CN212499943U - 一种共母线多功能移动储能车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种共母线多功能移动储能车，属于供电设备领域，一种共母线多功能移动储能车，包括车体和储能组件，储能组件设置在车体上，储能组件包括电池组件、汇流柜、储能变流器、配电柜、车载充电桩、控制系统、以及辅电系统，电池组件与汇流柜电连接，汇流柜与储能变流器电连接，储能变流器与配电柜电连接，配电柜电连接有多个车载充电桩，辅电系统与配电柜电连接，控制系统分别与电池组件、汇流柜、储能变流器、配电柜、车载充电桩、以及辅电系统连接，电池组件由多簇电池组共母线并联而成。本实用新型的共母线多功能移动储能车，多簇电池组共母线并联设置，装电量多，适用更多应用场景。

Description

一种共母线多功能移动储能车

技术领域

本实用新型属于供电设备领域，尤其涉及一种共母线多功能移动储能车。

背景技术

当前的电化学储能受制于储能电池的成本居高不下，严重限制了电化学储能的推广应用。以电池作为储能介质的移动应急电源由于成本远高于柴油发电，也难以得到用户的认可。随着电动车的普及，针对电动车的道路应急救援车开始受到业界的青睐。电化学储能相比于柴油发电具有绿色无污染、低噪音的特点，适配上相应的交直流逆变器，可以实现交流或者直流输出。

专利号为CN207719855U的中国专利，公开了一种充储一体化移动补电车系统，用于电连接电网、交流负载、直流负载，所述充储一体化移动补电车系统包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、储能部件、车载储能双向变流器、DC/DC转换电路，所述储能部件通过所述第四开关与所述DC/DC转换电路电连接，所述DC/DC转换电路与所述直流负载电连接，所述储能部件还通过所述第三开关与所述车载储能双向变流器的直流侧电连接，所述车载储能双向变流器的交流侧通过所述第一开关与所述电网连接，所述车载储能双向变流设备的交流测还通过所述第二开关与所述交流负载连接。本实用新型提供的充储一体化移动补电车系统，既可以对外提供直流电，又可以对外提供交流电，可以方便的实现移动补电车的多种输出，满足市场多种需求。

上述专利为单簇电池的电气结构，难以实现多簇电池并联，系统的装电量少；单簇电池独立运行的辅电取电策略复杂；并且现有的储能车功能单一，容易导致储能车闲置，应用场景适用范围窄，难以实现对大型电动工程车辆的充电工作、难以适用于用电负荷、用电时长高的应用场景等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种共母线多功能移动储能车，多簇电池组共母线并联设置，装电量多，适用更多应用场景。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供的一种共母线多功能移动储能车，包括车体和储能组件，储能组件设置在车体上，储能组件包括电池组件、汇流柜、储能变流器、配电柜、车载充电桩、控制系统、以及辅电系统，电池组件与汇流柜电连接，汇流柜与储能变流器电连接，储能变流器与配电柜电连接，配电柜电连接有多个车载充电桩，辅电系统与配电柜电连接，控制系统分别与电池组件、汇流柜、储能变流器、配电柜、车载充电桩、以及辅电系统连接，电池组件由多簇电池组共母线并联而成。

优选地，每簇电池组均为多个电池箱串联而成，每个电池箱均为多个单体电池通过串并联的方式组成，每个电池箱均配置有用于采集单体电池的数据的第一电池管理系统，每簇电池组均配置有用于收集处理该簇电池组的所有第一电池管理系统采集的数据的第二电池管理系统，电池组件配置有用于对第一电池管理系统和第二电池管理系统上传的实时数据进行处理和存储的第三电池管理系统。

优选地，每簇电池组均设置有直流充电接口，汇流柜、配电柜、以及每簇电池组均配置有接触器和断路器。

优选地，储能变流器为隔离型双向变流器。

优选地，车载充电桩内置有AC/DC模块。

优选地，配电柜还包括对外的三相四线接口、380V辅电开关柜、220V辅电开关柜、以及计量电表，计量电表设置在三相四线接口回路上，380V辅电开关柜和220V辅电开关柜均与辅电系统电连接。

优选地，控制系统包括能量管理系统、温控系统、消防系统、视频监控系统、测控系统、以及总电池管理系统，总电池管理系统包括第一电池管理系统、第二电池管理系统、以及第三电池管理系统，储能变流器、第三电池管理系统、车载充电桩、温控系统、消防系统、视频监控系统、以及测控系统均与能量管理系统通讯连接。

