CN218243061U - 储能装置及电池柜 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种储能装置及电池柜，该储能装置包括多个电池簇；高压开关盒，所述高压开关盒的正极输入端分别与多个所述电池簇的正极连接，所述高压开关盒的负极输入端分别与多个所述电池簇的负极连接，所述高压开关盒的输出端用于连接用电设备；所述高压开关盒，用于控制多个所述电池簇与用电设备之间的电连接通/断。本实用新型降低了电池柜的成本。

Description

储能装置及电池柜
技术领域
本实用新型涉及储能技术领域，特别涉及一种储能装置及电池柜。
背景技术
电池柜主要由电池包、高压开关盒、液冷机组及若干消防器材等构成。电池包主要为串联安装，安装过程可能出现短路。高压开关盒主要由开关型电器件、连接件、电池管理控制器构成，它能及时断开电池的高压输出，也对电池包进行短路保护。
现有的电池柜中包括多个电池包，需要设置多个高压开关盒进行短路保护，电池柜系统的体积较大，占地面积较大，电池柜的容量密度较低，电池柜的成本较高，不符合低成本的电池柜的市场需求。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提出一种储能装置及电池柜，旨在降低电池柜的成本。
为实现上述目的，本实用新型提出储能装置，包括：
多个电池簇；
高压开关盒，所述高压开关盒的正极输入端分别与多个所述电池簇的正极连接，所述高压开关盒的负极输入端分别与多个所述电池簇的负极连接，所述高压开关盒的输出端用于连接用电设备；
所述高压开关盒，用于控制多个所述电池簇与用电设备之间的电连接通/断。
可选地，所述高压开关盒包括短路/过载保护电路；
所述短路/过载保护电路串联设置于所述多个电池簇及所述用电设备之间，所述短路/过载保护电路用于在任意一所述电池簇处于过载状态或处于短路状态时关断，以控制多个所述电池簇与用电设备之间的电连接的关断。
可选地，所述短路/过载保护电路包括熔断丝，所述熔断丝串联设置于所述电池簇的正极以及所述用电设备的正极之间；
和/或，所述熔断丝串联设置于所述电池簇的负极以及所述用电设备的负极之间。
可选地，所述熔断丝包括第一熔断丝及第二熔断丝；
所述第一熔断丝的第一端分别与多个所述电池簇的正极连接，所述第一熔断丝的第二端与所述用电设备的正极连接；
所述第二熔断丝的第一端分别与多个所述电池簇的负极连接，所述第二熔断丝的第二端与所述用电设备的负极连接。
可选地，所述第一熔断丝为过载保护熔断丝，第二熔断丝为短路保护熔断丝；
或者，所述第一熔断丝为短路保护熔断丝，第二熔断丝为过载保护熔断丝。
可选地，所述高压开关盒还包括负荷开关，所述负荷开关的正极输入端分别与多个所述电池簇的正极连接，所述负荷开关的负极输入端分别与多个所述电池簇的负极连接，所述负荷开关的输出端用于连接用电设备；
所述负荷开关用于控制多个所述电池簇与用电设备之间的电连接通/断。
可选地，所述高压开关盒还包括：
接触器，每一所述电池簇至少对应设置有一个接触器，所述接触器的第一端与所述电池簇连接，所述接触器的第二端用于连接所述用电设备；
所述接触器用于控制所述电池簇与用电设备之间的电连接通/断。
可选地，所述高压开关盒还包括：
分流器，每一所述电池簇至少对应设置有一个分流器，所述分流器的第一端与所述电池簇的负极连接，所述分流器的第二端用于连接所述用电设备的负极；
所述分流器用于检测所述电池簇的输出电流。
可选地，所述电池簇包括多个电池包，多个所述电池包串联设置。
可选地，所述储能装置还包括至少一个第三熔断丝，所述第三熔断丝串联设置于所述电池簇中任意两相邻设置的电池包之间。
本实用新型提出一种电池柜，所述电池柜包括如上所述的储能装置。
本实用新型通过设置电池簇及高压开关盒。其中，电池簇设置有多个，高压开关盒的正极输入端分别与多个电池簇的正极连接，高压开关盒的负极输入端分别与多个电池簇的负极连接，高压开关盒的输出端用于连接用电设备，高压开关盒用于控制多个电池簇与用电设备之间的电连接通/断。本实施例中的一个高压开关盒管理多个电池簇，在工作时，一个高压开关盒可以同时控制多个电池簇与用电设备电连通/电关断。在应用于包括多个电池簇的电池柜中的储能装置中，本实施例提供的技术方案能够降低设计时高压开关盒的数量，从而降低储能装置系统的体积和重量，同时提高了储能装置系统的能量密度。储能装置中的高压开关盒的数量减少，对应设计的成本降低，储能装置工作时的运行成本也降低了。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型储能装置一实施例的功能模块示意图；
