CN219458664U - 一种高压箱及储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及电池储能系统技术领域,尤其公开了一种高压箱，包括箱体、高压电路和第一电源；高压电路包括主正继电器、主负继电器、辅电继电器、第一接线盒、第二接线盒、第三接线盒、第四接线盒、第一熔断器和第一开关；其中，第一接线盒、第一开关、主正继电器、电流传感器和第二接线盒依次连接形成主正线路；第三接线盒、第一开关、主负继电器、第一熔断器和第四接线盒依次连接形成主负线路；第一电源的正极经辅电继电器接入主正线路，第一电源的负极接入主负线路。通过上述方式，当电池簇因欠压被电池控制单元切断和变流器之间的联系时，电池控制单元还切断辅电继电器，实现电池簇完全和负载脱离，防止电芯损坏。

Description

一种高压箱及储能系统

技术领域

本实用新型实施例涉及电池储能系统技术领域，特别是涉及一种高压箱及储能系统。

背景技术

储能系统用的高压箱是连接电池簇和储能变流器(简称PCS)的中间的单元，高压箱的主要作用是为电池簇提供充放电管理和控制，包括采集电池簇的电压、电流、温度和绝缘等信息，为电池簇提供过流、短路和过欠压保护等保护功能，确保储能系统的安全运行。

在储能系统中，电池管理系统(简称BMS)通常包括集中监控单元(简称CMU)、电池控制单元(简称BCU)和电池管理单元(简称BMU)，它们在工作时，均需要直流电源进行供电，直流电源的电压通常为24V。24V直流电源的常规供电方法是通过AC/DC开关电源提供(交流转直流的开关电源)，AC/DC开关电源的AC(交流电)侧供电一般是通过不间断电源(UPS)提供。然而，不间断电源占用空间较大，使系统能量密度降低，而且不间断电源的使用寿命比储能系统使用寿命低，需要中途更换不间断电源，使用成本较高。

此外，部分厂家的高压箱的24V电源供电也采用DC/DC(某一电压等级的直流电源变换其他电压等级直流电源)模块进行供电，DC/DC模块直接经过手动开关连接直流母线，或不经过手动开关直接连接直流母线，DC/DC模块输入没有增加自动控制功能，当电池簇因欠压被电池控制单元(BCU)切断和变流器之间的联系时，由于DC/DC模块一直连接着电池簇，电池管理单元(BMU)、电池控制单元(BCU)还会一直消耗电池簇电能，时间长了易造成电池簇过放电，导致电芯损坏。

实用新型内容

本实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种高压箱，能够防止电池簇过放电，进而防止电芯损坏。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：一种高压箱，包括箱体、高压电路和第一电源；高压电路包括辅电继电器、主正线路和主负线路，辅电继电器设置于箱体，主正线路的两端分别用于与变流器和电池簇的正极连接，主负线路的两端分别用于与变流器和电池簇的负极连接；第一电源设置于箱体，第一电源的正极经过辅电继电器接入主正线路，第一电源的负极接入主负线路。

可选的，高压电路还包括电流传感器、主正继电器、主负继电器、第一接线盒、第二接线盒、第三接线盒、第四接线盒、第一熔断器和第一开关；其中，第一接线盒、第一开关、主正继电器、电流传感器和第二接线盒依次连接，以形成主正线路，主正线路用于与变流器和电池簇的正极连接；第三接线盒、第一开关、主负继电器、第一熔断器和第四接线盒依次连接，以形成主负线路，主负线路用于与变流器和电池簇的负极连接。

可选的，高压电路还包括第二开关，第二开关与辅电继电器并联。

可选的，高压电路还包括第二熔断器，第二熔断器串联于第一电源的正极回路。

可选的，高压电路还包括预充电阻和预充继电器，预充电阻和预充继电器串联，以形成预充回路，预充回路并联于主正继电器。

可选的，还包括第二电源，第二电源设置于箱体，第二电源的正极接入主正线路，第二电源的负极接入主负线路，第二电源用于向集中控制单元连接供电。

可选的，还包括第三熔断器，第三熔断器设置于箱体，第三熔断器串联于第二电源的正极回路。

可选的，还包括二极管模块，二极管模块设置于箱体，二极管模块的输入端与第一电源的正极连接，二极管模块的输出端用于与电池控制单元和电池管理单元的正极连接。

可选的，还包括连接端子，连接端子设置于箱体，连接端子的正极与二极管模块的输入端连接，连接端子的负极与电池控制单元和电池管理单元的负极连接，连接端子用于与外部备用电源连接。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的另一个技术方案是：提供一种储能系统，包括上述高压箱。

