CN217009386U - 储能电池簇 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储能电池簇，包括高压箱和多个电池插箱，多个所述电池插箱相互串联并输出至所述高压箱，每个所述电池插箱内均包括电芯和第一保护装置，所述电芯与所述第一保护装置串接，且相邻的两个所述电池插箱之间串接有第二保护装置，其中，所述高压箱包括第三保护装置，所述第三保护装置与多个所述电池插箱串接。根据本实用新型实施例中的储能电池簇，其设置了高压箱和多个电池插箱，含有多级短路防护，可以有效的分断电池簇内外部短路故障，增强电池簇的安全性。

Description

储能电池簇

技术领域

本实用新型涉及电化学储能技术领域，特别涉及一种储能电池簇。

背景技术

相关技术中的储能电池簇由多个电池插箱和一个高压箱组成。多个电池插箱串联成高压，形成能量单元，输入至高压箱。高压箱是电池簇高压动力回路的管理单元，具有电池簇电压、电流采集，电池簇回路接触器控制和保护等功能。其中的保护功能主要包含熔断器或断路器等保护器件组成，当电池簇外部发生短路时，高压箱内部的保护器件分断，可有效的隔离故障电路。

相关技术中，当电池簇发生外部短路时，电池簇内部的高压箱内保护器件可以有效的分断故障电路。但当电池簇内部的插箱间发生短路，即电池簇内部发生短路时，此时的高压箱内的保护器件并不能起到保护作用，存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种储能电池簇，其设置了高压箱和多个电池插箱，含有多级短路防护，可以有效的分断电池簇内外部短路故障，增强电池簇的安全性。

根据本实用新型实施例中的储能电池簇，包括高压箱和多个电池插箱，多个所述电池插箱相互串联并输出至所述高压箱，每个所述电池插箱内均包括电芯和第一保护装置，所述电芯与所述第一保护装置串接，且相邻的两个所述电池插箱之间串接有第二保护装置，其中，所述高压箱包括第三保护装置，所述第三保护装置与多个所述电池插箱串接。

根据本实用新型实施例中的储能电池簇，其设置了高压箱和多个电池插箱，含有多级短路防护，可以有效的分断电池簇内外部短路故障，增强电池簇的安全性。

可选地，所述第一保护装置的断开电流大于所述第二保护装置的断开电流，且所述第二保护装置的断开电流大于所述第三保护装置的断开电流。

可选地，所述高压箱还包括控制器，所述控制器分别与多个所述第一保护装置相连，所述控制器用于获取多个所述第一保护装置的通断状态。

可选地，所述电池插箱还包括从控制模块，所述从控制模块被构造成可以检测对应的第一保护装置的通断状态，所述从控制模块与所述控制器信号传输。

可选地，所述从控制模块包括电压采集结构、温度采集结构、电流采集结构、电量均衡结构和用于连接控制器的通讯结构中的至少一种。

可选地，所述从控制模块设于对应的所述电池插箱内。

可选地，所述电池插箱还包括箱体，所述箱体上设有正极接口、负极接口以及通讯接口，所述电芯、所述第一保护装置以及所述从控制模块均设于所述箱体内。

可选地，所述电池插箱中的多个电芯相互串联，且对应的所述第一保护装置串接于多电芯之间。

可选地，在所述电池插箱中，所述第一保护装置串接于多个电芯的中间位置。

可选地，所述高压箱还包括接触器和断路器，所述接触器、所述断路器、所述第三保护装置以及多个所述电池插箱相互串联。

可选地，所述储能电池簇还包括安装支架，所述安装支架上构造出成矩阵排布的多个储物空间，所述高压箱以及多个所述电池插箱分别布置于多个所述储物空间内。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的电池簇的原理图。