图2为本实用新型储能装置一实施例的电路结构示意图；
图3为现有储能装置一实施例的电路结构示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
10 电池簇 20 高压开关盒
Fuse1 第一熔断丝 Fuse2 第二熔断丝
Switch 负荷开关 Contactor 接触器
Shunt 分流器 Fuse3 第三熔断丝
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
本实用新型提出一种储能装置。
参照图1，在本实用新型一实施例中，该储能装置包括：
多个电池簇10；
高压开关盒20，所述高压开关盒20的正极输入端分别与多个所述电池簇10的正极连接，所述高压开关盒20的负极输入端分别与多个所述电池簇10的负极连接，所述高压开关盒20的输出端用于连接用电设备；
所述高压开关盒20，用于控制多个所述电池簇10与用电设备之间的电连接通/断。
在本实施例中，电池簇10可以采用多个电池包串联和/或并联来设置，本实施例的电池簇10可以为多个电池包串联设置。电池包可以采用多个单独的单电池通过串联和/或并联的方式进行包装，成为各类电子设备的能量来源。单电池包可以选用锂电池、镉镍电池或氢镍电池，根据实际的供电需求可以对应选择不同的电池，比如小型耗电量较小的情况下可选择锂电池，耗电量较大的情况下可以选择镉镍电池或氢镍电池。在电池簇10与用电设备电连通时，电池簇10对用电设备提供电能。
高压开关盒20串联设置于电池簇10与用电设备之间，可以采用开关型电器件、连接件、电池管理控制器等来实现，高压开关盒20可以在电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起到控制储能装置对用电设备供电的作用。具体地，在高压开关盒20控制电池簇10与用电设备电连通时，电池簇10对用电设备提供电能，在高压开关盒20控制电池簇10与用电设备电关断时，电池簇10停止对用电设备提供电能。
图3为目前电池柜中储能装置普遍使用的一种安全防护方案，由高压开关盒20实行对电池簇10的控制和保护，每一电池簇10对应一个高压开关盒20。在实际应用的情况下，一个电池柜中往往包括多个电池簇10，此时需要对应设置有多个开关盒，会增加系统的体积和重量，降低了系统的能量密度。
为此，在本实施例中，同一个电压开关盒的正极输入端分别与多个电池簇10的正极连接，高压开关盒20的负极输入端分别与多个电池簇10的负极连接，一个高压开关盒20管理多个电池簇10，在工作时，通过设置一个高压开关盒20即可控制多个电池簇10与用电设备电连通/电关断。在高压开关盒20控制电池簇10与用电设备电连通时，多个电池簇10对用电设备提供电能，在高压开关盒20控制电池簇10与用电设备电关断时，多个电池簇10同时停止对用电设备提供电能。相对于每一电池簇对应一个高压开关盒20的工作方案，本实施例降低了电池柜中储能装置高压开关盒20的数量。
需要说明的是，在高压开关盒20控制电池簇10与用电设备电连通时，电池簇10不一定对用电设备提供电能，电池簇10对用电设备提供电能的大小具体由用电设备实际的工作情况决定。
例如，一个电池簇即可满足用电设备工作所需要的电能，高压开关盒20控制多个电池簇10与用电设备电连通，对用电设备供电的电池簇只有一个，而其余与用电设备连通的电池簇不对用电设备提供电能。若需要多个电池簇才能够满足用电设备工作所需要的电能，需要由多个与用电设备连通的电池簇对用电设备供电。
本实用新型通过设置电池簇10及高压开关盒20，其中，电池簇10设置有多个，高压开关盒20的正极输入端分别与多个电池簇10的正极连接，高压开关盒20的负极输入端分别与多个电池簇10的负极连接，高压开关盒20的输出端用于连接用电设备，高压开关盒20用于控制多个电池簇10与用电设备之间的电连接通/断。本实施例中的一个高压开关盒20管理多个电池簇10，在工作时，一个高压开关盒20可以同时控制多个电池簇10与用电设备电连通/电关断。在应用于包括多个电池簇10的电池柜中的储能装置中，本实施例提供的技术方案能够降低设计时高压开关盒20的数量，从而降低储能装置系统的体积和重量，同时提高了储能装置系统的能量密度。储能装置中的高压开关盒20的数量减少，对应设计的成本降低，储能装置工作时的运行成本也降低了。本实施例降低了电池柜的成本。
