CN218632191U - 一种锂电池储能系统用高压控制箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于高压控制箱技术领域，具体涉及一种锂电池储能系统用高压控制箱，本锂电池储能系统用高压控制箱包括：箱体、充放电回路、断路器和电池组管理模块；PCS正极接口、PCS负极接口与储能变流器连接，电池组正极接口、电池组负极接口与电池组连接；断路器或电池组管理模块适于控制充放电回路通断，以控制储能变流器与电池组之间通断；本实用新型通过电池组管理模块采集电池组电流、电压、绝缘电阻和环境温度等参数，实时控制充放电回路的通断，确保电池组安全可靠，同时结构简单，具有较强的通用性，适用于不同类型的电池组，并且箱体内线束和铜排的采用，提高了生产、组装的效率，同时方便后期的安装和维护。

Description

一种锂电池储能系统用高压控制箱

技术领域

本实用新型属于高压控制箱技术领域，具体涉及一种锂电池储能系统用高压控制箱。

背景技术

随着锂电池技术的不断进步，使得锂电池储能技术的应用得到了快速发展。目前储能系统是电网源、网、荷、储中的重要组成部分，可应用于发电侧负荷响应、调峰调 频、电网黑启动、削峰填谷等场景，也可提高可再生电源的可控性、可调度性，对电网的安全、可靠、经济运行具有重大意义。这其中高压控制箱作为锂电池的能量分配单元，对储能系统起着不可替代的作用。其主要功能包括：为电池组提供安全可靠的充放电回路；实时检测电池组的电压、电流、电池的绝缘电阻以及环境温度等参数，从而准确地控制内部电气回路的通断。

目前市面上的高压控制箱种类繁多，元器件布局混乱，并没有合理的利用高压控制箱的内部空间，造成后期安装、维护困难等问题；同时高压控制箱内部的电池组管理单功能参差不齐，并不能有效的确保电池组安全、稳定、可靠、高效、经济运行。

并且市面上的高压控制箱不能够对电池组自动监测，在电池组发生异常时需要手动关断断路器，存在一个操作时间差，而影响高压控制箱及电池组的安全性。

因此，亟需开发一种新的锂电池储能系统用高压控制箱，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种锂电池储能系统用高压控制箱，以解决如何实现高压控制箱手动、自动控制一体化对电池组控制以提高安全性的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种锂电池储能系统用高压控制箱，其包括：箱体、充放电回路、断路器和电池组管理模块；其中所述充放电回路、断路器和电池组管理模块设置在箱体内，所述箱体上设置有电池组正极接口、电池组负极接口、PCS正极接口、PCS负极接口；所述断路器设置在充放电回路中，且所述充放电回路的正极线两端分别连接电池组正极接口、PCS正极接口，所述充放电回路的负极线两端分别连接电池组负极接口、PCS负极接口；所述电池组管理模块与充放电回路电性相连，所述PCS正极接口、PCS负极接口与储能变流器连接，所述电池组正极接口、电池组负极接口与电池组连接；所述断路器或电池组管理模块适于控制充放电回路通断，以控制储能变流器与电池组之间通断。

进一步，所述充放电回路的正极线中设置第一接触器和熔断器；所述充放电回路的负极线中设置第二接触器；所述第一接触器的输入端连接断路器的输出端，所述第一接触器的输出端连接熔断器的第一端，所述熔断器的第二端连接电池组正极接口，所述第二接触器的输入端连接电池组负极接口，所述第二接触器的输出端连接断路器的输出端；所述第一接触器、第二接触器的控制线圈接入电池组管理模块中相应继电器的输出端。

进一步，所述第一接触器的两端并联有预充回路；所述预充回路中设置有串联的预充接触器和预充电阻；所述预充接触器的输入端与预充电阻的第一端相连，所述预充接触器的输出端与第一接触器的输出端并联，所述预充电阻的第二端与第一接触器的输入端并联；所述预充接触器的控制线圈接入电池组管理模块中相应继电器的输出端。

进一步，所述充放电回路的负极线中还设置有分流器；所述第二接触器的输入端连接分流器的正端；所述分流器的负端连接电池组负极接口。

进一步，所述电池组管理模块包括：控制单元、参数检测单元和通讯单元；所述控制单元、通讯单元设置在箱体内，所述参数检测单元设置在电池组中，且所述参数检测单元通过通讯单元与控制单元电性连接，所述控制单元通过通讯单元与上位机连接；所述参数检测单元适于检测电池组的数据参数，以发送至所述控制单元；所述控制单元适于将数据参数发送至上位机，以接收相应控制指令。

