CN218274889U - 一种电池储能集装箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池储能集装箱，包括集装箱体，集装箱体分为电池舱和设备舱，电池舱内设置有用于放置电池簇的电池放置架，设备舱内设置有电池维护机构和设备维护机构，设备舱设置在集装箱体内外围区域，电池舱设置在集装箱体内、且使得电池簇于集装箱体外直接操作区域，使得集装箱体形成能够在集装箱体外直接操作电池维护设备和设备维护机构及电池簇的非步入式电池集装箱，从而提高电池集成的能量密度，同时保障了运维人员的安全性，避免了逃生风险。

Description

一种电池储能集装箱

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池储能集装箱。

背景技术

随着储能市场GW(吉瓦)级装机时代的到来，储能科技的发展、多种应用模式的要求及国家层面的电力现货规划，均对电池集装箱的高性能、高密度集成、低成本模块化结构提出需求。

现有技术的电池储能集装箱无法满足应用市场对电池能量最大化的高密度集成需求，且其散热方式不利于提高电池循环寿命，无法满足应用市场对储能系统在能量密度、循环寿命、安全性能、客户体验等多方面不断提升的需求。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种电池储能集装箱，通过将集装箱外围空间设置为电池和设备维护机构，并将放置电池簇用的电池放置架置于能够在集装箱外直接操作电池簇的位置，使得集装箱形成了能够在集装箱外直接操作电池和设备维护机构及电池簇的非步入式电池集装箱，能够提高电池集成的能量密度，同时保障了运维人员的安全性，避免了例如步入式集装箱的逃生风险。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种电池储能集装箱，包括集装箱体，所述集装箱体分为电池舱和设备舱，所述电池舱内设置有电池维护机构和用于放置电池的电池放置架，所述设备舱内设置有设备维护机构，所述设备舱设置在所述集装箱体内外围区域，所述电池舱设置在所述集装箱体内、且使得所述电池于所述集装箱体外直接操作区域。

优选地，所述设备舱设置在所述集装箱体第一侧内的外围区域，所述第一侧的所述集装箱体侧壁设置设备检修门和电气维护门；所述电池舱设置在所述集装箱体第二侧内，所述第二侧的所述集装箱体侧壁设置电池维护门；所述设备舱与所述电池舱之间设置隔离防火墙。

优选地，所述集装箱体侧壁安装具有防护罩的HMI显示屏。

优选地，所述电池舱设置在所述集装箱体所述第二侧内的外围区域。

优选地，所述集装箱体内设置电池热管理系统，所述电池热管理系统包括冷水机组、回水管网、供水管网和电池液冷板，所述供水管网进水端和出水端分别与所述冷水机组连接，所述回水管网进水端、出水端分别与所述供水管网、所述冷水机组连接，所述电池液冷板安装于所述回水管网和/或所述供水管网，并接触所述电池。

优选地，所述供水管网包括供水一级管路、供水二级管路和供水三级管路，所述供水一级管路与所述供水二级管路连接，所述供水二级管路与所述供水三级管路连接。

优选地，所述回水管网包括回水一级管路、回水二级管路和回水三级管路，所述回水一级管路与所述回水二级管路连接，所述回水二级管路与所述回水三级管路连接。

优选地，所述设备维护机构包括高压箱、汇流及配电箱和消防抑制剂瓶组。

优选地，所述集装箱体顶面设置排风管和泄爆通道管。

优选地，所述电池放置架上设置插槽，所述插槽内插接有支撑所述电池两端用的插接连接器。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

本实用新型提供的电池储能集装箱，针对现有技术中步入式集装箱所存在的无法满足应用市场对电池能量最大化的高密度集成需求、安全性能较差、客户体验较差等问题，通过将集装箱外围空间设置为电池和设备维护机构，并将放置电池簇用的电池放置架置于能够在集装箱外直接操作电池簇的位置，使得集装箱形成了能够在集装箱外直接操作电池和设备维护机构及电池簇的非步入式电池集装箱，能够提高电池集成的能量密度，同时保障了运维人员的安全性，避免了传统步入式集装箱的逃生风险。

本实用新型提供的电池储能集装箱，还可以进一步针对现有技术中散热方式不利于提高电池循环寿命的问题，通过液冷组件保证散热效果，提高电池循环寿命，同时满足能够在集装箱外直接操作水冷机组、水冷管网及电池的非步入式电池集装箱结构的需要。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的电池储能集装箱的主视图；

