CN211578916U - 一种钛酸锂电池储能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种钛酸锂电池储能系统，包括相互串联的第一电池箱A、第二电池箱B和高压箱C；第一电池箱A内，包括由多个钛酸锂电池单元模块组成的第一钛酸锂电池组；第二电池箱B内，包括由多个钛酸锂电池单元模块组成的第二钛酸锂电池组；第一钛酸锂电池组和第二钛酸锂电池组串联在一起；高压箱C内包括BMS主控单元和钛酸锂电池充电机；本实用新型公开的钛酸锂电池储能系统，可以方便、可靠地安装，能够快速替换原有的普通锂离子电池系统或铅酸电池系统，显著降低系统的整体制造成本和维护成本，与普通锂离子电池系统和铅酸电池系统相比，具有更好的低温工作效率、重量轻、免维护、寿命长等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及钛酸锂电池技术领域，特别是涉及一种钛酸锂电池储能系统。
背景技术
钛酸锂电池是一种新型的电荷储备元件，具有容量大、支持大倍率充放电、循环寿命长、低温特性好和环保无污染等优点，因此，钛酸锂电池在新能源、交通运输、工业、军事等领域有着广阔的应用前景。
目前，应用于大功率储能系统，主要采用普通锂离子电池系统或铅酸电池系统。由于普通锂离子电池无法达到较大的充放电倍率，为了满足系统的功率要求，多数情况下，都要采用大量的普通锂离子电池单体进行串并联组成系统。虽然通过这种方式满足了功率要求，但是，系统的重量和体积都显著增加，并且原材料的成本较高，显著增加了系统的制造成本。
而铅酸电池虽然成本较低，但是铅酸电池无法满足在低温下的大功率使用，并且需要经常进行人工维护，维护成本较高。
因此，目前迫切需要开发出一种技术，解决以上技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种钛酸锂电池储能系统。
为此，本实用新型提供了一种钛酸锂电池储能系统，包括相互串联的第一电池箱A、第二电池箱B和高压箱C；
第一电池箱A内，包括由多个钛酸锂电池单元模块组成的第一钛酸锂电池组；
第二电池箱B内，包括由多个钛酸锂电池单元模块组成的第二钛酸锂电池组；
第一钛酸锂电池组和第二钛酸锂电池组串联在一起；
第一钛酸锂电池组的串联负极和第二钛酸锂电池组的串联正极直接连接；
第一钛酸锂电池组的串联正极与高压箱C上的输入正极端相连接，第二钛酸锂电池组的串联负极与高压箱C上的输入负极端相连接；
高压箱C内包括BMS主控单元和钛酸锂电池充电机；
BMS主控单元，通过充电CAN总线，与钛酸锂电池充电机进行信息交互；
BMS主控单元，通过内部CAN总线，与第一电池箱A内的第一BMS从控单元和第二电池箱B内的第二BMS从控单元进行信息交互；
BMS主控单元，通过以太网，与位于外部的客户端上位机进行信息交互。
其中，第一BMS从控单元，与第一钛酸锂电池组相连接，用于控制第一电池箱A的充放电回路的通断，以及采集第一电池箱A内的钛酸锂电池单体电压和钛酸锂电池单元模块的温度信息，并通过内部的CAN总线上传给高压箱C内的BMS主控单元，以及接收BMS主控单元发送的指令；
第二BMS从控单元，与第二钛酸锂电池组相连接，用于控制第二电池箱B的充放电回路的通断，以及采集第二电池箱B内的钛酸锂电池单体电压和钛酸锂电池单元模块的温度信息，并通过内部的CAN总线上传给高压箱C内的BMS主控单元，以及接收BMS主控单元发送的指令。
其中，第一电池箱A、第二电池箱B和高压箱C内，分别安装有液冷板；
液冷板，与第一钛酸锂电池组和第二钛酸锂电池组以及钛酸锂电池充电机的壳体外表面相接触，用于对第一钛酸锂电池组和第二钛酸锂电池组以及钛酸锂电池充电机进行降温。
其中，高压箱C内，还安装有高压监测与控制组件；
高压箱C上的输入正极端和输入负极端，通过高压监测与控制组件，与钛酸锂电池充电机的充电正极端和充电负极端相连接；
钛酸锂电池充电机，与外部的交流电源相连接；
高压监测与控制组件，还连接高压箱C上的放电正极端和放电负极端，用于对外部设备进行放电，供给电能。
由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种钛酸锂电池储能系统，其可以方便、可靠地安装，能够快速替换原有的普通锂离子电池系统或铅酸电池系统，显著降低系统的整体制造成本和维护成本，与普通锂离子电池系统和铅酸电池系统相比，具有更好的低温工作效率、重量轻、免维护、寿命长等优点，具有重大的生产实践意义。
