电池组结构能通过与其他锂离子储能电池组结构进行并联，不仅实现快速提高装置的容量，还能提高装置的可扩展性。

其他结构与实施例1相同，这里不再赘述。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种锂离子储能电池组结构，其特征在于：包括主控模块(1)、n个依次串联的从控模块(2)及机柜(3)，其中n≥1，所述主控模块(1)和所述从控模块(2)均放置在所述机柜(3)内，所述主控模块(1)与所述从控模块(2)电连接，所述从控模块(2)包括多个电池组(21)及用于管理所述电池组(21)的电池管理装置(22)，所述主控模块(1)的总中线输入端(113)连接于其中一个所述从控模块(2)的中线输出端(213)。

2.如权利要求1所述的一种锂离子储能电池组结构，其特征在于：所述主控模块(1)的总正极输入端(111)连接于第1个所述从控模块(2)的正极输出端(211)，所述主控模块(1)的总负极输入端(112)连接于第n个所述从控模块(2)的负极输出端(212)。

3.如权利要求2所述的一种锂离子储能电池组结构，其特征在于：所述总正极输入端(111)、所述总负极输入端(112)、所述正极输出端(211)、所述负极输出端(212)均为快速连接端口。

4.如权利要求1所述的一种锂离子储能电池组结构，其特征在于：n个所述从控模块(2)之间串联通讯连接，所述主控模块(1)与至少一个所述从控模块(2)通讯连接。

5.如权利要求1所述的一种锂离子储能电池组结构，其特征在于：所述主控模块(1)设置有预充电阻(11)、充放电回路(12)及控制单元(13)，所述预充电阻(11)与所述充放电回路(12)并联，所述控制单元(13)与整车控制模块电连接。

6.如权利要求1所述的一种锂离子储能电池组结构，其特征在于：所述电池管理装置(22)设置有温度传感器(221)和绝缘传感器(222)，所述温度传感器(221)安装在所述电池组(21)的表面，所述绝缘传感器(222)设置在所述电池组(21)的两端。

7.如权利要求1所述的一种锂离子储能电池组结构，其特征在于：所述主控模块(1)和所述从控模块(2)的前面板均设置有拉手(6)。

8.如权利要求1所述的一种锂离子储能电池组结构，其特征在于：所述主控模块(1)的前面板还设置有空气开关(14)、指示灯(15)及通讯插座(16)。

9.如权利要求1所述的一种锂离子储能电池组结构，其特征在于：所述机柜(3)包括顶板(31)、底板(32)、两个侧板(33)及后板(34)，所述顶板(31)、所述底板(32)、两个所述侧板(33)及所述后板(34)为一体成型结构。

10.如权利要求2所述的一种锂离子储能电池组结构，其特征在于：所述锂离子储能电池组结构还包括汇流装置(4)，所述汇流装置(4)包括正极汇流排(41)、负极汇流排(42)及中线汇流排(43)，正极汇流排(41)、负极汇流排(42)及中线汇流排(43)分别对应连接于所述主控模块(1)的总正极输出端(121)、总负极输出端(122)及总中线输出端(123)。