本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例通过第一接线盒、第一开关、主正继电器、电流传感器和第二接线盒依次连接，形成主正线路，第三接线盒、第一开关、主负继电器、第一熔断器和第四接线盒依次连接，形成主负线路，进而实现电池簇的欠压保护功能，当电池簇电压过低时，电池控制单元会切断主正继电器和主负继电器，防止电池簇过放电导致电芯损坏。

此外，电池控制单元切断主正继电器和主负继电器后，由于电池管理单元和电池控制单元主线路还经第一电源持续损耗电池簇的电能，因此，当电池簇放电到一定程度后，电池控制单元再通过切断辅电继电器，实现电池簇完全和负载脱离，进一步防止电池簇过放电导致电芯损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体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。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本实用新型实施例提供的高压箱的整体结构示意图一；

图2是本实用新型实施例提供的高压箱的整体结构示意图二；

图3是本实用新型实施例提供的高压箱的整体结构的电气连接示意图；

图4是本实用新型实施例提供的高压箱的连接外部备用电源的电气连接示意图；

图5是本实用新型实施例提供的高压箱的第一电源输入侧改为断路器的电气连接示意图；

图6是本实用新型实施例提供的高压箱的电池控制单元的功能示意图。

图中：1箱体、2高压电路、20电流传感器、21主正继电器、22主负继电器、23辅电继电器、24第一接线盒、25第二接线盒、26第三接线盒、27第四接线盒、28第一熔断器、29第一开关、210主正线路、211主负线路、212第二开关、213第二熔断器、214预充电阻、215预充继电器、216第一面板、217第二面板、3第一电源、30第一接线端子、4第二电源、40第二接线端子、5第三熔断器、6二极管模块、7连接端子、8电池控制单元。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“垂直的”、“水平的”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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图6，一种高压箱，包括箱体1、高压电路2和第一电源3；高压电路2设置于箱体1，高压电路2包括电流传感器20、主正继电器21、主负继电器22、辅电继电器23、第一接线盒24、第二接线盒25、第三接线盒26、第四接线盒27、第一熔断器28和第一开关29；其中，第一接线盒24、第一开关29、主正继电器21、电流传感器20和第二接线盒25依次连接，以形成主正线路210，主正线路210用于与变流器和电池簇的正极连接；第三接线盒26、第一开关29、主负继电器22、第一熔断器28和第四接线盒27依次连接，以形成主负线路211，主负线路211用于与变流器和电池簇的负极连接；第一电源3设置于箱体1，第一电源3的正极经过辅电继电器23接入主正线路210，第一电源3的负极接入主负线路211，第一电源3用于向电池控制单元8和电池管理单元连接供电。

一实施例中，对于高压箱的结构，箱体1为中空的矩形箱体1，箱体1包括有设置于箱体1内部的第一面板216和设置于箱体1外部的第二面板217，其中，电流传感器20、主正继电器21、主负继电器22、辅电继电器23、第一熔断器28和第一电源3均设置于第一面板216，第一接线盒24、第二接线盒25、第三接线盒26、第四接线盒27和第一开关29均设置于第二面板217，此外，第一开关29为第一负荷隔离开关，第一电源3为24V的直流电源模块，电流传感器20用于采集电池簇的总电流数据。

对于高压电路2各个器件之间的连接方式，其中，第一接线盒24、第一开关29、主正继电器21、电流传感器20和第二接线盒25之间均通过铜排进行连接，即主正线路210之间的器件均通过铜排连接；第三接线盒26、第一开关29、主负继电器22、第一熔断器28和第四接线盒27之间均通过铜排进行连接，即主负线路211之间的器件均通过铜排连接。主正线路210路和主负线路211共同形成高压电路2的主线路，使得高压箱具备电池簇欠压保护的功能，工作时，通过手动控制第一开关29可启动或关闭高压电路2的运行，进而闭合或断开电池簇和变流器之间的连接，其中，主正继电器21和主负继电器22的控制线圈受电池控制单元8控制，当电池簇的电压过低时，通过电池控制单元8可实现对高压电路2的主线路的导通和切断，进而防止电芯损坏。此外，当电池簇的电压进一步降低时，通过电池控制单元8可实现对辅电继电器23的导通和切断，进而使得电池簇完全和负载脱离，即电池簇停止向电池控制单元8和电池管理单元释放电能，从而进一步防止电芯损坏。