图2是本使用新型一个实施例的电池插箱的示意图。

图3是本实用新型一个实施例的电池簇的示意图。

图4是本实用新型一个实施例的电池簇的电路图。

附图标记：

储能电池簇100，高压箱10，控制器10a，接触器10b，断路器10c，电池插箱11，电芯11a，第一保护装置11b，从控制模块11c，箱体11d，正极接口11e，负极接口11f，通讯接口11g，安装支架13，第二保护装置14，第三保护装置15。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种储能电池簇，其设置了高压箱和多个电池插箱，含有多级短路防护，可以有效的分断电池簇内外部短路故障，增强电池簇的安全性。

如图1、2、4，根据本实用新型实施例中的储能电池簇100，包括高压箱10和多个电池插箱11，多个电池插箱11相互串联并输出至高压箱10，每个电池插箱11内均包括电芯11a和第一保护装置11b，其中，第一保护装置11b可以是熔断器，也可以是具有类似作用的器件，电芯11a与第一保护装置11b串接，且相邻的两个电池插箱11之间串接有第二保护装置14，第二保护装置14可以是熔断器，也可以是具有类似作用的器件，其中，高压箱10包括第三保护装置15，第三保护装置15可以是熔断器，也可以是具有类似作用的器件，第三保护装置15与多个电池插箱11串接。

具体而言，在电池插箱11内部，第一保护装置11b与电芯11a串联连接，当储能电池簇100内部的电池插箱11发生短路时，第一保护装置11b可以及时断开电路，避免电芯11a和/或储能电池簇100烧坏，在相邻的两个电池插箱11之间串联有第二保护装置14，当储能电池簇100内部发生短路时，相邻的两个电池插箱11之间的第二保护装置14可以及时断开电路，避免电池插箱11和/或储能电池簇100烧坏，在高压箱10内部设有第三保护装置15，且第三保护装置15与多个电池插箱11串联，当储能电池簇100外部发生短路时，第三保护装置15可以及时断开电路，避免储能电池簇100损坏，保证储能电池簇100稳定持续地运行。

如图2、4，在本实用新型的一些实施例中，第一保护装置11b的断开电流大于第二保护装置14的断开电流，且第二保护装置14的断开电流大于第三保护装置15的断开电流。其中，第一保护装置11b可以位于电池箱的内部，第二保护装置14可以位于储能电池簇100的内部，第三保护装置15可以位于高压箱10内部。当储能电池簇100外部短路时，安装在高压箱10内部的第三保护装置15断开电路，而此时电路中的短路电流未达到第一保护装置11b以及第二保护装置14的规定值，因此第一保护装置11b以及第二保护装置14仍然可以稳定地工作，待到短路故障排除之后，只需要更换高压箱10内部的第三保护装置15，储能电池簇100便可以正常工作。当储能电池簇100内部短路时，安装在相邻电池插箱11之间的第二保护装置14断开电路，而此时电路中的短路电流未达到第一保护装置11b的规定值，因此第一保护装置11b仍然可以稳定地工作，待到短路故障排除之后，只需要更换相邻电池插箱11之间的第二保护装置14，储能电池簇100便可以正常工作。当电池插箱11短路时，安装在电池插箱11内部的第一保护装置11b断开电路，短路故障排除之后，只需要更换高压箱10内部的第一保护装置11b，储能电池簇100便可以正常工作。

如图1，在本实用新型的一些实施例中，高压箱10还包括控制器10a，控制器10a分别与多个第一保护装置11b相连，控制器10a用于获取多个第一保护装置11b的通断状态，因此，当储能电池簇100内一个或多个电池插箱11短路时，电池插箱11内部的第一保护装置11b断开，与电池插箱11内第一保护装置11b相连的控制器10a可以获取到电池插箱11内第一保护装置11b的通断状态，从而可以快速排查储能电池簇100短路故障情况，使储能电池簇100在极短时间内重新正常工作。