参照图2，在一实施例中，所述高压开关盒20包括短路/过载保护电路；
所述短路/过载保护电路串联设置于所述多个电池簇10及所述用电设备之间，所述短路/过载保护电路用于在任意一所述电池簇10处于过载状态或处于短路状态时关断，以控制多个所述电池簇10与用电设备之间的电连接的关断。
在本实施例中，在电池簇的工作过程中，由于错误的连接关系导致电池簇的正负极之间的电阻很小，形成短路。电池簇在对用电设备提供电能时，若电池簇的输出功率高于额定值，用电设备的温度变高，造成用电设备的绝缘老化，缩短用电设备的使用寿命，电池簇处于过载的工作状态。
短路/过载保护电路对电池簇进行保护，以避免电池簇处于短路或者过载的工作状态。短路/过载保护电路可以采用电池管理控制器，电池管理控制器通过检测电池簇10的输出电流或电压，以检测电池簇10是否处于短路/过载状态，并在检测到电池簇10处于短路/过载状态时关断，控制电池簇10与用电设备之间的电连接的关断，以保护电池簇10。例如，可以通过检测电池簇10正极与电池簇10负极两端的电压来检测是否处于短路状态，在电池簇10短路时，电池簇10两端的电压极小，电池管理控制器关断。也可以通过检测电池簇的输出电路检测电池簇10是否处于短路/过载状态，在电池簇10处于短路或者过载状态时，电池簇的输出电流较大，电池管理控制器检测到电池簇的输出电流大于预设电流时，电池管理控制器关断。
短路/过载保护电路也可以采用熔断丝，在电池簇10处于短路或过载状态，电池簇10的输出电流较大，使得熔断丝熔断，使得多个电池簇10与用电设备之间的电连接关断，起到保护电池簇10的作用。
参照图2，在一实施例中，所述短路/过载保护电路包括熔断丝，所述熔断丝串联设置于所述电池簇的正极以及所述用电设备的正极之间；
和/或，所述熔断丝串联设置于所述电池簇的负极以及所述用电设备的负极之间。
具体地，所述熔断丝包括第一熔断丝Fuse1及第二熔断丝Fuse2；
所述第一熔断丝Fuse1的第一端分别与多个所述电池簇的正极连接，所述第一熔断丝Fuse1的第二端与所述用电设备的正极连接；
所述第二熔断丝Fuse2的第一端分别与多个所述电池簇的负极连接，所述第二熔断丝Fuse2的第二端与所述用电设备的负极连接。
在本实施例中，熔断器在电流超过规定值一段时间后，熔断器以自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开。
第一熔断丝Fuse1设置于电池簇10的正极与用电设备之间，在电池簇10处于短路/过载状态时，流通的电流大于电流预设值时，熔断器以自身产生的热量使熔体熔化，从而使电池簇10的正极与用电设备断开电连接。第二熔断丝Fuse2设置于电池簇10的负极与用电设备之间，在电池簇10处于短路/过载状态时，流通的电流大于电流预设值时，熔断器以自身产生的热量使熔体熔化，从而使电池簇10的负极与用电设备断开电连接。
参照图2，在一实施例中，所述第一熔断丝Fuse1为过载保护熔断丝，第二熔断丝Fuse2为短路保护熔断丝，或者，所述第一熔断丝Fuse1为短路保护熔断丝，第二熔断丝Fuse2为过载保护熔断丝；
所述过载保护熔断丝用于在任意一所述电池簇10处于过载状态时熔断，以控制多个所述电池簇10与用电设备之间的电连接的关断；
所述短路保护熔断丝用于在任意一所述电池簇10处于短路状态时熔断，以控制多个所述电池簇10与用电设备之间的电连接的关断。
在本实施例中，第一熔断丝Fuse1与第二熔断丝Fuse2中一个为短路保护熔断丝，另一个为过载保护熔断丝。其中，过载保护熔断丝可采用PV型熔断丝，短路保护熔断丝可采用AR型熔断丝。
由于熔断器具有反延时特性，即过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。所以，在一定过载电流范围内，当电流恢复正常时，熔断器不会熔断，可继续使用。熔断器有各种不同的熔断特性曲线，可以适应不同类型保护对象的需要。在电池簇10短路时，短路保护熔断丝在ms内发生熔断，而过载保护熔断丝不断，在发生电流过载时，过载保护熔断丝熔断，短路保护熔断丝不断。高压开关盒20包括短路保护熔断丝及过载保护熔断丝，能够同时兼顾对电池簇10的过载保护和短路保护。
