CN111640905A - 电池簇 - Google Patents

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陈冠儒
毛晨红
刘骁
杨振华
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Abstract

本发明提供的电池簇，涉及电池技术领域，包括机架以及设置在机架内的电池模块，电池模块包括壳体以及安装在壳体内的多个电芯，多个电芯串联，多个电芯中的一个电芯还串联有第一熔断装置。本发明提供的电池簇的电压在高压状态时，由于多个电芯中的一个电芯上串联第一熔断装置，从而防止电池模块出现短路，进而可以实现电池簇在高电压时运行安全。

Description

电池簇
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池簇。
背景技术
随着太阳能发电、风力发电等新能源发电方式的不断推广，储能***成为在电力***中平滑新能源发电波动性的主流解决方案，也成为国际、国内相关行业研究的热点。电池簇作为储存与释放电能的关键部件，是储能***的关键设备，直接影响到储能***的安全运行。
相关技术中，电池簇由多个串并联连接的电芯安装在壳体内。
然而，相关技术中电池簇在高压运行时，会存在电池簇运行不安全的问题。
发明内容
本发明提供一种电池簇，以解决相关技术中电池簇在高压运行时，会存在电池簇运行不安全的问题。
本发明提供了一种电池簇，包括机架以及设置在所述机架内的电池模块。
所述电池模块包括壳体以及安装在所述壳体内的多个电芯，多个所述电芯串联。
多个所述电芯中的一个所述电芯还串联有第一熔断装置。
可选地，所述电池模块为多个，多个所述电池模块串联。
可选地，多个所述电池模块之间还串联有第二熔断装置。
可选地，所述机架采用绝缘材质制成。
可选地，还包括控制器和风扇。
所述电池模块的一侧安装有所述风扇。
所述电池模块上设置有温度传感器，所述温度传感器用于检测所述电芯的第一温度。
所述控制器用于获取所述温度传感器检测到的所述第一温度，并根据所述第一温度调控所述风扇的转速。
可选地，所述电池模块上间隔的设置有多个温度传感器，所述温度传感器用于获取所述电芯的第一温度。
所述控制器用于获取多个所述温度传感器检测到的所述电芯的第一温度，并获取多个所述第一温度中的最大第一温度和最小第一温度，根据所述最大第一温度和所述最小第一温度确定所述风扇的转速。
可选地，所述风扇具有多个档位，每个所述档位具有与该档位相对应的转速以及与该转速相对应的所述第一温度范围。
所述控制器还用于根据所述最大第一温度和所述最小第一温度确定所述风扇的档位。
可选地，所述电池模块连接有一个从控制器，每个所述从控制器用于获取所述电池模块中的所述温度传感器检测到的所述第一温度；所述控制器与所述从控制器连接，以获取所述电池模块的温度。
可选地，所述控制器与所述从控制器之间还设置有转接板，所述转接板用于连接所述控制器与所述从控制器。
可选地，所述从控制器还串联有耗散电阻器。
本发明提供的电池簇，包括机架以及设置在机架内的电池模块，电池模块包括壳体以及安装在壳体内的多个电芯，多个电芯串联，多个电芯中的一个电芯还串联有第一熔断装置。本发明提供的电池簇的电压在高压状态时，由于多个电芯中的一个电芯上串联第一熔断装置，从而防止电池模块出现短路，进而可以实现电池簇在高电压时运行安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电池簇的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种电池簇中的电池模块的结构示意图；
图3为图2中电池模块中壳体的结构示意图；
图4为图1中机架的结构示意图。
附图标记说明：
10-电池模块；
11-壳体；
12-电芯；
13-第一熔断装置；
14-第二熔断装置；
15-温度传感器；
16-耗散电阻器；
20-机架；
30-控制器；
31-从控制器；
32-转接板；