进一步，所述控制单元设置有输入接口DI1~DI6，输出接口DO1、DO2、HSD1~HSD4；所述第一接触器的反馈信号端与控制单元的输入接口DI3连接，所述第一接触器的控制线圈与控制单元的输出接口HSD2连接；所述第二接触器的反馈信号端与控制单元的输入接口DI2连接，所述第二接触器的控制线圈与控制单元的输出接口HSD1连接；所述预充接触器的反馈信号端与控制单元的输入接口DI4连接，所述预充接触器的控制线圈与控制单元的输出接口HSD3连接。

进一步，所述通讯单元包括：两组通讯接口；两组所述通讯接口设置在箱体的面板上；所述控制单元通过一组通讯接口与参数检测单元连接，所述控制单元通过另一组通讯接口与上位机连接。

进一步，所述断路器连接有操作手柄，且所述操作手柄设置在箱体的面板上。

进一步，所述电池组管理模块还包括：供电单元；所述供电单元适于对控制单元、参数检测单元供电。

进一步，所述供电单元包括：电源接口；所述电源接口设置在箱体的面板上，以连接所述控制单元、参数检测单元。

本实用新型的有益效果是，本实用新型通过电池组管理模块采集电池组电流、电压、绝缘电阻和环境温度等参数，实时控制充放电回路的通断，确保电池组安全可靠，同时结构简单，具有较强的通用性，适用于不同类型的电池组，并且箱体内线束和铜排的采用，提高了生产、组装的效率，同时方便后期的安装和维护。

本实用新型的其他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。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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获得其他的附图。

图1是本实用新型的锂电池储能系统用高压控制箱的电路图；

图2是本实用新型的锂电池储能系统用高压控制箱的原理框图；

图3是本实用新型的电池组管理模块的原理框图；

图4是本实用新型的锂电池储能系统用高压控制箱的结构图；

图5是本实用新型的锂电池储能系统用高压控制箱的内部结构图。

图中：

1、箱体；101、电池组正极接口；102、电池组负极接口；103、PCS正极接口；104、PCS负极接口；105、通讯接口；106、电源接口；107、操作手柄；108、挂耳；109、指示灯；

2、断路器；3、第一接触器；4、熔断器；5、第二接触器；6、预充接触器；7、预充电阻；8、控制单元；9、分流器；10、铜排。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、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。

实施例1

在本实施例中，如图1至图5所示，本实施例提供了一种锂电池储能系统用高压控制箱，其包括：箱体1、充放电回路、断路器2和电池组管理模块；其中所述充放电回路、断路器2和电池组管理模块设置在箱体1内，所述箱体1上设置有电池组正极接口101、电池组负极接口102、PCS正极接口103、PCS负极接口104；所述断路器2设置在充放电回路中，且所述充放电回路的正极线两端分别连接电池组正极接口101、PCS正极接口103，所述充放电回路的负极线两端分别连接电池组负极接口102、PCS负极接口104；所述电池组管理模块与充放电回路电性相连，所述PCS正极接口103、PCS负极接口104与储能变流器连接，所述电池组正极接口101、电池组负极接口102与电池组连接；所述断路器2或电池组管理模块适于控制充放电回路通断，以控制储能变流器与电池组之间通断。

在本实施例中，断路器2指图1中QF1，电池组正极接口101、电池组负极接口102、PCS正极接口103、PCS负极接口104分别指图1中B+、B-、P+、P-。

在本实施例中，箱体1内具有多个隔离的装配单元，能使各元器件有序排布，提高了组装和接线的效率；电池组管理模块能够实现对电池组的运行状态量（电压、电流、温度等）的监测，进而实现计算电池组的状态，从而有效的确保电池组稳定运行。

在本实施例中，本实施例通过电池组管理模块采集电池组电流、电压、绝缘电阻和环境温度等参数，实时控制充放电回路的通断，确保电池组安全可靠，同时结构简单，具有较强的通用性，适用于不同类型的电池组，并且箱体1内线束和铜排10的采用，提高了生产、组装的效率，同时方便后期的安装和维护。

在本实施例中，所述充放电回路的正极线中设置第一接触器3和熔断器4；所述充放电回路的负极线中设置第二接触器5；所述第一接触器3的输入端连接断路器2的输出端，所述第一接触器3的输出端连接熔断器4的第一端，所述熔断器4的第二端连接电池组正极接口101，所述第二接触器5的输入端连接电池组负极接口102，所述第二接触器5的输出端连接断路器2的输出端；所述第一接触器3、第二接触器5的控制线圈接入电池组管理模块中相应继电器的输出端。

