CN216819445U - 一种高压电池储能单元结构 - Google Patents

Abstract

一种高压电池储能单元结构，包括设置在框架中的PCS逆变器、高压箱和多个电池包；其中，所述框架设有多个形状及尺寸与所述PCS逆变器组件和所述电池包的尺寸相匹配的独立的容纳格，分别容纳所述PCS逆变器的组件、高压箱和电池包。本实用新型采用整体式模块化设计方式，将PCS逆变器的组件、高压箱和电池包等组件集中且独立安装在整体式框架中，一是缩短了PCS逆变器、电池包等设备之间连接母线的长度，降低了线缆成本；二是为安装在框架中每一个设备或电池包设置独立的容纳格，将PCS逆变器和高压箱设置在顶部一侧位置，提升了系统运行的安全性；三是将PCS逆变器、电池包等设备的接线端子设置在框架前部，提高了设备与电池进行电连接的便捷性和安全性。

Description

一种高压电池储能单元结构

技术领域

本实用新型属于高压电池储能技术领域，特别涉及一种高压电池储能单元结构。

背景技术

高压电池储能单元结构通常由一套PCS(Power Conversion System)逆变器和一组电池包组成。现有技术中，PCS逆变器和电池组通常采用分离设计方式，分别设置于不同的柜体或箱体中，二者通过外置较长距离的电缆实现电连接。这种结构存在以下弊端：一是柜体或箱体中的多台设备或电池包之间，没有进行有效的物理隔离，一旦某台设备或电池包工作异常，极易影响到相邻的设备或电池包；二是高压电池储能装置在工作时，电池组和PCS逆变器单元之间通常需要传输较大的电流，需要电缆或母排具有较大的载流能力，因而电缆或母排的成本会比较高；三是采用电缆或母排结构，在设备安装架设时通常需要在现场进行电缆或母排的敷设，施工效率较低；四是外置的电缆或母排具有较高的电压及电流，存在一定的安全隐患；五是电缆或母排裸露在机柜外部且距离较长，容易受到外界的电磁干扰。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型实施例提供一种高压电池储能单元结构，采用模块化结构设计，能够有效解决电池组和PCS逆变器单元分离设置存在的弊端。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种高压电池储能单元结构，包括设置在框架1中的PCS逆变器5、高压箱4和多个电池包3；其中，所述框架1设有多个形状及尺寸与所述PCS逆变器5的组件、高压箱4和所述电池包3的尺寸相匹配的独立的容纳格11，分别容纳所述PCS逆变器5的组件、高压箱4和电池包3。

在一种可能的实现方式中，所述框架1整体由多个纵梁12和设置在纵梁12上的多个横梁13组成；所述多个横梁围合形成多个“口”字型的支撑结构，所述纵梁12和横梁13围合形成多个独立的容纳格11。

在一种可能的实现方式中，所述框架1的顶部设有顶盖板9；所述框架1的背部设有后风道板8，所述后风道板8上设有用于通风换气的镂空；所述框架1的底部设有底座2，所述底座2为横向设置在所述纵梁12下方的一组绝缘梁。

在一种可能的实现方式中，所述框架1前部为开放结构，所述框架1的容纳格11内侧底部设有滑道装置，用于实现由所述容纳格11前部插入式安装所容纳的设备。

在一种可能的实现方式中，所述框架1的多个容纳格11的宽度一致；多个容纳格11整体上横向排列为1个或多个纵列，每个纵列中根据所容纳设备的高度竖向依次排列多个容纳格11。

在一种可能的实现方式中，所述PCS逆变器5的组件包括逆变箱501、电容箱502和电感箱503；所述PCS逆变器5的逆变箱501、电容箱502和电感箱503，以及所述高压箱4和多个电池包3分别独立设置在所述框架1的多个容纳格11中，且接线端子朝向所述容纳格11的前部。

在一种可能的实现方式中，当所述多个容纳格11排列为1个纵列时，所述PCS逆变器5和高压箱4设置在该纵列的顶部或底部；当所述多个容纳格11排列为多个纵列时，所述PCS逆变器5和高压箱4设置在外侧纵列的顶部或底部。