如图1、2，在本实用新型的一些实施例中，电池插箱11还包括从控制模块11c，其中，从控制模块11c可以是电池管理单元BMU，从控制模块11c可以设置于电池插箱11的内部，也可以设置于电池插箱11的外部，从控制模块11c被构造成可以检测对应的第一保护装置11b的通断状态，从控制模块11c与控制器10a信号传输，具体地，从控制模块11c可以检测其电池插箱11内所对应的第一保护装置11b的通断状态，然后通过从控制模块11c与控制器10a之间的信号传输将电池插箱11内第一保护装置11b的通断情况上传至高压箱10中的控制器10a中，因此高压箱10中的控制器10a可以实时定位储能电池簇100内电池插箱11的短路故障情况，比如，电池插箱11的短路故障数量。

如图1、2，在本实用新型的一些实施例中，从控制模块11c包括电压采集结构、温度采集结构、电流采集结构、电量均衡结构和用于连接控制器10a的通讯结构中的至少一种，其中，控制器10a与从控制模块11c组成储能电池簇100的电池管理系统，从控制模块11c设于对应的电池插箱11内。

详细来说，电池插箱11所对应的从控制模块11c可以采集电芯11a的电压、温度、电流以及提供可以连接控制器10a的通讯结构，其中通讯结构可以是通讯接口11g，因此从控制模块11c在监控电池插箱11内第一保护装置11b的同时，还可以监控电池插箱11内单个电芯11a的电压、温度、电流。控制器10a通过储能电池簇100内每个从控制模块11c上传的数据，实现对储能电池簇100内每个插箱的单个电芯11a的电压、温度和电流，以及对应电池插箱11内的第一保护装置11b工作状态的监控，便于对短路故障位置，进行实时定位，缩短故障排查的时间，提高储能电池簇100的使用效率。

如图1、2，在本实用新型的一些实施例中，电池插箱11还包括箱体11d，箱体11d上设有正极接口11e、负极接口11f以及通讯接口11g，电芯11a、第一保护装置11b以及从控制模块11c均设于箱体11d内，其中，电池插箱11箱体11d上设有正极接口11e、负极接口11f以及通讯接口11g可以便于储能电池簇100内每个电池插箱11的串联连接以及高压箱10中的控制器10a获取多个电池插箱11中对应的第一保护装置11b的通断状态，而电芯11a、第一保护装置11b以及从控制模块11c均设于箱体11d内，有利于保护电芯11a、第一保护装置11b以及从控制模块11c，以免电芯11a、第一保护装置11b以及从控制模块11c受到外部污染物污染或者是受到外力损坏，提高了电池插箱11的集成度，减少了电池插箱11的体积，降低了电池插箱11在运作过程中的安全性和危害性。

如图4，在本实用新型的一些实施例中，电池插箱11中的多个电芯11a相互串联，即，电池插箱11所对应电芯11a的数量可以是至少两个，且对应的第一保护装置11b串接于多电芯11a之间，具体地，当电池插箱11所对应的电芯11a有两个时，电池插箱11对应的第一保护装置11b可以串接在该两个电芯11a之间，当电池插箱11所对应的电芯11a有至少三个时，电池插箱11对应的第一保护装置11b可以串接在至少三个电芯11a中任意相邻的两个电芯11a之间。

如图4，在本实用新型的一些实施例中，在电池插箱11中，第一保护装置11b串接于多个电芯11a的中间位置，举例而言，当电池插箱11所对应的电芯11a有两个时，电池插箱11对应的第一保护装置11b可以串接在该两个电芯11a之间的中间位置；当电池插箱11所对应的电芯11a有三个时，电池插箱11对应的第一保护装置11b的两侧分别串接有一个电芯11a和两个电芯11a；当电池插箱11所对应的电芯11a有四个时，电池插箱11对应的第一保护装置11b的两侧分别串接有两个电芯11a和两个电芯11a。从而进一步地提高第一保护装置11b运行的稳定性。