另外，电池控制单元8位于高压箱内部，而电池管理单元位于高压箱外部，因此，为了方便接线，第一电源3的正负极连接引出有用于与电池管理单元进行连接的第一接线端子30，即第一接线端子30设置于第二面板217，通过第一接线端子30的正负极与电池管理单元的正负极连接，即可建立第一电源3与电池管理单元的连接。

进一步的，请参阅图1至图3，为了实现高压箱的黑启动功能，高压电路2还包括第二开关212，第二开关212与辅电继电器23并联。其中，第二开关212为第二负荷隔离开关，通过第二开关212的设置，使得第一电源3具备手动强制启动的功能，进而使得高压箱应用于储能系统中时，可进一步实现储能系统的黑启动功能。

进一步的，请参阅图1至图3，为了防止第一电源3的回路出现短路，高压电路2还包括第二熔断器213，第二熔断器213串联于第一电源3输入侧的正极回路。

一实施例中，通过第二熔断器213的设置，对于第一电源3输入侧的回路，请参阅图1至图3，其正极依次经过辅电继电器23和第二熔断器213后接入主正线路210，其负极直接接入主负线路211，第二开关212并联于辅电继电器23，以此形成第一电源3输入侧的回路。

另一实施例中，对于第一电源3输入侧的回路，可以使用具备带分励脱扣功能的断路器替代，请参阅图1至图5，即取消辅电继电器23、第二开关212和第二熔断器213、第一电源3的正负极均经过断路器接入主正线路210和主负线路211中，以此形成第一电源3输入侧的回路，通过带分励脱扣功能的断路器和电池控制单元8可实现电池电压过低时的自动切断功能。

进一步的，请参阅图1至图3，为了给高压电路2中的电容进行预充电，即给高压电路2的主线路中的电容进行预充电，减低主正继电器21和主负继电器22切换时产生的冲击电流，还包括预充电阻214和预充继电器215，预充电阻214和预充继电器215串联，以形成预充回路，预充回路并联于主正继电器21。

请参阅图1至图3，由于高压箱还需要给高压箱外部的集中控制单元进行供电，因此，还包括第二电源4，第二电源4设置于箱体1，第二电源4的正极接入主正线路210，第二电源4的负极接入主负线路211。其中，第二电源4为24V的直流电源模块，为了方便接线，第二电源4的正负极连接引出有用于与集中控制单元进行连接的第二接线端子40，即第二接线端子40设置于第二面板217，通过第二接线端子40的正负极与集中控制单元的正负极连接，即可建立第二电源4与集中控制单元的连接。

进一步的，请参阅图1至图3，为了防止第二电源4的回路出现短路，还包括第三熔断器5，第三熔断器5设置于箱体1，第三熔断器5串联于第二电源4输入侧的正极回路。

请参阅图1至图4，还包括二极管模块6，二极管模块6设置于箱体1，二极管模块6的输入端与第一电源3的正极连接，二极管模块6的输出端用于与电池控制单元8和电池管理单元的正极连接。此外，还包括连接端子7，连接端子7设置于箱体1，连接端子7的正极与二极管模块6的输入端连接，连接端子7的负极与电池控制单元8和电池管理单元的负极连接，连接端子7用于与外部备用电源连接，通过连接端子7的设置，可使线路进行兼容，预留有外部备用电源连接的结构，满足客户的不同需求，进一步丰富该高压箱的功能。

一实施例中，通过二极管模块6的设置，二极管模块的输入端分别与第一电源3的正极和连接端子7的正极连接，二极管模块6的输出端分别与电池控制单元8和电池管理单元的正极连接，电池控制单元8和电池管理单元的负极均与第一电源3的负极或连接端子7的负极连接，由于连接端子7的正负极分别与外部备用电源的正负极连接，以及二极管模块6的单向导通作用，因此，最终形成两个供电电路，其一，第一电源3输出侧的正极经二极管模块6分别与电池控制单元8和电池管理单元的正极连接，第一电源3输出侧的负极分别与电池控制单元8和电池管理单元的负极连接；其二，外部备用电源的正极经连接端子7和二极管模块6后，分别与电池控制单元8和电池管理单元的正极连接，外部备用电源的负极经连接端子7后，分别与电池控制单元8和电池管理单元的负极连接。通过两个供电电路，可使高压箱兼容外部备用电源的接入，进而实现第一电源3和外部备用电源的冗余，即其中一个电源出现故障时，由于二极管模块6的单项导通作用，不影响另一个电源的正常供电。其中，外部备用电源为不间断电源及由其供电的24V开关电源。