在一种可能的实现方式中，所述PCS逆变器5的逆变箱501、电容箱502和电感箱503，以及所述高压箱4和多个电池包3通过连接母排7实现电连接。

在一种可能的实现方式中，还设有熔断器箱6，所述熔断器箱6设置于独立的容纳格11中；所述熔断器箱6通过连接母排7串接在多个电池包3之间。

在一种可能的实现方式中，所述高压电池储能单元结构设置为2个纵列，所述PCS逆变器5和高压箱4设置在左侧纵列的上部。

本实用新型的优点及有益效果是：本实用新型实施例提供的一种高压电池储能单元结构，采用整体式模块化设计思路，将PCS逆变器的组件、高压箱和电池包等组件集中安装在整体式框架中，一是缩短了PCS逆变器、电池包等设备之间连接母线的长度，降低了线缆成本；二是为安装在框架中每一个设备或电池包设置独立的容纳格，并将PCS逆变器和高压箱设置在顶部一侧位置，提高了系统安装架设的便捷性，降低了系统的电磁干扰，特别是有效提升了系统运行的安全性；三是将PCS逆变器、电池包等设备的接线端子设置在框架前部，采用较短的母排进行连接，提高了设备与电池进行电连接的便捷性和安全性。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型实施例中高压电池储能单元结构的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例中高压电池储能单元结构的主视图；

图3为本实用新型实施例中高压电池储能单元结构的左视图；

图4为本实用新型实施例中高压电池储能单元结构的后视图；

图5为本实用新型实施例中高压电池储能单元结构的俯视图；

图6为本实用新型实施例中高压电池储能单元结构的仰视图。

图中：1-框架，11-容纳格，12-纵梁，13-横梁，2-底座，3-电池包，4-高压箱，5-PCS逆变器，501-PCS逆变箱，502-PCS电容箱，503-PCS电感箱，6-熔断器箱，7-连接母排，8-后风道板，9-顶盖板。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。

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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，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的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型一实施例提供的高压电池储能单元结构，采用将PCS逆变器、高压箱和多个电池包设置在一个框架中的多个独立的容纳格的方式，提高了系统的紧凑型、便捷性和安全性。

参见图1至图6所示，该高压电池储能单元结构，包括设置在框架1中的PCS逆变器5、高压箱4和多个电池包3。

其中，所述框架1设有多个形状及尺寸与所述PCS逆变器5的组件和所述电池包3的尺寸相匹配的独立的容纳格11，分别容纳所述PCS逆变器5的组件、高压箱4和电池包3。容纳格11尺寸并不要求完全相同，而是与其所容纳的设备的尺寸一致即可。优选的，所述PCS逆变器5的组件、高压箱4和电池包3均采用模块化设计，外形整体为宽度和深度一致的立方体结构(即不同立方体结构的横截面形状一致)，相同组件(例如多个电池包3)的高度相同，不同组件的高度可以相同或不同，例如电池包3和高压箱4的高度不同。采用独立的容纳格11的技术方案，一方面可以将不同组件进行隔离设置，减少组件之间的电磁干扰，当某一个组件出现故障(例如发热或漏液等)时，不会影响或损坏其他组件；另一方面可以提高系统整体的紧凑型，降低线缆或母排的使用长度及成本，也使布线施工操作更为便捷。