在本实施例中，第一接触器3指图1中KM1，熔断器4指图1中FU1，第二接触器5指图1中KM2。

在本实施例中，所述第一接触器3的两端并联有预充回路；所述预充回路中设置有串联的预充接触器6和预充电阻7；所述预充接触器6的输入端与预充电阻7的第一端相连，所述预充接触器6的输出端与第一接触器3的输出端并联，所述预充电阻7的第二端与第一接触器3的输入端并联；所述预充接触器6的控制线圈接入电池组管理模块中相应继电器的输出端。

在本实施例中，预充接触器6指图1中KM3，预充电阻7指图1中R1。

在本实施例中，在闭合第一接触器3前应先将预充接触器6闭合，再闭合第一接触器3，然后断开预充接触器6，预充回路有限流的作用，允许通过的电流值远低于第一接触器3，从而保护第一接触器3免受大电流冲击而烧毁，同时预充电阻7不能长时间工作，否则会因温度过高而损坏，从而失去保护第一接触器3的作用。第一接触器3、第二接触器5是用小电流控制大电流的电气元件，具有反馈回路通断状态的功能，是控制正、负极支路通断的关键元件。

在本实施例中，所述充放电回路的负极线中还设置有分流器9；所述第二接触器5的输入端连接分流器9的正端；所述分流器9的负端连接电池组负极接口102。

在本实施例中，分流器9指图1中BCU。

在本实施例中，所述电池组管理模块包括：控制单元8、参数检测单元和通讯单元；所述控制单元8、通讯单元设置在箱体1内，所述参数检测单元设置在电池组中，且所述参数检测单元通过通讯单元与控制单元8电性连接，所述控制单元8通过通讯单元与上位机连接；所述参数检测单元适于检测电池组的数据参数，以发送至所述控制单元8；所述控制单元8适于将数据参数发送至上位机，以接收相应控制指令。

在本实施例中，控制单元8采用控制器。

在本实施例中，所述控制单元8设置有输入接口DI1~DI6，输出接口DO1、DO2、HSD1~HSD4；所述第一接触器3的反馈信号端与控制单元8的输入接口DI3连接，所述第一接触器3的控制线圈与控制单元8的输出接口HSD2连接；所述第二接触器5的反馈信号端与控制单元8的输入接口DI2连接，所述第二接触器5的控制线圈与控制单元8的输出接口HSD1连接；所述预充接触器6的反馈信号端与控制单元8的输入接口DI4连接，所述预充接触器6的控制线圈与控制单元8的输出接口HSD3连接。

在本实施例中，控制单元8是电池组管理模块的核心，参数检测单元通过检测电池组电压、电流、绝缘电阻和环境温度等参数，控制单元8通过检测第一接触器3、第二接触器5、预充接触器6的状态，从而发出信号，控制第一接触器3、第二接触器5、预充接触器6的通断；通讯单元保证控制单元8与上位机二者可实时相互传输采集到的数据并进行控制。

在本实施例中，所述通讯单元包括：两组通讯接口105；两组所述通讯接口105设置在箱体1的面板上；所述控制单元8通过一组通讯接口105与参数检测单元连接，所述控制单元8通过另一组通讯接口105与上位机连接。

在本实施例中，所述断路器2连接有操作手柄107，且所述操作手柄107设置在箱体1的面板上。

在本实施例中，所述电池组管理模块还包括：供电单元；所述供电单元适于对控制单元8、参数检测单元供电。

在本实施例中，所述供电单元包括：电源接口106；所述电源接口106设置在箱体1的面板上，以连接所述控制单元8、参数检测单元。

在本实施例中，箱体1的前面板上通信接口和电源接口106用于连接控制单元8与电池组中参数检测单元，其中参数检测单元获取单体电池的电压、温度信息，控制单元8则负责将单体及电池组的电压、电流以及环境温度等参数发送给上位机，并接受其指令。

在本实施例中，电池组负极接口102设置在箱体1的前面板左上角，箱体1的前面板左上角处位于电池组负极接口102的下方设置相应通讯接口105和电源接口106，箱体1的前面板右上角处设置电池组正极接口101，箱体1的前面板右上角处位于电池组正极接口101的左侧设置相应指示灯109（故障指示信号灯和运行指示信号灯），断路器2设置在箱体1的前面板居中位置，PCS负极接口104、PCS正极接口103设置在箱体1的前面板右下角，熔断器4设置在箱体1内部左侧安装板上，预充接触器6设置在箱体1内部且位于熔断器4的后侧位置，熔断器4的右侧设置第一接触器3、第一接触器3的右侧设置第二接触器5及第二接触器5的右侧设置分流器9，第二接触器5的后侧设置预充电阻7，预充电阻7的后方且靠箱体1内部内侧边缘的设置控制单元8，从而实现箱内具有多个隔离的装配单元，能使各元器件有序排布，提高了组装和接线的效率。

