CN220809139U - 一种用于铁塔运维的车载储能系统及储能移动车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于铁塔运维的车载储能系统及储能移动车，其属于铁塔运维技术领域，所述系统包括箱体，所述箱体自下而上划分为储能电池区及管理控制区；所述储能电池区设置有若干电池模块；所述管理控制区设置有变流器及消防散热模块；所述电池模块与所述变流器采用模块堆叠设计，所述电池模块与所述变流器直流侧接口采用插座形式接口，各电池模块之间并联设置；其中，所述变流器采用双向变流器，且所述变流器采用隔离型AC/DC+DC/DC的两级架构；同时，所述储能电池区预留有一组电池模块空间。

Description

一种用于铁塔运维的车载储能系统及储能移动车

技术领域

本实用新型属于铁塔运维技术领域，尤其涉及一种用于铁塔运维的车载储能系统及储能移动车。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前铁塔运维工程中仍然用传统燃油运维车、配置燃油发电机组，存在运维成本高，便捷性差，噪音高等问题，特别是携带燃油及油机带来的安全隐患，随着能源绿色低碳的大力推广，可再生能源替代化石能源的逐步推进，上述方式已经不满足绿色低碳的要求。

发明人发现，铁塔负载功率较小，传统方式一般配置5kw的柴油发电机，需要到现场后启动柴油机，准备工作时间长，且铁塔运维一般需维护3小时左右；同时，现有的储能移动车通常都是至少百度电以上的专用车，其体积大、耗费成本高，且，铁塔基站一般设置于位置偏僻、道路崎岖地点，现有的储能移动车无法满足使用环境的要求；同时，现有储能车的变流器通常采用一级变换设计，电池侧的供电范围小，不适合通用性的电池快速更换。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提供了一种用于铁塔运维的车载储能系统及储能移动车，所述方案通过采用隔离型AC/DC+DC/DC的两级架构变流器，有效实现了电压的宽范围控制；所述变流器的电子元件均采用碳化硅器件，具有工作开关频率高、重量轻、损耗低的特点，且有效降低了变流器以及车载储能系统的整体重量和体积；同时，通过在储能电池区预留一组电池模块空间的方式，结合所述电池模块与所述变流器直流侧接口采用插座形式接口，各电池模块之间并联设置的方案，能够实现电池的不断电更换。

根据本实用新型实施例的第一个方面，提供了一种用于铁塔运维的车载储能系统，包括箱体，所述箱体自下而上划分为储能电池区及管理控制区；所述储能电池区设置有若干电池模块；所述管理控制区设置有变流器及消防散热模块；所述电池模块与所述变流器采用模块堆叠设计，所述电池模块与所述变流器直流侧接口采用插座形式接口，各电池模块之间并联设置；其中，所述变流器采用双向变流器，且所述变流器采用隔离型AC/DC+DC/DC的两级架构；同时，所述储能电池区预留有一组电池模块空间。

进一步的，所述箱体设置有用于交流充放电的交流接口以及用于直流充电的直流接口，其中，所述交流接口与变流器交流侧接口连接，所述直流接口通过变流器直流侧外置端引出，支持充电桩接口。

进一步的，所述系统还包括主控制器，所述主控制器与变流器的控制引脚连接；所述消防散热模块包括设置于箱体内部的灭火装置、温度传感器、烟雾传感器以及散热风扇，所述灭火装置、温度传感器、烟雾传感器、散热风扇分别与所述主控制器连接。

进一步的，所述灭火装置采用悬挂式七氟丙烷灭火装置。

进一步的，所述变流器内部电子器件均采用碳化硅元器件。

进一步的，所述管理控制区还设置有电池管理单元，所述电池管理单元分别与所述电池模块以及主控制器连接。

进一步的，所述主控制器与搭载车辆的车载控制器连接。

进一步的，所述连接方式为无线连接或有线连接。

根据本实施例的第二个方面，提供了一种用于铁塔运维的储能移动车，其包括移动车及搭载于所述移动车上的如上所述的一种用于铁塔运维的车载储能系统。

进一步的，所述移动车采用皮卡车、小型面包车或越野车。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型提供了一种用于铁塔运维的车载储能系统及储能移动车，所述方案基于铁塔运维的特殊场景，提供了一种绿色、低碳的移动电源；同时，所述方案中变流器采用隔离型AC/DC+DC/DC的两级架构，能够实现电压的宽范围控制；所述变流器的电子元件均采用碳化硅器件，具有工作开关频率高、重量轻、损耗低的特点，且有效降低了变流器以及车载储能系统的整体重量和体积。