如图1，在本实用新型的一些实施例中，高压箱10还包括接触器10b和断路器10c，，其中，接触器10b可以用于快速切断回路中电源，实现开启或停止设备工作的作用，断路器10c可以用于对储能电池簇100进行保护，接触器10b、断路器10c、第三保护装置15以及多个电池插箱11相互串联，当储能电池簇100外部发生短路现象时，接触器10b以及断路器10c可以快速断开，以达到保护储能电池簇100的作用。

如图3、4，在本实用新型的一些实施例中，储能电池簇100还包括安装支架13，安装支架13上构造出成矩阵排布的多个储物空间，高压箱10以及多个电池插箱11分别布置于多个储物空间内，即高压箱10以及多个电池插箱11在安装支架13上呈矩阵排布，这可以便于高压箱10与电池插箱11、电池插箱11与电池插箱11之间的连接，以及便于短路故障情况排查后，第一保护装置11b、第二保护装置14以及第三保护装置15的更换。

本实用新型中的储能电池簇100，含有多级短路防护，可以有效的分断储能电池簇100内外部短路故障，增强储能电池簇100的安全性。

本实用新型中的储能电池簇100多级短路保护方案，针对不同的短路情形下，储能电池簇100依然可以有效的防护，储能电池簇100的短路保护设计，保障了储能电池簇100能够有效的避免各种短路情况下安全风险。

本实用新型中，储能电池簇100的实施图如图1所示，它由N个标准化电池插箱11、一个高压箱10，和形成电气连接线束、及熔断器(即第二保护装置)等组成。

如图1，在本实用新型的一些具体事例中，高压箱10对外设置了高压接口以及低压接口，其中高压箱10动力输出，连接至PCS(储能变流器)，或者是汇流柜的直流回路，而低压通讯接口与上一级控制系统或储能变流器等设备进行通讯交互。需要补充的是，高压箱10上的直流母线上设计配备了断路器10c(或隔离开关)、直流接触器(即接触器10b)和快速直流熔断器(即第三保护装置15)，其中第三保护装置15具有较高的分断能力，可以实现对储能电池簇100的短路保护，第三保护装置15较高的分断能力可以保护多个储能电池簇100并联运行下短路保护，保证储能电池簇100的安全可靠。

在本实用新型的一些具体事例中，标准化的电池插箱11实施图如图2所示，由若干个电芯11a、熔断器(即第一保护装置11b，其中，第一保护装置11b布置位置尽量居于电芯11a串数的中间位置)、插箱电池管理从控模块BMU(即从控制模块11c)及高低压接口等组成一种标准化电池插箱(即电池插箱11)。从控制模块11c采集电芯11a的电压、温度等，并包含均衡模块，并为电池模块提供通讯接口12c。同时从控制模块11c可以监控电池插箱11内置第一保护装置11b的工作状态(熔断或正常工作)，从控制模块11c内置在每个电池簇插箱11内，通过通讯连接与高压箱内二级电池管理系统(即控制器10a)实时通讯，实时监控储能电池簇100内每个插箱的单体电芯11a的电压及温度。及上传该电池插箱11内部第一保护装置11b工作状态，实时定位熔断位置。

在本实用新型的一些具体事例中，如图3、4为电池簇(即储能电池簇100)典型用例，储能电池簇100由17个标准化电池插箱(即电池插箱11)、1个高压箱10及外置在储能电池簇100安装支架13上的熔断器(即第二保护装置14)组成，在本实用新型的储能电池簇100中，当储能电池簇100外短路时，P+/P-间发生短路，集成在高压箱10内部的第三保护装置15熔断，分断短路故障，而储能电池簇100安装支架13上的第二保住装置14及集成在电池插箱11内部的各个第一保护装置11b，此时的短路电流未达到第一保护装置11b和第二保护装置14的熔化点，因此第一保护装置11b和第二保护装置14未熔断，第一保护装置11b和第二保护装置14可以可靠的工作。等短路故障排除后，只需要更换高压箱10内部的第三保护装置15，储能电池簇100可以正常工作。本实用新型中的第一保护装置11b的熔断值(I²t)大于第二保护装置14的熔断值(I²t)，且第二保护装置14的熔断值(I²t)大于第三保护装置15的熔断值(I²t)。