请参阅图1至图6，还包括指示灯，指示灯连接于电池控制单元8的开关量输出接口，指示灯用于显示储能系统的状态，其中，指示灯为红绿双色指示灯，指示灯设置于第二面板217，接入电池控制单元8的开关量输出接口，通过红绿双色指示灯的设置，可以显示高压箱的当前状态，进而显示储能系统的状态。

本实用新型实施例通过第一接线盒24、第一开关29、主正继电器21、电流传感器20和第二接线盒25依次连接，形成主正线路210，第三接线盒26、第一开关29、主负继电器22、第一熔断器28和第四接线盒27依次连接，形成主负线路211，进而实现电池簇的欠压保护功能，当电池簇电压过低时，电池控制单元8会切断主正继电器21和主负继电器22，防止电池簇过放电导致电芯损坏。

此外，电池控制单元8切断主正继电器21和主负继电器22后，由于电池管理单元和电池控制单元8主线路还经第一电源3持续损耗电池簇的电能，因此，当电池簇放电到一定程度后，电池控制单元8再切断辅电继电器23，实现电池簇完全和负载脱离，进一步防止电池簇过放电导致电芯损坏。

本实用新型又提供储能系统实施例，储能系统包括上述高压箱，对于上述高压箱的具体结构和功能可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高压箱，其特征在于，包括：

箱体；

高压电路，包括辅电继电器、主正线路和主负线路，所述辅电继电器设置于所述箱体，所述主正线路的两端分别用于与变流器和电池簇的正极连接，所述主负线路的两端分别用于与变流器和电池簇的负极连接；

第一电源，设置于所述箱体，所述第一电源的正极经过辅电继电器接入所述主正线路，所述第一电源的负极接入所述主负线路。

2.根据权利要求1所述的高压箱，其特征在于，所述高压电路还包括电流传感器、主正继电器、主负继电器、第一接线盒、第二接线盒、第三接线盒、第四接线盒、第一熔断器和第一开关；

其中，所述第一接线盒、第一开关、主正继电器、电流传感器和第二接线盒依次连接，以形成主正线路，所述主正线路用于与变流器和电池簇的正极连接；

所述第三接线盒、第一开关、主负继电器、第一熔断器和第四接线盒依次连接，以形成主负线路，所述主负线路用于与变流器和电池簇的负极连接。

3.根据权利要求1所述的高压箱，其特征在于，所述高压电路还包括第二开关，所述第二开关与所述辅电继电器并联。

4.根据权利要求1所述的高压箱，其特征在于，所述高压电路还包括第二熔断器，所述第二熔断器串联于所述第一电源的正极回路。

5.根据权利要求2所述的高压箱，其特征在于，所述高压电路还包括预充电阻和预充继电器，所述预充电阻和预充继电器串联，以形成预充回路，所述预充回路并联于所述主正继电器。

6.根据权利要求1所述的高压箱，其特征在于，还包括第二电源，所述第二电源设置于箱体，所述第二电源的正极接入所述主正线路，所述第二电源的负极接入主负线路，所述第二电源用于向集中控制单元连接供电。

7.根据权利要求6所述的高压箱，其特征在于，还包括第三熔断器，所述第三熔断器设置于所述箱体，所述第三熔断器串联于所述第二电源的正极回路。

8.根据权利要求1所述的高压箱，其特征在于，还包括二极管模块，所述二极管模块设置于箱体，所述二极管模块的输入端与所述第一电源的正极连接，所述二极管模块的输出端用于与电池控制单元和电池管理单元的正极连接。

9.根据权利要求8所述的高压箱，其特征在于，还包括连接端子，所述连接端子设置于箱体，所述连接端子的正极与所述二极管模块的输入端连接，所述连接端子的负极与电池控制单元和电池管理单元的负极连接，所述连接端子用于与外部备用电源连接。

10.一种储能系统，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述高压箱。