图2是本实用新型一实施例提供的电池储能集装箱的左视图；

图3是本实用新型一实施例提供的电池储能集装箱的右视图；

图4是本实用新型一实施例提供的电池储能集装箱的后视图；

图5是本实用新型一实施例提供的电池储能集装箱的俯视图；

图6是本实用新型一实施例提供的电池储能集装箱的电池维护机构的结构示意图；

图7是本实用新型一实施例提供的电池储能集装箱的水冷组件的前视图；

图8是本实用新型一实施例提供的电池储能集装箱的水冷组件的后视图；

图9是本实用新型一实施例提供的电池储能集装箱的设备维护机构的结构示意图；

附图中标记：

1为集装箱体，101为设备检修门，102为电气维护门，103为电池维护门，104为HMI显示屏，105为排风管，106为泄爆通道管，107为泄爆板，108为泄压排气罩，109为声光报警箱，110为消音排气百叶窗；

2为电池放置架，200为电池簇，201为插接连接器；

301为冷水机组，311为供水入口，312为供水出口，313为回水入口，302为回水管网，321为回水一级管路，322为回水二级管路，323为回水三级管路，303为供水管网，331为回水出口，332为供水一级管路，333为供水二级管路，334为供水三级管路，304为消防管网，305为一级管路对接法兰；

4为高压箱，5为汇流柜及配电箱，6为消防抑制剂瓶组。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，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做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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”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系统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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“装配”、“设置”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供的电池储能集装箱，通过将集装箱体外围空间设置为电池维护机构和设备维护机构，并将放置电池簇用的电池放置架置于能够在集装箱体外直接操作电池簇的位置，使得集装箱体形成了能够在集装箱体外直接操作电池维护设备和设备维护机构及电池簇的非步入式电池集装箱，能够提高电池集成的能量密度，同时保障了运维人员的安全性，避免了例如步入式集装箱的逃生风险。

下面，结合附图对本实用新型实施例提供的电池储能集装箱进行详细的说明。

实施例

本实施例提供的电池储能集装箱，包括集装箱体1。参照图1至图5所示分别为集装箱体1的主视图、左视图、右视图、后视图和俯视图。集装箱体1分为电池舱和设备舱，参照图6所示，电池舱内设置有电池维护机构和用于放置电池的电池放置架2。设备舱内设置有电池维护机构和设备维护机构，设备舱设置在集装箱体1内外围区域，电池舱设置在集装箱体1内、且使得电池于集装箱体1外直接操作区域。

本实施例的电池储能集装箱，电池维护机构和设备维护机构位于集装箱体1外围空间，放置电池簇200用的电池放置架2位于可在集装箱体1外直接操作电池簇200的位置，使得集装箱体1形成能够在集装箱体1外直接操作电池维护设备和设备维护机构及电池簇200的非步入式电池集装箱，从而提高电池集成的能量密度，实现电池能量最大化的高密度集成，同时保障了运维人员的安全性，避免了逃生风险。

电池放置架2可以承载着例如八层的多层电池模组构成一簇电池簇200。

参照图1所示，集装箱体1侧壁安装具有防护罩的HMI(人机界面)显示屏104。其中，HMI显示界面是EMS(Element Management System，网元管理系统)系统操作和急停操作的综合构成，其设置在集装箱体1外侧面，具有防护罩保护，适宜户外应用，且提升人机互动体验。

参照图1、图2和图4所示，设备舱设置在集装箱体1第一侧内的外围区域，该侧的集装箱体1侧壁设置设备检修门101和电气维护门102；电池舱设置在集装箱体1第二侧内，该侧的集装箱体1侧壁设置电池维护门103。这里的第一侧和第二侧，可以特指集装箱体1的左侧和右侧。

电池舱可以设置在集装箱体1第二侧内的外围区域。或者，参照图6所示，集装箱体1内设置电池热管理系统，电池热管理系统包括冷水机组301、回水管网302、供水管网303和电池液冷板，四者构成闭环式液冷循环系统。供水管网303进水端和出水端分别与冷水机组301连接，回水管网302进水端、出水端分别与供水管网303、冷水机组301连接，电池液冷板安装于回水管网302和/或供水管网303，并接触电池，用于接触并传导电池的热量，以对电池起到散热消音作用，提高电池循环寿命。

集装箱提1上部可以设置消音排气百叶窗110，与上述散热组件配合应用，使得电池储能集装箱在运维过程中，避免受到热辐射和噪音的影响，提高客户体验度。

回水管网302、供水管网303可以分别位于集装箱体1内的两侧，则二者分别安装有电池液冷板时，集装箱体1内两侧均可以放置电池。此时，集装箱体1两侧侧壁均可以设置设备检修门101、电气维护门102及电池维护门103。这里的两侧，可以特指集装箱体1的前后两侧。