此外，对于本实用新型提供的钛酸锂电池储能系统，其可以通过以太网通信给客户端提供系统状态信息，方便客户端远程根据状态信息来判定钛酸锂电池系统是否正常运行。从而进一步为系统的维护与更换，提供了便利，方便了现场维护。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种钛酸锂电池储能系统的连接结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
参见图1，本实用新型提供了一种钛酸锂电池储能系统，包括相互串联的第一电池箱A、第二电池箱B和高压箱C；
高压箱C内置钛酸锂电池充电机(具体为小型充电机)；
第一电池箱A内，包括由多个钛酸锂电池单元模块(每个模块包括多个串联在一起的钛酸锂电池单体)组成的第一钛酸锂电池组(即钛酸锂电池组1)；
第二电池箱B内，包括由多个钛酸锂电池单元模块组成的第二钛酸锂电池组(即钛酸锂电池组2)；
第一钛酸锂电池组和第二钛酸锂电池组串联在一起；
第一钛酸锂电池组的串联负极和第二钛酸锂电池组的串联正极直接连接；
第一钛酸锂电池组的串联正极与高压箱C上的输入正极端相连接，第二钛酸锂电池组的串联负极与高压箱C上的输入负极端相连接。
在本实用新型中，具体实现上，第一电池箱A内，安装有第一BMS(电池管理系统)从控单元(即LMU1)，与第一钛酸锂电池组相连接，用于控制第一电池箱A的充放电回路的通断，以及采集第一电池箱A内的钛酸锂电池单体电压和钛酸锂电池单元模块的温度信息，并通过内部的CAN总线上传给高压箱C内的BMS主控单元，以及接收BMS主控单元发送的指令；
第二电池箱B内，安装有第二BMS(电池管理系统)从控单元(即LMU2)，与第二钛酸锂电池组相连接，用于控制第二电池箱B的充放电回路的通断，以及采集第二电池箱B内的钛酸锂电池单体电压和钛酸锂电池单元模块的温度信息，并通过内部的CAN总线上传给高压箱C内的BMS主控单元，以及接收BMS主控单元发送的指令。
在本实用新型中，具体实现上，高压箱C内包括BMS主控单元(即BMU)和钛酸锂电池充电机；
BMS主控单元，通过充电CAN总线，与钛酸锂电池充电机进行信息交互；
BMS主控单元，通过内部CAN总线，与第一电池箱A内的第一BMS(电池管理系统)从控单元(即LMU1)和第二电池箱B内的第二BMS(电池管理系统)从控单元(即LMU2)进行信息交互；
BMS主控单元，通过以太网，与位于外部的客户端上位机进行信息交互。
需要说明的是，在本实用新型中，BMS主控单元，用于控制充电和放电回路的通断。BMS主控单元与充电机之间通过CAN进行通信。充电机在BMS主控单元的控制下，根据钛酸锂电池的特点，对电池系统按照恒流/恒压模式进行充电，直至充满电。位于外部的客户端上位机通过以太网与BMS主控单元进行信息交互，BMS主控单元根据上位机的指令，来控制整个系统的充放电，并将系统的实时状态信息上传给客户端上位机。
在本实用新型中，具体实现上，钛酸锂电池储能系统内，安装有液冷板，具体为第一电池箱A、第二电池箱B和高压箱C内，分别安装有液冷板；
液冷板，与第一钛酸锂电池组和第二钛酸锂电池组以及钛酸锂电池充电机的壳体外表面相接触，用于对第一钛酸锂电池组和第二钛酸锂电池组以及钛酸锂电池充电机进行降温，作为热交换装置使用。
需要说明的是，液冷板，通过液冷管道，与现有的液冷泵等结构，组成现有公知的电池液冷系统。第一电池箱A和第二电池箱B的箱体上，预留水接口，可连接外部的热管理系统(如电池液冷系统)，从而用来为电池单元模块与充电机降温，使系统在最佳温度范围内工作。
在本实用新型中，具体实现上，高压箱C内，还安装有高压监测与控制组件(即高低压控制器件，例如继电器)；
需要说明的是，高压监测与控制组件，与BMS主控单元(即BMU)相连接；
高压箱C上的输入正极端和输入负极端，通过高压监测与控制组件，与钛酸锂电池充电机的充电正极端和充电负极端相连接；
钛酸锂电池充电机，与外部的交流电源(例如AC220V)相连接；
高压监测与控制组件，还连接高压箱C上的放电正极端和放电负极端，用于对外部设备进行放电，供给电能。
需要说明的，对于本实用新型，具体实现上，高压监测与控制组件，可以包含主正继电器、主负继电器、充电继电器、预充继电器、预充电阻、霍尔传感器和熔断器。其中，主负继电器控制总负端的通断；主正继电器控制放电回路的通断；充电继电器控制充电回路的通断；预充继电器控制预充回路(包含预充电组)的通断；霍尔传感器用于测量充电和放电的电流值；熔断器用于对充放电回路，起到过流保护或短路保护的作用。
需要说明的是，在本实用新型中，高压箱C包括BMS主控单元、充电机、高低压控制器件、电气接口及通讯接口等。
需要说明的是，具体实现上，对于本实用新型提供的钛酸锂电池储能系统，其工作电压范围为180V～330V，工作温度范围-40℃～60℃，主要应用于提供短时大功率动力源领域。