优选地，还包括照明系统，辅电系统为照明系统供电。

优选地，温控系统包括空调和电池组件的散热风扇，具体的，为电池箱的散热风扇。

优选地，辅电系统包括380V供电回路、220V供电回路、不间断电源、光伏组件、24V直流电源模块，380V辅电开关柜通过380V供电回路为空调供电，220V辅电开关柜通过220V供电回路为能量管理系统、消防系统、视频监控系统、照明系统、24V直流电源模块、不间断电源、以及测控系统供电，不间断电源和光伏组件分别通过220V供电回路为能量管理系统、消防系统、视频监控系统、照明系统、24V直流电源模块、以及测控系统供电，24V直流电源模块为总电池管理系统、车载充电桩的控制模块、以及散热风扇供电。

优选地，通讯方式为4G、5G、WIFI、蓝牙、RS485、CAN、以太网或干接点通讯。

优选地，移动储能车为集装箱式结构。

优选地，单体电池为三元材料电池、锰酸锂电池、钴酸锂电池或磷酸铁锂电池中的一种。

本实用新型的有益效果为：

1、采用多簇电池组共母线并联，可显著提升系统装电量，适用于更多的应用场景。

2、多簇电池组共母线并联而成的电池组件显著提升电池一致性，避免因不同簇电池组使用频率不同导致电池系统一致性差异大；可有效解决单簇电池组独立运行的复杂辅电取电策略。

3、可根据装电量以及应用场景需求，灵活调整并联的电池组数量、车载充电桩数量。

4、通过EMS全面管控系统各个设备，智能化程度高，提升系统的安全可靠性。

5、通过使用者的简单操作即可实现在各种使用场景切换相应的工作模式，使用方便。

6、通过集装箱式车体和储能组件的结合，解决建筑施工现场工程车、物流车、清洁车等工作现场充电难的问题，提供可移动的大容量、大功率储能组件可同时为多台车辆提供就地补电服务。

7、采用谷价充电，节约运维成本。

8、可移动的储能组件，解决配电不完善地区、景区、高速盲点等地区充电难的问题，可有效缓解充电车辆续航焦虑，利于新能源汽车推广，同时减少充电桩大面积铺设，闲置带来的资源浪费问题。

9、根据集装箱的尺寸，装电量可达2MWh以上，可作为中大型应急移动电源，在无电力服务的救灾、露天演唱会等特殊场景下提供紧急补电服务和临时电力支撑。

10、储能组件由拖挂车头调度，摆脱场地限制，解决地面过度铺设充电桩占地及运维成本问题，移动储能车电随车走，灵活高效，节省土地和基建费用。

附图说明

图1是本实用新型实施例的电气结构示意图。

图2是本实用新型实施例的通讯连接示意图。

图3是本实用新型实施例的辅电系统的电气结构示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本实施例中提供的一种共母线多功能移动储能车，为集装箱式结构，包括车体和储能组件，储能组件设置在车体上，储能组件包括电池组件、汇流柜、储能变流器(PCS)、配电柜、车载充电桩、控制系统、以及辅电系统，电池组件与汇流柜电连接，汇流柜与储能变流器电连接，储能变流器与配电柜电连接，配电柜电连接有多个车载充电桩，辅电系统与配电柜电连接，控制系统分别与电池组件、汇流柜、储能变流器、配电柜、车载充电桩、以及辅电系统连接，电池组件由多簇电池组共母线并联而成。其中，车载充电桩内置有AC/DC模块、4G通讯模块、交流断路器、直流断路器、控制模块、充电枪等，系统通过充电枪对外部车辆进行充电。多簇电池组共母线并联方案可显著提升系统装电量，适用于更多的应用场景；多簇并联方案可显著提升电池一致性，避免因不同簇电池组使用频率不同导致电池系统一致性差异大；多簇并联方案可有效解决单簇电池组独立运行的复杂辅电取电策略。可根据装电量以及应用场景需求，灵活调整并联的电池组数量、车载充电桩数量。PCS的设置可对市网放电，可作为小型电站，削峰填谷，提供电力辅助服务缓解局部地区高峰期用电紧张问题，为电网缩减扩容改造成本。