（2）本实用新型中，所述车载储能系统箱体内的各模块采用模块化堆叠的设计，有效节约了系统的整体空间；同时，通过在储能电池区预留一组电池模块空间的方式，结合所述电池模块与所述变流器直流侧接口采用插座形式接口，各电池模块之间并联设置的方案，能够实现电池的不断电更换。

本实用新型附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型中实施例中所述的一种用于铁塔运维的车载储能系统结构示意图；

图2为本实用新型中实施例中所述的变流器电路结构图；

其中，1、主控制器；2、电池模块；3、灭火装置；4、烟雾传感器；5、变流器；6、电池管理单元。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

术语解释：

铁塔：移动、电信、联通等运营商使用的铁塔基站。

实施例一：

本实施例的目的是提供一种用于铁塔运维的车载储能系统及储能移动车。

如图1所示，一种用于铁塔运维的车载储能系统及储能移动车，包括箱体，所述箱体自下而上划分为储能电池区及管理控制区；所述储能电池区设置有若干电池模块2；所述管理控制区设置有变流器5及消防散热模块；所述电池模块2与所述变流器5采用模块堆叠设计，所述电池模块2与所述变流器5直流侧接口采用插座形式接口，各电池模块之间并联设置；其中，所述变流器5采用双向变流器，且所述变流器采用隔离型AC/DC+DC/DC的两级架构；同时，所述储能电池区预留有一组电池模块空间，其中，通过预留一组电池模块空间，能够有效满足扩容和快速更换需求。

在具体实施中，所述箱体设置有用于交流充放电的交流接口以及用于直流充电的直流接口，其中，所述交流接口与变流器交流侧接口连接，所述直流接口通过变流器直流侧外置端引出，支持充电桩接口。

在具体实施中，所述系统还包括主控制器1，所述主控制器1与变流器5的控制引脚连接；所述消防散热模块包括设置于箱体内部的灭火装置3、温度传感器、烟雾传感器4以及散热风扇，所述灭火装置3、温度传感器、烟雾传感器4、散热风扇分别与所述主控制器连接；所述灭火装置3采用悬挂式七氟丙烷灭火装置。

在具体实施中，所述变流器5内部电子器件均采用碳化硅元器件，通过采用碳化硅器件，工作开关频率高，重量轻，损耗低，能够有效降低整体重量和体积。

在具体实施中，所述管理控制区还设置有电池管理单元6，所述电池管理单元分别与所述电池模块以及主控制器连接。

在具体实施中，所述主控制器1与搭载车辆的车载控制器连接，所述连接方式为无线连接或有线连接。

在本实施例所述方案，针对铁塔运维车（采用皮卡、小型面包车或越野车）空间小，同时要考虑放置维修工具和户外电缆等，通过将储能系统进行一体化设计，充分考虑减小体积、降低重量、移动便捷以及满足维护3小时供电需求；基于上述需求提出了一种用于铁塔运维的车载储能系统方案。

本实施例所述车载储能系统主要采用如下技术构思：

（1）采用模块化设计，方便对运维电力电量增减、更换维修，同时，可实现紧急情况下的快速换电；

（2）采用碳化硅器件工作开关频率高，重量轻，损耗低，降低整体重量。

（3）储能变流器额定输出AC380V,15kW,支持交流、直流充电桩充电，满足不同充电需求。直流充电桩与电池之间进行通讯，按照国网充电桩标准通讯协议进行充电，电池配套的BMU(电池管理单元)需要满足相关通讯协议。