为了更加清楚地理解本实用新型的技术方案，下面说明本实用新型的工作原理。
1、上下电。当系统上电时，BMS主控单元开始工作，系统进行自检，并与客户端进行信息交互；当系统下电时，BMS主控单元停止工作，系统主回路切断。
2、充电回路。当外部交流电源AC220V接通输入时，BMS主控单元根据客户端下发的充电指令来控制电池系统充电回路的通断。
3、放电回路。BMS钛酸锂电池根据客户端上位机下发的放电指令，来控制电池系统放电回路的通断。系统放电时，先闭合预充回路，待系统平稳后，再闭合放电回路并断开预充回路。
4、充放电回路隔离设计。放电期间，充电回路断开；充电期间，放电回路断开。充放电模式的切换，由客户端上位机通过以太网发送指令到BMS主控单元来实现。
5、系统通信。BMS主控单元通过内部CAN，与电池箱的BMS从控单元进行信息交互，通过充电CAN与充电机进行信息交互，通过以太网与客户端上位机进行信息交互。BMS主控单元根据放电指令，来控制系统放电，根据充电指令来控制钛酸锂电池充电机进行充电。钛酸锂电池充电机在BMS主控单元的控制下，根据钛酸锂电池的特点，对钛酸锂电池系统按照恒流/恒压模式进行充电，直至充满电。
与现有技术相比，本实用新型提供的一种钛酸锂电池储能系统，其具有以下的有益效果：
1、钛酸锂电池系统与普通锂离子电池系统相比，具有更大的充放电倍率。在相同功率要求下钛酸锂电池系统体积小、成本低。
2、钛酸锂电池系统与铅酸电池系统相比，在相同系统下钛酸锂电池系统重量轻、体积小、寿命长、免维护、低温特性好等。
综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种钛酸锂电池储能系统，其可以方便、可靠地安装，能够快速替换原有的普通锂离子电池系统或铅酸电池系统，显著降低系统的整体制造成本和维护成本，与普通锂离子电池系统和铅酸电池系统相比，具有更好的低温工作效率、重量轻、免维护、寿命长等优点，具有重大的生产实践意义。
此外，对于本实用新型提供的钛酸锂电池储能系统，其可以通过以太网通信给客户端提供系统状态信息，方便客户端远程根据状态信息来判定钛酸锂电池系统是否正常运行。从而进一步为系统的维护与更换，提供了便利，方便了现场维护。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种钛酸锂电池储能系统，其特征在于，包括相互串联的第一电池箱、第二电池箱和高压箱；
第一电池箱内，包括由多个钛酸锂电池单元模块组成的第一钛酸锂电池组；
第二电池箱内，包括由多个钛酸锂电池单元模块组成的第二钛酸锂电池组；
第一钛酸锂电池组和第二钛酸锂电池组串联在一起；
第一钛酸锂电池组的串联负极和第二钛酸锂电池组的串联正极直接连接；
第一钛酸锂电池组的串联正极与高压箱上的输入正极端相连接，第二钛酸锂电池组的串联负极与高压箱上的输入负极端相连接；
高压箱内包括BMS主控单元和钛酸锂电池充电机；
BMS主控单元，通过充电CAN总线，与钛酸锂电池充电机进行信息交互；
BMS主控单元，通过内部CAN总线，与第一电池箱内的第一BMS从控单元和第二电池箱内的第二BMS从控单元进行信息交互；
BMS主控单元，通过以太网，与位于外部的客户端上位机进行信息交互。
2.如权利要求1所述的钛酸锂电池储能系统，其特征在于，第一BMS从控单元，与第一钛酸锂电池组相连接，用于控制第一电池箱的充放电回路的通断，以及采集第一电池箱内的钛酸锂电池单体电压和钛酸锂电池单元模块的温度信息，并通过内部的CAN总线上传给高压箱内的BMS主控单元，以及接收BMS主控单元发送的指令；
第二BMS从控单元，与第二钛酸锂电池组相连接，用于控制第二电池箱的充放电回路的通断，以及采集第二电池箱内的钛酸锂电池单体电压和钛酸锂电池单元模块的温度信息，并通过内部的CAN总线上传给高压箱内的BMS主控单元，以及接收BMS主控单元发送的指令。
3.如权利要求1所述的钛酸锂电池储能系统，其特征在于，第一电池箱、第二电池箱和高压箱内，分别安装有液冷板；
液冷板，与第一钛酸锂电池组和第二钛酸锂电池组以及钛酸锂电池充电机的壳体外表面相接触，用于对第一钛酸锂电池组和第二钛酸锂电池组以及钛酸锂电池充电机进行降温。
4.如权利要求1至3中任一项所述的钛酸锂电池储能系统，其特征在于，高压箱内，还安装有高压监测与控制组件；
高压箱上的输入正极端和输入负极端，通过高压监测与控制组件，与钛酸锂电池充电机的充电正极端和充电负极端相连接；
钛酸锂电池充电机，与外部的交流电源相连接；
高压监测与控制组件，还连接高压箱上的放电正极端和放电负极端，用于对外部设备进行放电，供给电能。
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