参照图2，在一实施例中，所述高压开关盒20还包括负荷开关Switch，所述负荷开关Switch的正极输入端分别与多个所述电池簇10的正极连接，所述负荷开关Switch的负极输入端分别与多个所述电池簇10的负极连接，所述负荷开关Switch的输出端用于连接用电设备；
所述负荷开关Switch用于控制多个所述电池簇10与用电设备之间的电连接通/断。
在本实施例中，负荷开关Switch装备有简单的灭弧装置，能够用来切断或接通负荷电流，负荷开关Switch通过接通负荷电流控制用电设备与电池簇10之间的电连通，负荷开关Switch通过切断负荷电流控制用电设备与电池簇10之间的电关断。
参照图2，在一实施例中，所述高压开关盒20还包括接触器Contactor，每一所述电池簇10至少对应设置有一个接触器Contactor，所述接触器Contactor的第一端与所述电池簇10连接，所述接触器Contactor的第二端用于连接所述用电设备；
所述接触器Contactor用于控制所述电池簇10与用电设备之间的电连接通/断。
本实施例中，接触器Contactor用于控制电池簇10与用电设备之间的电连接通/断，接触器Contactor在电池簇10工作时，控制电池簇10与用电设备连通，在电池簇10停止工作时，控制电池簇10与用电设备关断。
接触器Contactor在接触器Contactor线圈通电后，线圈电流会产生磁场，产生的磁场使静铁芯产生电磁吸力吸引动铁芯，并带动交流接触器Contactor点动作，使得接触器Contactor控制用电设备与电池簇10连通；在线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使得接触器Contactor控制用电设备与电池簇10关断。
其中，每一个电池簇10正负极上各放置一个相同的接触器Contactor，如果一个接触器Contactor发生粘连，另一个接触器Contactor也能够断开系统高压。
参照图2，在一实施例中，所述高压开关盒20还包括分流器Shunt，每一所述电池簇10至少对应设置有一个分流器Shunt；所述分流器Shunt的第一端与所述电池簇10的负极连接，所述分流器Shunt的第二端用于连接所述用电设备的负极；
所述分流器Shunt用于检测所述电池簇10的输出电流。
在本实施例中，分流器Shunt是一种测量直流电流用的仪器，根据直流电流通过电阻时在电阻两端产生电压的原理制成。分流器Shunt用于检测电池簇10的输出电流。
参照图2，在一实施例中，所述电池簇10包括多个电池包，多个所述电池包串联设置。
在本实施例中，电池簇10由多个电池包串联设置组成，电池簇10设计上具有可扩展性，可以通过串联多个电池包扩充电池簇10的能量。
参照图2，在一实施例中，所述储能装置还包括至少一个第三熔断丝，所述第三熔断丝串联设置于所述电池簇中任意两相邻设置的电池包之间。
在本实施例中，第三熔断丝Fuse3可采用AR型熔丝，实现电池簇10中电池包的短路保护。每一个电池簇10中至少设置有一个AR型熔丝，安装靠近电池簇10中间位置，能够降低弧闪能量，减少人员触电风险。
第三熔断丝Fuse3设置于电池簇10的中间位置，例如，电池簇10中电池包的数量为2N个，第三熔断丝Fuse3设置于第N-1个电池包与第N个电池包之间或者第N个电池包与第N+1个电池包。电池簇10中电池包的数量为2N+1个，第三熔断丝Fuse3设置于第N-1个电池包与第N个电池包之间或者第N个电池包与第N+1个电池包。
参照图2，在一实施例中，高压开关盒20包括一个负荷开关Switch，一个第一熔断丝Fuse1及一个第二熔断丝Fuse2。
高压开关盒20上的正负极分别放置接触器Contactor，负极上分别放置分流器Shunt，并联后的正极和负极接熔丝和负荷开关Switch。若一个高压开关盒20可以管理N个电池簇10，接触器Contactor为2N个，分流器Shunt为N个。