具体的，在本实施例所述车载储能系统中，由交流380V通过双向变流器给电池单元充电，交流电源经过变流器给车载电池模块充电，采用恒流、恒功率等充电方式进行充电，充电电流及功率可控。

在具体实施过程中，车载设备到达铁塔基站现场后，将交流输出接入（铁塔基站）负载供电侧，采用负载跟踪方式，通过车载电池储能放电给（铁塔基站）设备供电。

在具体实施中，所述电池模块充电时，交流充电采用快速对插头方式接入。直流充电采用充电桩枪头的方式接入，支持充电桩充电，直流充电桩与电池管理单元直接相连，通过国标标准通讯协议实现电池充电。

在具体实施中，所述车载储能系统采用两级变化实现直流电压宽范围控制，实现电池范围内正常工作，提高了电池通用性。具体的：

根据实际功能需求和电池工作电压范围，按照以下方式进行变流器设计，常规变流器通常体积大且具有较大重量，考虑到实施例的具体场景，所述变流器的电子元件均采用碳化硅器件设计，其具有开关频率高、体积小以及功耗低的特性；

同时，考虑到本实施例所述车载储能系统并网充电离网放电进行使用，所述变流器采用两级架构方式，即采用隔离型AC/DC+DC/DC方式对电池组进行充放电,具体的，如图2所示，所述变流器，在充电时将三相交流电通过输入侧的交流接触器KM2、缓冲电阻R1-R3、电抗器L1，电流互感器CT1-CT2检测三相电流值，全控型碳化硅器件Q1-Q6将三相交流电压转换成直流电压，经过电容C1与碳化硅器件Q7-Q10采用直流斩波方式，实现输出电压的可控调节，通过L2电抗器后将直流电源输出，经过缓冲电阻R、输出断路器QF给车载储能电池系统进行恒流、恒功率充电，当电池侧电压和变流器输出侧电压一致时，通过直流接触器KM3将缓冲电阻短接，充电直至车载储能电池系统的充电截止电压后停止充电。放电时通过电路拓扑反向流动方式将电池的能量经过变流器逆变成标准的380V电源给设备供电，通过三相电容C进行高频谐波滤除，当用电结束时或者放电至截止电压时停止放电，实现电池侧宽电压范围的应用。

上述设置具有如下优点：通过两级变换实现电气隔离，提高了运维车储能的安全，拓宽了对电池模块的兼容性，满足不同电压等级电池模块的接入，适用范围宽，如48V电池、96V电池，160V电池等等，实现电池工作电压0～850V范围内正常工作,解决不同电压等级的电池模块接入快速换电匹配性问题。

在具体实施中，本实施例所述的车载储能系统采用积木式模块设计（即模块堆叠设计），实现三相交流接入变流器，并输出直流电接入电池模块，变流器直流侧通过外置端引出，支持充电桩接口。所述车载储能系统提供直流DC24V 10A输出电压端口为BMU（电池管理单元）供电。

在具体实施中，所述电池模块与变流器的宽度和深度采用一致的设计，实际组装中采用叠放方式；进一步的，为了解决更换电池不断电的问题，电池模块与变流器直流接口采用插座形式，各电池模块之间并联设计，且在更换电池模块时，采用先接后拔的方式。

在具体实施中，所述电池模块和变流器均放置在箱体内，所述箱体采用保温箱，同时，考虑到散热和保温功能，箱体需要做相应处理，根据电池箱和变流器尺寸设计保温箱尺寸，整个箱体需满足尺寸小、便于组装以及便于维护的要求；同时，所述箱体还需满足车载、户用以及便携移动等功能，适应不同的应用场合；所述箱体预留有交流接口和直流接口，满足交流充放电和直流充电功能；同时，所述箱体采用抗震、抗碰撞的设计。

在具体实施中，所述车载储能系统的相关数据显示采用集成式一体化设计，即全车功能及数据在一块触控屏上即可实现显示、操作，最大限度降低客户学习成本，使其便捷度最大化；具体的，车载储能系统的相关数据通过所述主控器采用无线传输或有限传输（如RS485通讯）接入搭载车辆的中控显示屏，显示装置工作状态、主要参数信息等，并实现开关机功能。