优选的，所述框架1整体上由多个纵梁12和设置在纵梁12上的多个横梁13组成。所述多个横梁围合形成多个“口”字型的支撑结构，该支撑结构作为容纳格底部的承重部件；同时，该支撑结构又与纵梁12连接，即所述纵梁12和横梁13围合形成多个独立的立方体形状的容纳格11。所述框架1的顶部设有顶盖板9，顶盖板9的作用是对设备的上部起到屏蔽作用，避免异物落入框架1中。所述框架1的背部设有后风道板8，所述后风道板8上设有用于通风换气的镂空。优选的，可以在框架内部或组件内部设置用于强制换气的装置，例如风扇，将设备运行时产生的热量从后风道板8的镂空处排出。所述框架1的底部设有底座2，所述底座2为横向设置在所述纵梁12下方的一组绝缘梁。绝缘梁的数量与所述纵梁12的横向排数一致。优选的，当所述框架1具有多个如下文所述的纵列结构时，所述底座2可以为多个横向的一体结构，从而加强对多个纵列结构的连接固定。由于本实用新型多用于高压储能系统，因此底座2的材质优选为绝缘材料，例如可以采用SMC(Sheet Molding Compound)绝缘梁，也可以采用高压绝缘子。通过选用不同耐压等级的绝缘底座，可以满足不同电压等级高压储能系统的需求，如6KV、10KV、35KV等不同电压等级的直挂式储能系统。

作为一种优选的实施方式，所述框架1前部为开放结构，所述框架1的容纳格11内侧底部整体或底部两侧设有滑道装置，用于实现由所述容纳格11前部插入式安装所容纳的设备。所述滑道装置可以是两条滑轨，或者两条金属支撑板等类似结构。通过设置滑道装置，可以提高组件安装架设时，将设备推入或插入容纳格11的便捷性。

如图1-6所示，所述框架1的多个容纳格11的宽度一致，多个容纳格11整体上横向排列为1个或多个纵列，每个纵列中根据所容纳设备的高度竖向依次排列多个容纳格11。在实际应用中，可根据系统配置需求(例如组件的数量、尺寸等，以及框架1的整体尺寸等)灵活设置纵列的数量和容纳格11的具体布局。

所述PCS逆变器5采用模块化设计，其组件包括独立设置的逆变箱501、电容箱502和电感箱503。采用模块化设计的优势在于便于检修、便于安装架设。所述PCS逆变器5的逆变箱501、电容箱502和电感箱503，以及所述高压箱4和多个电池包3分别独立设置在所述框架1的多个容纳格11中，且接线端子朝向所述容纳格11的前部，便于对设备的接线端子进行接线。

优选的，当所述多个容纳格11排列为1个纵列时，所述PCS逆变器5和高压箱4设置在该纵列的顶部或底部；当所述多个容纳格11排列为多个纵列时，所述PCS逆变器5和高压箱4设置在最外侧(最左侧或最右侧)纵列的顶部或底部。这样设置的目的在于尽可能将PCS逆变器5和电池包3进行空间上的隔离设置，避免PCS逆变器5的功率器件发生故障时，其产生的电火花对电池包3产生不良影响，从而进一步提升了整体系统的安全性。

优选的，所述PCS逆变器5的逆变箱501、电容箱502和电感箱503，以及所述高压箱4和多个电池包3通过连接母排7实现电连接。由于PCS逆变器5及电池包3均采用模块化设计，因此连接母排7可采用预制的硬质铜排结构。具体的，根据使用需求，预制若干种作为标准件的连接母排7，实现连接母排7的结构最优化。在使用时，可以有效降低现场施工的工作量，并进一步提高系统的安全性和可靠性。

作为一种优选的实施方式，所述高压电池储能单元结构还设有熔断器箱6，所述熔断器箱6设置于独立的容纳格11中。所述熔断器箱6通过连接母排7串接在多个电池包3之间。所述高压熔断器箱6内部安装有高压直流熔断器。由于储能系统运行过程容易产生过充电、过放电和大电流等情况，从而容易导致系统发生短路事故。本实施例中通过在多个串联回路的电池包3的中间位置安装高压直流熔断器，可以有效的保护储能系统的电池包3不受大电流损害，从而提升了储能系统的安全性。

作为一种具体的实施方式，如图1至6所示，所述高压电池储能单元结构设置为2个纵列，所述PCS逆变器5和高压箱4设置在左侧纵列的上部，从而实现结构上的最优化。

所述高压电池储能单元结构的两侧为开放结构，用于实现多个高压电池储能单元结构并排设置。优选的，所述高压电池储能单元结构的两侧还可以安装侧板，进一步提高系统的安全性。