以一个高压开关盒20可以管理2个电池簇10为例，这2个电池簇10记为R1与R2，R1的正极与负极分别被记为B1+与B1-，R2的正极与负极分别被记为B2+与B2-。接触器Contactor设置有4个，分别记为Contactor1-Contactor4，电池簇R1的正极B1+与接触器Contactor1的第一端连接，电池簇R2的正极B2+与接触器Contactor2的第一端连接，电池簇R1的负极B1-与接触器Contactor3的第一端连接，电池簇R2的正极B2-与接触器Contactor4的第一端连接。接触器Contactor1的第二端以及接触器Contactor2的第二端与第一熔断丝Fuse1的第一端连接，第一熔断丝Fuse1与负荷开关Switch的负极输入端连接，接触器Contactor3的第二端与分流器Shunt1的第一端连接，接触器Contactor4的第二端与分流器Shunt2的第一端连接，分流器Shunt1的第二端以及分流器Shunt2的第二端与第二熔断丝Fuse2的第一端连接，第二熔断丝Fuse2的第二端与负荷开关Switch的正极输入端连接。负荷开关Switch的输出端正极P+接入用电设备的正极，输出端正极P-接入用电设备的负极。
本实用新型提出一种电池柜，该电池柜包括如上所述的储能装置。由于本实用新型电池柜采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种储能装置，其特征在于，包括：
多个电池簇；
高压开关盒，所述高压开关盒的正极输入端分别与多个所述电池簇的正极连接，所述高压开关盒的负极输入端分别与多个所述电池簇的负极连接，所述高压开关盒的输出端用于连接用电设备；
所述高压开关盒，用于控制多个所述电池簇与用电设备之间的电连接通/断。
2.如权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述高压开关盒包括短路/过载保护电路；
所述短路/过载保护电路串联设置于所述多个电池簇及所述用电设备之间，所述短路/过载保护电路用于在任意一所述电池簇处于过载状态或处于短路状态时关断，以控制多个所述电池簇与用电设备之间的电连接的关断。
3.如权利要求2所述的储能装置，其特征在于，所述短路/过载保护电路包括熔断丝，所述熔断丝串联设置于所述电池簇的正极以及所述用电设备的正极之间；
和/或，所述熔断丝串联设置于所述电池簇的负极以及所述用电设备的负极之间。
4.如权利要求3所述的储能装置，其特征在于，所述熔断丝包括第一熔断丝及第二熔断丝；
所述第一熔断丝的第一端分别与多个所述电池簇的正极连接，所述第一熔断丝的第二端与所述用电设备的正极连接；
所述第二熔断丝的第一端分别与多个所述电池簇的负极连接，所述第二熔断丝的第二端与所述用电设备的负极连接。
5.如权利要求4所述的储能装置，其特征在于，所述第一熔断丝为过载保护熔断丝，第二熔断丝为短路保护熔断丝；
或者，所述第一熔断丝为短路保护熔断丝，第二熔断丝为过载保护熔断丝。
6.如权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述高压开关盒还包括负荷开关，所述负荷开关的正极输入端分别与多个所述电池簇的正极连接，所述负荷开关的负极输入端分别与多个所述电池簇的负极连接，所述负荷开关的输出端用于连接用电设备；
所述负荷开关用于控制多个所述电池簇与用电设备之间的电连接通/断。
7.如权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述高压开关盒还包括：
接触器，每一所述电池簇至少对应设置有一个接触器，所述接触器的第一端与所述电池簇连接，所述接触器的第二端用于连接所述用电设备；
所述接触器用于控制所述电池簇与用电设备之间的电连接通/断。
8.如权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述高压开关盒还包括：
分流器，每一所述电池簇至少对应设置有一个分流器，所述分流器的第一端与所述电池簇的负极连接，所述分流器的第二端用于连接所述用电设备的负极；
所述分流器用于检测所述电池簇的输出电流。
9.如权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述电池簇包括多个电池包，多个所述电池包串联设置。
10.如权利要求8所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置还包括至少一个第三熔断丝，所述第三熔断丝串联设置于所述电池簇中任意两相邻设置的电池包之间。
11.一种电池柜，其特征在于，所述电池柜包括如权利要求1至10中任意一项所述的储能装置。
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