进一步的，每簇电池组均为多个电池箱串联而成，每个电池箱均为多个单体电池通过串并联的方式组成。

其中，每个电池箱均配置有一个用于采集单体电池的数据的第一电池管理系统(第一BMS)。具体的，采集单体电池的电压、温度等数据，并配置有均衡回路。

每簇电池组均配置有一个用于收集处理该簇电池组的所有第一电池管理系统采集的数据的第二电池管理系统(第二BMS)。具体的，采集总电压和电流，对电池组出现的异常进行报警和保护，根据安全处理规则的要求对电池组进行保护，确保电池系统的安全、稳定运行；当单体电池严重过压、欠压、过流(短路)、漏电(绝缘)等异常故障情况出现时，控制整簇电池组的开断，避免单体电池被过充、过放和过流；同时根据各种信息进行综合判断，挑选出需要进行均衡维护的单体电池；该第二BMS配置有4G通讯模块，将电池组的相关数据传输至云平台。

电池组件配置有一个用于对第一电池管理系统和第二电池管理系统上传的实时数据进行处理和存储的第三电池管理系统(第三BMS)。具体的，对第一BMS及第二BMS上传的电池实时数据进行数值计算、性能分析、报警处理及记录存储，此外，可实现与储能调度监控系统等进行联动控制，根据输出功率要求及各电池组的SOC优化负荷控制策略，保证所有电池组的总运行时间趋于一致。

进一步的，每簇电池组均设置有一个直流充电接口，地面充电桩通过该接口给电池组充电，汇流柜、配电柜、以及每簇电池组均配置有接触器和断路器，具备紧急切断的功能。

进一步的，储能变流器为隔离型双向变流器，具备并离网切换功能。其中，PCS内置有AC/DC变流模块、变压器、直流断路器、交流断路器等。该隔离型PCS配置的变压器为隔离变压器，输出电压为400V。

进一步的，配电柜还包括对外的三相四线接口、380V辅电开关柜、220V辅电开关柜、以及计量电表，三相四线接口可根据需求连接至电网或者相关负荷；计量电表设置在三相四线接口回路上，用于计量市网取电电量及费用；380V辅电开关柜和220V辅电开关柜均与辅电系统电连接。

如图2所示，图中虚线为干接点通讯，实线为RS485/CAN/以太网通讯。控制系统包括能量管理系统(EMS)、温控系统、消防系统、视频监控系统、测控系统、总电池管理系统。总电池管理系统包括第一电池管理系统、第二电池管理系统、以及第三电池管理系统。储能变流器、电池管理系统、车载充电桩、温控系统、消防系统、视频监控系统、以及测控系统均与能量管理系统通讯连接，EMS全面管控系统各个设备，智能化程度高，提升系统的安全可靠性。能量管理系统具有智能化的人机互动界面。

如图3所示，辅电系统包括380V供电回路、220V供电回路、不间断电源(UPS)、光伏组件、24V直流电源模块，辅电系统为能量管理系统、温控系统、消防系统、视频监控系统、照明系统、总电池管理系统、以及测控系统供电。其中，温控系统包括空调和电池组件的散热风扇，空调优选380V交流供电；散热风扇、车载充电桩的控制模块以及总电池管理系统优选24V直流供电；消防系统、照明系统、视频监控系统、测控系统、UPS等优选220V交流供电。

具体的，EMS与PCS通讯方式为以太网通讯。

EMS与第三BMS的通讯方式为CAN通讯。

EMS与消防系统通讯方式为RS485通讯。

EMS与视频监控系统通讯方式为以太网通讯。

EMS与车载充电桩通讯方式为以太网通讯。

EMS与电能表通讯方式为RS485通讯。

EMS与空调通讯方式为RS485通讯。

EMS与测控系统通讯方式为以太网通讯。

测控系统与门的行程开关、配电柜和汇流柜通讯方式为干接点通讯。门行程开关的主要作用为监控门的开关时间节点，便于防盗、人为的恶意操作的监控溯源。

消防系统内的烟感、温感的通讯方式为干接点通讯。

进一步的，辅电系统从配电柜的380V辅电开关柜接出空调供电回路；从220V辅电开关柜接出能量管理系统、消防系统、视频监控系统、照明系统、24V直流电源模块、UPS、以及测控系统供电回路。24V直流电源模块为总电池管理系统、车载充电桩控制模块、电池箱散热风扇供电。其中，220V供电回路包含光伏组件供电回路，太阳能光伏板设置在车体顶部，可利用清洁能源发电。优先使用光伏组件供电，当光伏组件供电不足时，优先使用电池组件或者市网供电，当电池组件回路以及市网回路断开时，使用UPS供电。