具体例如，液冷组件包括冷水机组301、回水管网302和供水管网303，冷水机组301设置供水入口311、供水出口312及回水入口313，供水管网303设置回水出口331，供水管网303两端分别连接供水入口311和供水出口312，供水管网303两端分别连接回水入口313和回水出口331。供水管网303设置在集装箱体1另一侧内的外围区域，且位于电池放置架2外侧。回水管网302和供水管网303内可注入质量百分比为50％乙二醇与质量百分比为50％纯净水混合的载冷剂。

参照图7所示，供水管网303可以为供水三级式管网，即供水管网303包括供水一级管路332、供水二级管路333和供水三级管路334，供水一级管路332与供水二级管路333连接，供水二级管路333与供水三级管路334连接。供水一级管路332可以为外围横向管路，供水二级管路333可以为竖向管路，供水三级管路334可以为内侧横向管路。电池液冷板可以安装于供水三级管路334。供水三级管路334可以位于集装箱体1内的一侧。

其中，供水一级管路332和回水一级管路321均可以通过一级管路对接法兰305与冷水机组301连接。则供水一级管路332可以从冷水机组301出水端引出。供水二级管路333可以是供水一级管路332的分支，对应每簇电池，为每个电池模组分配液冷支路。供水三级管路334可以是供水二级管路333的分支，用于通过电池液冷板接触冷却每个电池模组。供水管网303可以实现为电池温控传输载冷液体。

参照图8，回水管网302可以为回水三级式管网，即回水管网302包括回水一级管路321、回水二级管路322和回水三级管路323，回水一级管路321与回水二级管路322连接，回水二级管路322与回水三级管路323连接。回水一级管路321可以为外围横向管路，回水二级管路322可以为竖向管路，回水三级管路323可以为内侧横向管路。电池液冷板可以安装于回水三级管路323。回水三级管路323可以位于集装箱体1内的另一侧，即与所述供水三级管路334相对一侧。

其中，回水一级管路321可以从冷水机组301出水端引出。回水二级管路322可以是回水一级管路321的分支，对应每簇电池，为每个电池模组分配液冷支路。回水三级管路323可以是回水二级管路322的分支，用于通过电池液冷板接触冷却每个电池模组。回水管网302可以实现为电池温控传输载冷液体。

冷水机组301作为电池热管理系统的制冷源和循环交换源，是液冷式的电池热管理系统的核心设备，具有制冷驱动、载冷剂驱动循环、温度控制、流量控制、排气等功能；冷水机组301关联电池供水管网303和回水管网302，构成闭环式循环结构，该结构的所有管腔内填充了载冷剂，且具有无空气的严密性。

冷水机组301可以设置冷却水箱。电池热管理系统工作时，冷水机组301收到上位机EMS的指令，打开循环泵驱动载冷剂，使得载冷剂从供水管网303的一级管路对接法兰305起，经过供水一级管路332、供水二级管路333、供水三级管路334、多层的电池液冷板、回水三级管路323、回水二级管路322、回水一级管路321、回水管网302的一级管路对接法兰305，再回到冷水机组301内部冷却水箱，实现全线循环冷却散热，从而将电池传导在电池液冷板上的热量，通过全线循环的载冷剂带到冷水机组301的冷却水箱中，接受再次降温，如此往复循环不停地为电池调温降温。

为了保证电池模组端的供回水流量可以达到3L/min，供水压力可以达到0.2MPa的循环指标，供水一级管路332和回水一级管路321的内径可以为50mm，供水二级管路333和回水二级管路322的内径可以为25mm，供水三级管路334和回水三级管路323的内径可以为10mm。即，通过逐级变径结构，确保供水压力及流速；供水一级管路332和回水一级管路321可以为不锈钢管路，确保储压的稳定性，便于二级分配；供水二级管路333和回水二级管路322可以为PA塑料管路，利用PA塑料管路的柔性特点及伸缩性，确保用于多簇电池簇200的多层电池模组处管路接头的连接结构具有理想密封性，且使得该密封性趋近或实现100％，从而避免刚性管路在此处安装时产生刚性偏差导致影响密封性。