本实施例所述方案通过设置烟雾、温度等多种传感，并对应设置了灭火装置及散热风扇，通过所述主控器采集上述传感器的数据，基于采集值与预设阈值的比较结果，控制灭火装置及散热风扇的启动，进而实现了对车载储能电池的早期预警保护。

在一个或多个实施例中，所述车载储能系统还设置有相应的空气开关做为电池系统通断的保护。

在一个或多个实施例中，通过车载储能系统的显示界面进行操控，并网和离网两种工作状态，对系统进行充电和放电工作模式切换，通过并网对铁塔运维车的车载移动储能系统的储能电池进行充电，离网对铁塔运维车的车载移动储能系统的储能电池进行放电，实现并网恒流充电，离网负载跟踪放电的双向能量流动控制。通过显示界面监控变流器、电池组等的实时数据和工作状态。并通过RS485通讯接入中控显示屏，显示装置工作状态、主要参数信息等；实现开关机功能。通过云服务平台远程连接车辆定位系统、监控等传感设备，实现远程实时监控车辆工况信息、行驶轨迹等定位信息，远程监控系统状态、电池电量及运行指标，支持智能监。通过5G网络、通讯等各种方式实现，可以通过5G网络方式将每个移动车载储能系统进行监控管理。

实施例二：

本实施例的目的是提供了一种用于铁塔运维的储能移动车，其包括移动车及搭载于所述移动车上的如上所述的一种用于铁塔运维的车载储能系统。

进一步的，所述移动车采用皮卡车、小型面包车或越野车。

上述实施例提供的一种用于铁塔运维的车载储能系统及储能移动车可以实现，具有广阔的应用前景。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于铁塔运维的车载储能系统，其特征在于，包括箱体，所述箱体自下而上划分为储能电池区及管理控制区；所述储能电池区设置有若干电池模块；所述管理控制区设置有变流器及消防散热模块；所述电池模块与所述变流器采用模块堆叠设计，所述电池模块与所述变流器直流侧接口采用插座形式接口，各电池模块之间并联设置；其中，所述变流器采用双向变流器，且所述变流器采用隔离型AC/DC+DC/DC的两级架构；同时，所述储能电池区预留有一组电池模块空间。

2.如权利要求1所述的一种用于铁塔运维的车载储能系统，其特征在于，所述箱体设置有用于交流充放电的交流接口以及用于直流充电的直流接口，其中，所述交流接口与变流器交流侧接口连接，所述直流接口通过变流器直流侧外置端引出，支持充电桩接口。

3.如权利要求1所述的一种用于铁塔运维的车载储能系统，其特征在于，所述系统还包括主控制器，所述主控制器与变流器的控制引脚连接；所述消防散热模块包括设置于箱体内部的灭火装置、温度传感器、烟雾传感器以及散热风扇，所述灭火装置、温度传感器、烟雾传感器、散热风扇分别与所述主控制器连接。

4.如权利要求3所述的一种用于铁塔运维的车载储能系统，其特征在于，所述灭火装置采用悬挂式七氟丙烷灭火装置。

5.如权利要求1所述的一种用于铁塔运维的车载储能系统，其特征在于，所述变流器内部电子器件均采用碳化硅元器件。

6.如权利要求3所述的一种用于铁塔运维的车载储能系统，其特征在于，所述管理控制区还设置有电池管理单元，所述电池管理单元分别与所述电池模块以及主控制器连接。

7.如权利要求3所述的一种用于铁塔运维的车载储能系统，其特征在于，所述主控制器与搭载车辆的车载控制器连接。

8.如权利要求7所述的一种用于铁塔运维的车载储能系统，其特征在于，所述主控制器与搭载车辆的车载控制器的连接方式为无线连接或有线连接。

9.一种用于铁塔运维的储能移动车，其特征在于，其包括移动车及搭载于所述移动车上的如权利要求1-8任一项所述的一种用于铁塔运维的车载储能系统。

10.如权利要求9所述的一种用于铁塔运维的储能移动车，其特征在于，所述移动车采用皮卡车、小型面包车或越野车。