进一步的，通讯方式为4G、5G、WIFI、蓝牙、RS485、CAN、以太网或干接点通讯。

进一步的，单体电池为三元材料电池、锰酸锂电池、钴酸锂电池或磷酸铁锂电池中的一种，优选磷酸铁锂电池。

本实用新型的共母线多功能移动储能车的控制策略如下：

根据应用场景选择工作模式。根据应用场景，本实用新型具备直流充电、交流充电、直流放电、交流放电、应急电源、低损直流放电6大功能。

能量管理系统采集并存储温控系统的运行状态及相关参数，控制温控系统启停，避免电池过放。

能量管理系统采集并存储消防系统的运行状态及相关参数，在接收到消防系统的火灾信号时，停止并切断储能组件的所有非消防设备。

能量管理系统采集并存储视频监控系统的数据。

能量管理系统采集并存储测控系统的运行状态及相关参数，根据用电场景，断开或闭合相关回路的接触器；存储门的开关记录。

能量管理系统采集车载充电桩以及电能表的相关参数，并计算系统效率和服务费用。

进一步的，应用场景包括直流充电、交流充电、直流放电、交流放电、应急电源、以及低损直流放电。

当处于直流充电工作模式时：地面充电桩通过直流充电接口给电池组充电，该模式可在无法进行交流充电的场景下应急使用。直流充电工作模式的实现方法：使用者选择进入直流充电工作模式，能量管理系统通过测控系统控制汇流柜内相关接触器断开，地面充电桩的充电枪与电池组的直流充电接口连接，地面充电桩与第二电池管理系统通讯，第二电池管理系统控制电池组内相关接触器闭合，第二电池管理系统将与地面充电桩通讯连接的信号以及接触器状态信号上传至第三电池管理系统，第三电池管理系统将该信号传输至能量管理系统，能量管理系统接收该信号后，判断系统具备充电条件，并提示使用者，使用者在地面充电桩刷卡为电池组充电。刷卡只是其中一种付费方式，也可采用APP扫描等其它方式付费，本实用新型不作限定。

当处于交流充电工作模式时：电网通过三相四线接口与配电柜相连，给电池组充电，该模式可大幅降低充电成本。交流充电工作模式的实现方法：使用者选择进入交流充电工作模式，使用者将配电柜的三相四线接口连接至电网，能量管理系统通过测控系统控制汇流柜所有接触器闭合、配电柜内除连接至车载充电桩以外的所有接触器闭合，命令储能变流器进入待机状态，能量管理系统判断接触器开关状态以及储能变流器状态，确认系统具备充电条件，提示使用者，闭合电网侧开关，储能变流器检测到交流侧带电压后，根据第三电池管理系统上传的信息对电池组进行充电。

当处于直流放电工作模式时：电池组通过车载充电桩给充电车辆充电，该模式可用于救援行车途中没电的电动车辆；可用于缺少充电桩的应用场景。直流放电工作模式的实现方法：使用者选择进入直流放电工作模式，使用者将车载充电枪连接至充电车辆，能量管理系统通过测控系统控制汇流柜所有接触器闭合、配电柜内除连接电网以外的所有接触器闭合，命令储能变流器、车载充电桩进入待机状态，能量管理系统判断接触器开关状态以及储能变流器、车载充电桩状态，确认系统具备放电条件，提示使用者，刷卡充电，车辆与车载充电桩交互通讯，车载充电桩将车辆充电需求上报储能变流器，储能变流器启动放电，为充电车辆充电。

当处于交流放电工作模式时：电池组通过配电柜的三相四线接口给电网放电，该模式可用于用户侧削峰填谷，平抑最大需量等应用场景。交流放电工作模式的实现方法：使用者选择进入交流放电工作模式，使用者将配电柜的三相四线接口连接至电网，能量管理系统通过测控系统控制汇流柜所有接触器闭合、配电柜内除连接至车载充电桩以外的所有接触器闭合，命令储能变流器进入待机状态，能量管理系统判断接触器开关状态以及储能变流器状态，确认系统具备放电条件，提示使用者，闭合电网侧开关，储能变流器检测到交流侧带电压后，根据能量管理系统设定的充放电功率曲线，对电网进行放电。

当处于应急电源工作模式时：电池组通过配电柜的三相四线接口给负载放电，该模式可用于重要负载紧急断电救援、大型露天演唱会供电等应用场景。应急电源工作模式的实现方法：使用者选择进入应急电源工作模式，使用者将配电柜的三相四线接口连接至负载，能量管理系统通过测控系统控制汇流柜所有接触器闭合、配电柜内除连接至车载充电桩以外的所有接触器闭合，命令储能变流器进入待机状态，能量管理系统判断接触器开关状态以及储能变流器状态，确认系统具备放电条件，使储能变流器进入离网模式，在交流侧建立电压，并提示使用者，使用者依次启动负载，根据接入的负荷大小给负载放电。