在本实施例中，箱体1的外壁上设置挂耳108，以用于安装箱体1。

综上所述，本实用新型通过电池组管理模块采集电池组电流、电压、绝缘电阻和环境温度等参数，实时控制充放电回路的通断，确保电池组安全可靠，同时结构简单，具有较强的通用性，适用于不同类型的电池组，并且箱体内线束和铜排的采用，提高了生产、组装的效率，同时方便后期的安装和维护。

本申请中选用的各个器件（未说明具体结构的部件）均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。并且，本申请所涉及的软件程序均为现有技术，本申请不涉及对软件程序作出任何改进。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种锂电池储能系统用高压控制箱，其特征在于，包括：

箱体、充放电回路、断路器和电池组管理模块；其中

所述充放电回路、断路器和电池组管理模块设置在箱体内，所述箱体上设置有电池组正极接口、电池组负极接口、PCS正极接口、PCS负极接口；

所述断路器设置在充放电回路中，且所述充放电回路的正极线两端分别连接电池组正极接口、PCS正极接口，所述充放电回路的负极线两端分别连接电池组负极接口、PCS负极接口；

所述电池组管理模块与充放电回路电性相连，所述PCS正极接口、PCS负极接口与储能变流器连接，所述电池组正极接口、电池组负极接口与电池组连接；

所述断路器或电池组管理模块适于控制充放电回路通断，以控制储能变流器与电池组之间通断。

2.如权利要求1所述的锂电池储能系统用高压控制箱，其特征在于，

所述充放电回路的正极线中设置第一接触器和熔断器；

所述充放电回路的负极线中设置第二接触器；

所述第一接触器的输入端连接断路器的输出端，所述第一接触器的输出端连接熔断器的第一端，所述熔断器的第二端连接电池组正极接口，所述第二接触器的输入端连接电池组负极接口，所述第二接触器的输出端连接断路器的输出端；

所述第一接触器、第二接触器的控制线圈接入电池组管理模块中相应继电器的输出端。

3.如权利要求2所述的锂电池储能系统用高压控制箱，其特征在于，

所述第一接触器的两端并联有预充回路；

所述预充回路中设置有串联的预充接触器和预充电阻；

所述预充接触器的输入端与预充电阻的第一端相连，所述预充接触器的输出端与第一接触器的输出端并联，所述预充电阻的第二端与第一接触器的输入端并联；

所述预充接触器的控制线圈接入电池组管理模块中相应继电器的输出端。

4.如权利要求3所述的锂电池储能系统用高压控制箱，其特征在于，

所述充放电回路的负极线中还设置有分流器；

所述第二接触器的输入端连接分流器的正端；

所述分流器的负端连接电池组负极接口。

5.如权利要求4所述的锂电池储能系统用高压控制箱，其特征在于，

所述电池组管理模块包括：控制单元、参数检测单元和通讯单元；

所述控制单元、通讯单元设置在箱体内，所述参数检测单元设置在电池组中，且所述参数检测单元通过通讯单元与控制单元电性连接，所述控制单元通过通讯单元与上位机连接；

所述参数检测单元适于检测电池组的数据参数，以发送至所述控制单元；

所述控制单元适于将数据参数发送至上位机，以接收相应控制指令。

6.如权利要求5所述的锂电池储能系统用高压控制箱，其特征在于，

所述控制单元设置有输入接口DI1~DI6，输出接口DO1、DO2、HSD1~HSD4；

所述第一接触器的反馈信号端与控制单元的输入接口DI3连接，所述第一接触器的控制线圈与控制单元的输出接口HSD2连接；

所述第二接触器的反馈信号端与控制单元的输入接口DI2连接，所述第二接触器的控制线圈与控制单元的输出接口HSD1连接；

所述预充接触器的反馈信号端与控制单元的输入接口DI4连接，所述预充接触器的控制线圈与控制单元的输出接口HSD3连接。

7.如权利要求5所述的锂电池储能系统用高压控制箱，其特征在于，

所述通讯单元包括：两组通讯接口；

两组所述通讯接口设置在箱体的面板上；

所述控制单元通过一组通讯接口与参数检测单元连接，所述控制单元通过另一组通讯接口与上位机连接。

8.如权利要求1所述的锂电池储能系统用高压控制箱，其特征在于，

所述断路器连接有操作手柄，且所述操作手柄设置在箱体的面板上。

9.如权利要求5所述的锂电池储能系统用高压控制箱，其特征在于，

所述电池组管理模块还包括：供电单元；

所述供电单元适于对控制单元、参数检测单元供电。

10.如权利要求9所述的锂电池储能系统用高压控制箱，其特征在于，

所述供电单元包括：电源接口；

所述电源接口设置在箱体的面板上，以连接所述控制单元、参数检测单元。

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