本实施例提供的高压电池储能单元结构的现场安装架设过程如下：

(1)根据PCS逆变器5、电池包3等组件的尺寸现场组装框架1，或预制框架1，形成具有多个容纳格11结构的框架整体；将底座2、顶盖板9、后风道板8拼装在所述框架1上；

(2)将底座2安装固定在地面预设位置；

(3)将PCS逆变器5各组件、电池包3、高压箱4、熔断器箱6等部件，从容纳格11的前部插入，并进行固定；

(4)通过连接母排7对各组件的接线端子进行电连接。

本实施例提供的一种高压电池储能单元结构，采用整体式模块化设计思路，将PCS逆变器的组件、高压箱和电池包等组件集中安装在整体式框架中，一是缩短了PCS逆变器、电池包等设备之间连接母线的长度，降低了线缆成本；二是为安装在框架中每一个设备或电池包设置独立的容纳格，并将PCS逆变器和高压箱设置在顶部一侧位置，提高了系统安装架设的便捷性，降低了系统的电磁干扰，特别是大大提升了系统运行的安全性；三是将PCS逆变器、电池包等设备的接线端子设置在框架前部，采用较短的母排进行连接，提高了设备与电池进行电连接的便捷性和安全性。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种高压电池储能单元结构，其特征在于，包括设置在框架中的PCS逆变器、高压箱和多个电池包；其中，所述框架设有多个形状及尺寸与所述PCS逆变器的组件、高压箱和所述电池包的尺寸相匹配的独立的容纳格，分别容纳所述PCS逆变器的组件、高压箱和电池包。

2.根据权利要求1所述的高压电池储能单元结构，其特征在于，所述框架由多个纵梁和设置在纵梁上的多个横梁组成；所述多个横梁围合形成“口”字型的支撑结构，所述纵梁和横梁围合形成多个独立的容纳格。

3.根据权利要求2所述的高压电池储能单元结构，其特征在于，所述框架的顶部设有顶盖板；所述框架的背部设有后风道板，所述后风道板上设有用于通风换气的镂空；所述框架的底部设有底座，所述底座为横向设置在所述纵梁下方的一组绝缘梁。

4.根据权利要求3所述的高压电池储能单元结构，其特征在于，所述框架前部为开放结构，所述框架的容纳格内侧底部设有滑道装置，用于实现由所述容纳格前部插入式安装所容纳的设备。

5.根据权利要求4所述的高压电池储能单元结构，其特征在于，所述框架的多个容纳格的宽度一致；多个容纳格整体上横向排列为1个或多个纵列，每个纵列中根据所容纳设备的高度竖向依次排列多个容纳格。

6.根据权利要求5所述的高压电池储能单元结构，其特征在于，所述PCS逆变器的组件包括逆变箱、电容箱和电感箱；所述PCS逆变器的逆变箱、电容箱和电感箱，以及所述高压箱和多个电池包分别独立设置在所述框架的多个容纳格中，且接线端子朝向所述容纳格的前部。

7.根据权利要求5所述的高压电池储能单元结构，其特征在于，当所述多个容纳格排列为1个纵列时，所述PCS逆变器和高压箱设置在该纵列的顶部或底部；当所述多个容纳格排列为多个纵列时，所述PCS逆变器和高压箱设置在外侧纵列的顶部或底部。

8.根据权利要求6所述的高压电池储能单元结构，其特征在于，所述PCS逆变器的逆变箱，电容箱和电感箱，以及所述高压箱和多个电池包通过连接母排实现电连接。

9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的高压电池储能单元结构，其特征在于，还设有熔断器箱，所述熔断器箱设置于独立的容纳格中；所述熔断器箱通过连接母排串接在多个电池包之间。

10.根据权利要求5所述的高压电池储能单元结构，其特征在于，所述高压电池储能单元结构设置为2个纵列，所述PCS逆变器和高压箱设置在左侧纵列的上部。

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