当处于低损直流放电工作模式时：电网通过车载充电桩给充电车辆充电，该模式下，系统无电池损耗、PCS损耗，提升了系统效率。低损直流放电工作模式的实现方法：使用者选择进入低损直流放电工作模式，使用者将配电柜的三相四线接口连接至电网，将车载充电枪连接至充电车辆，能量管理系统通过测控系统控制配电柜内除连接至储能变流器以外的所有接触器闭合，车载充电桩进入待机状态，能量管理系统判断接触器开关状态以及车载充电桩状态，确认系统具备放电条件，提示使用者，使用者闭合电网侧开关，刷卡为充电车辆充电。

当电池组件处于非低电压时，辅电系统的接触器始终处于闭合状态。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种共母线多功能移动储能车，包括车体和储能组件，所述储能组件设置在所述车体上，其特征在于：

所述储能组件包括电池组件、汇流柜、储能变流器、配电柜、车载充电桩、控制系统、以及辅电系统；

所述电池组件与所述汇流柜电连接；

所述汇流柜与所述储能变流器电连接；

所述储能变流器与所述配电柜电连接；

所述配电柜电连接有多个车载充电桩；

所述辅电系统与所述配电柜电连接；

所述控制系统分别与所述电池组件、汇流柜、储能变流器、配电柜、车载充电桩、以及辅电系统连接；

所述电池组件由多簇电池组共母线并联而成。

2.根据权利要求1所述的共母线多功能移动储能车，其特征在于：

每簇所述电池组均为多个电池箱串联而成；

每个电池箱均为多个单体电池通过串并联的方式组成；

每个电池箱均配置有用于采集单体电池的数据的第一电池管理系统；

每簇所述电池组均配置有用于收集处理该簇电池组的所有所述第一电池管理系统采集的数据的第二电池管理系统；

所述电池组件配置有用于对所述第一电池管理系统和第二电池管理系统上传的实时数据进行处理和存储的第三电池管理系统。

3.根据权利要求2所述的共母线多功能移动储能车，其特征在于：

每簇所述电池组均设置有直流充电接口；

所述汇流柜、配电柜、以及每簇电池组均配置有接触器和断路器。

4.根据权利要求1所述的共母线多功能移动储能车，其特征在于：

所述储能变流器为隔离型双向变流器。

5.根据权利要求1所述的共母线多功能移动储能车，其特征在于：

所述车载充电桩内置有AC/DC模块。

6.根据权利要求3所述的共母线多功能移动储能车，其特征在于：

所述配电柜还包括对外的三相四线接口、380V辅电开关柜、220V辅电开关柜、以及计量电表；

所述计量电表设置在三相四线接口回路上；

所述380V辅电开关柜和220V辅电开关柜均与所述辅电系统电连接。

7.根据权利要求6所述的共母线多功能移动储能车，其特征在于：

所述控制系统包括能量管理系统、温控系统、消防系统、视频监控系统、测控系统、以及总电池管理系统；

所述总电池管理系统包括所述第一电池管理系统、第二电池管理系统、以及第三电池管理系统；

所述储能变流器、第三电池管理系统、车载充电桩、温控系统、消防系统、视频监控系统、以及测控系统均与所述能量管理系统通讯连接；

所述温控系统包括空调和电池组件的散热风扇。

8.根据权利要求7所述的共母线多功能移动储能车，其特征在于：

所述辅电系统包括380V供电回路、220V供电回路、不间断电源、光伏组件、24V直流电源模块；

所述380V辅电开关柜通过380V供电回路为所述空调供电；

所述220V辅电开关柜通过220V供电回路为所述能量管理系统、消防系统、视频监控系统、24V直流电源模块、不间断电源、以及测控系统供电；

所述不间断电源和光伏组件分别通过220V供电回路为所述能量管理系统、消防系统、视频监控系统、24V直流电源模块、以及测控系统供电；

所述24V直流电源模块为所述总电池管理系统、车载充电桩的控制模块、以及散热风扇供电。

9.根据权利要求7所述的共母线多功能移动储能车，其特征在于：

通讯方式为4G、5G、WIFI、蓝牙、RS485、CAN、以太网或干接点通讯。

10.根据权利要求1所述的共母线多功能移动储能车，其特征在于：

所述电池组件为三元材料电池、锰酸锂电池、钴酸锂电池或磷酸铁锂电池中的一种。

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