另外，当储能电池簇100内部发生短路，即B+与B-之间发生短路，短路电流致使电池机架(即安装支架13)上的第二保护装置14熔断，而电池插箱11内部所有的第一保护装置11b未达到熔断点，即第一保护装置11b未熔断，所有电池插箱11安全可靠工作，此时只需要更换安装支架13上的第二保护装置14,储能电池簇100即可正常工作。

进一步地，当储能电池簇100内部某电池插箱11的输出正负极短路时，短路电流致使电池插箱11内部第一保护装置11b熔断。而此时的短路电流未经过第二保护装置14和第三保护装置15，通过从控制模块11c监控该电池插箱11内部第一保护装置11b的熔断状态，上报至控制器10a，定位第一保护装置11b熔断的电池插箱11位置，通过定位，此种情形短路下只需要更换对应电池插箱11内部第一保护装置11b，电池簇系统可以正常工作。

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”、“轴向”、“径向”、“周向”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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种储能电池簇，其特征在于，包括：

高压箱(10)；

多个电池插箱(11)，多个所述电池插箱(11)相互串联并输出至所述高压箱(10)，每个所述电池插箱(11)内均包括电芯(11a)和第一保护装置(11b)，所述电芯(11a)与所述第一保护装置(11b)串接，且相邻的两个所述电池插箱(11)之间串接有第二保护装置(14)，

其中，所述高压箱(10)包括第三保护装置(15)，所述第三保护装置(15)与多个所述电池插箱(11)串接。

2.根据权利要求1所述的储能电池簇，其特征在于，所述第一保护装置(11b)的断开电流大于所述第二保护装置(14)的断开电流，且所述第二保护装置(14)的断开电流大于所述第三保护装置(15)的断开电流。

3.根据权利要求1所述的储能电池簇，其特征在于，所述高压箱(10)还包括：

控制器(10a)，所述控制器(10a)分别与多个所述第一保护装置(11b)相连，所述控制器(10a)用于获取多个所述第一保护装置(11b)的通断状态。

4.根据权利要求3所述的储能电池簇，其特征在于，所述电池插箱(11)还包括：

从控制模块(11c)，所述从控制模块(11c)被构造成可以检测对应的第一保护装置(11b)的通断状态，所述从控制模块(11c)与所述控制器(10a)信号传输。

5.根据权利要求4所述的储能电池簇，其特征在于，

所述从控制模块(11c)包括电压采集结构、温度采集结构、电流采集结构、电量均衡结构和用于连接控制器(10a)的通讯结构中的至少一种；和/或

所述从控制模块(11c)设于对应的所述电池插箱(11)内。

6.根据权利要求4所述的储能电池簇，其特征在于，所述电池插箱(11)还包括：

箱体(11d)，所述箱体(11d)上设有正极接口(11e)、负极接口(11f)以及通讯接口(11g)，所述电芯(11a)、所述第一保护装置(11b)以及所述从控制模块(11c)均设于所述箱体(11d)内。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的储能电池簇，其特征在于，所述电池插箱(11)中的多个电芯(11a)相互串联，且对应的所述第一保护装置(11b)串接于多电芯(11a)之间。

8.根据权利要求7所述的储能电池簇，其特征在于，在所述电池插箱(11)中，所述第一保护装置(11b)串接于多个电芯(11a)的中间位置。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的储能电池簇，其特征在于，所述高压箱(10)还包括接触器(10b)和断路器(10c)，所述接触器(10b)、所述断路器(10c)、所述第三保护装置(15)以及多个所述电池插箱(11)相互串联。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的储能电池簇，其特征在于，所述储能电池簇还包括：

安装支架(13)，所述安装支架(13)上构造出成矩阵排布的多个储物空间，所述高压箱(10)以及多个所述电池插箱(11)分别布置于多个所述储物空间内。

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