参照图6所示，集装箱体1顶面设置排风管105和泄爆通道管106。

参照图5所示，泄爆通道管106管口可设置泄爆板107。

参照图7和图8所示，电池放置架2上设置插槽，插槽内插接有支撑电池两端用的插接连接器201。

参照图9所示，设备舱内的设备维护机构还包括高压箱4、汇流柜及配电箱5、消防控制器和消防抑制剂瓶组6，这些设备及冷水机组301可以均设置在设备舱内。

高压箱4可以作为两簇电池的能量传输开关，可以是BMS(电池管理系统)二级单元模块的安装处。

汇流柜对多个高压箱4的电能量进行汇总输出给变流器，反之则分配来自变流器的充电能量。

消防抑制剂瓶组6可以采用药剂存储钢瓶，其与消防控制器构成消防设备，作为电池热失控后的安全保障设备。

回水管网302、供水管网303和电池液冷板均设置在电池舱内。电池舱内还可以设置消防管网304和/或动力线缆。消防管网304连接消防抑制剂瓶组6，用于消防备用。

为了便于用户操作寻找和使用，HMI显示屏104、消防抑制剂瓶组6等设备上可以设置设备标识字样或图案。

集装箱体1侧壁还可以设置泄压排气罩108和声光报警箱109，二者优选设置在电池舱侧壁。泄压排气罩108可以设置多个泄压排气孔。声光报警箱109内可以设置声光报警器，声光报警器可以连接温度传感器、压力传感器等需要对电池舱等集装箱体1内温度、压力等进行检测和监控的传感器，当电池舱等集装箱体1内温度、压力超过设定的安全阈值时，声光报警器报警。

设备舱与电池舱之间可以设置隔离防火墙。电池舱与设备舱采用防火墙隔离，能够使得电池保持相对恒温(例如25℃)状态，不受设备舱设备的热辐射、电磁辐射的影响，防止电气设备拉弧引起燃烧蔓延。上述电池热管理系统的液冷管、消防设备的消防管、动力线缆等线束穿过防火墙；且通过冷水机组301、回水管网302、供水管网303及高压箱4、汇流柜及配电箱5对两个舱室设备进行了水力、电力的关联配合应用。

作为替代实施例，对于相同体积的集装箱体1内空间，如果用户需要的电池能量低，且电池循环寿命低于5000次时，出于降低成本，可以采使用空调风冷式散热系统替代上述液冷式的电池热管理系统。此时，也可以将电池放置架2置于集装箱体1的内部空间内侧，构成步入式储能集装箱。

作为另一个替代实施例，如果为了进一步提高液冷式储能的能量密度，可以将电池热管理系统的温控组件中的冷水机组301外置，即，将冷水机组301设置于集装箱体1外部，从而增加电池数量进行集成。

最后应说明的是：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)

1.一种电池储能集装箱，其特征在于，包括集装箱体(1)，所述集装箱体(1)分为电池舱和设备舱，所述电池舱内设置有电池维护机构和用于放置电池的电池放置架(2)，所述设备舱内设置有设备维护机构，所述设备舱设置在所述集装箱体(1)内外围区域，所述电池舱设置在所述集装箱体(1)内、且使得所述电池于所述集装箱体(1)外直接操作区域。

2.根据权利要求1所述的电池储能集装箱，其特征在于，所述设备舱设置在所述集装箱体(1)第一侧内的外围区域，所述第一侧的所述集装箱体(1)侧壁设置设备检修门(101)和电气维护门(102)；所述电池舱设置在所述集装箱体(1)第二侧内，所述第二侧的所述集装箱体(1)侧壁设置电池维护门(103)；所述设备舱与所述电池舱之间设置隔离防火墙。

3.根据权利要求1所述的电池储能集装箱，其特征在于，所述集装箱体(1)侧壁安装具有防护罩的HMI显示屏(104)。

4.根据权利要求2所述的电池储能集装箱，其特征在于，所述电池舱设置在所述集装箱体(1)所述第二侧内的外围区域。

5.根据权利要求4所述的电池储能集装箱，其特征在于，所述集装箱体(1)内设置电池热管理系统，所述电池热管理系统包括冷水机组(301)、回水管网(302)、供水管网(303)和电池液冷板，所述供水管网(303)进水端和出水端分别与所述冷水机组(301)连接，所述回水管网(302)进水端、出水端分别与所述供水管网(303)、所述冷水机组(301)连接，所述电池液冷板安装于所述回水管网(302)和/或所述供水管网(303)，并接触所述电池。

6.根据权利要求5所述的电池储能集装箱，其特征在于，所述供水管网(303)包括供水一级管路(332)、供水二级管路(333)和供水三级管路(334)，所述供水一级管路(332)与所述供水二级管路(333)连接，所述供水二级管路(333)与所述供水三级管路(334)连接。

7.根据权利要求6所述的电池储能集装箱，其特征在于，所述回水管网(302)包括回水一级管路(321)、回水二级管路(322)和回水三级管路(323)，所述回水一级管路(321)与所述回水二级管路(322)连接，所述回水二级管路(322)与所述回水三级管路(323)连接。

8.根据权利要求1所述的电池储能集装箱，其特征在于，所述设备维护机构包括高压箱(4)、汇流及配电箱(5)和消防抑制剂瓶组(6)。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的电池储能集装箱，其特征在于，所述集装箱体(1)顶面设置排风管(105)和泄爆通道管(106)。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的电池储能集装箱，其特征在于，所述电池放置架(2)上设置插槽，所述插槽内插接有支撑所述电池两端用的插接连接器(201)。

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