40-风扇。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在以上描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
在全球环境恶化、化石能源紧张的大环境下，可再生能源的优先使用显得尤为重要。目前，太阳能作为新能源发电的推广方式之一，太阳能发电***应用在各种环境之下，但太阳能发电受季节、气候影响大导致发电功率波动性大。储能***具有平抑光伏发电波动、跟踪发电计划出力，因此，储能***与太阳能联合应用成为在电力***中平滑新能源发电波动性的主流解决方案，也成为国际、国内相关行业研究的热点。电池簇作为储存与释放电能的关键部件，是储能***的关键设备，直接影响到储能***的安全运行。相关技术中，电池簇由多个串并联连接的电芯组成。然而，相关技术中电池簇的电压在高压状态时，会存在电池簇运行不安全的问题。
为了解决上述问题，本发明提供的电池簇的电压在高压状态时，由于多个电芯中的一个电芯上串联第一熔断装置，从而防止电池模块出现短路，进而可以实现电池簇在高电压时运行安全。
下面结合具体实施例对发明提供的电池簇进行详细说明。
图1为本发明实施例提供的一种电池簇的结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种电池簇中的电池模块的结构示意图；图3为图2中电池模块中壳体的结构示意图；图4为图1中机架的结构示意图。
如图1至图4所示，本发明提供的一种电池簇，应用于高压，包括机架20以及设置在机架20内的电池模块10；电池模块10包括壳体11以及安装在壳体11内的多个电芯12，多个电芯12串联；多个电芯12中的一个电芯12还串联有第一熔断装置13。
其中，第一熔断装置13可以为保险丝。
在一种可选的实施方式中，第一熔断装置13可以串接在多个串联电芯12的一端的两个电芯12之间。在其它实现方式中，第一熔断装置13也可以连接在多个串联电芯12的另一端或中间的两个电芯12之间。
其中，通过在多个电芯12中的一个电芯12上串联第一熔断装置13，从而防止电池模块10出现短路，进而在电池簇充放电过程中可以保护电池簇。
进一步的，电池簇包括机架20以及设置在机架20内的电池模块10，电池模块10由安装在壳体11内多个串联的电芯12组成，可以实现电池簇串联运行在1000伏特以上的高电压；由于多个电芯12中的一个电芯12上串联第一熔断装置13，从而防止电池模块10出现短路，进而可以实现电池簇在高电压时运行安全。
需要说明的是，本发明提供的电池簇中壳体11中串联安装的电芯12的数量比相关技术中壳体11中的电芯12数量要多，因此提高了壳体11中的能量密度，从而节约了电池簇的体积空间，进而提高了电池簇的能量密度。还有电池簇中的线路之间需要电气隔离，隔离等级需要保证2500V绝缘水平，从而在高压下保证电池簇运行安全。
本发明提供的电池簇，包括机架20以及设置在机架20内的电池模块10；电池模块10包括壳体11以及安装在壳体11内的多个电芯12，多个电芯12串联；多个电芯12中的一个电芯12还串联有第一熔断装置13。本发明提供的电池簇在高压运行时，由于多个电芯12中的一个电芯12上串联第一熔断装置13，从而防止电池模块10出现短路，进而可以实现电池簇在高电压时运行安全。
可选地，电池模块10为多个，多个电池模块10串联。
其中，电池簇包括多个电池模块10，多个电池模块10通过串联连接在一起，每个电池模块10由安装在壳体11内多个串联的电芯12组成。
在一种可选的实施方式中，电池簇由多个电池模块10组成，每个电池模块10由安装在壳体11内多个串联的电芯12组成，可以实现电池簇灵活配置，同时支持电池簇对外动力接口支持顶部或底部进出线。
进一步的，电池簇包括机架20以及设置在机架20内的多个电池模块10，每个电池模块10由安装在壳体11内多个串联的电芯12组成，多个电池模块10通过串联连接在一起，可以实现电池簇串联运行的高电压；由于多个电芯12中的一个电芯12上串联第一熔断装置13，从而防止电池模块10出现短路，进而可以实现电池簇在高电压时运行安全。
需要说明的是，当电池簇由多个电池模块10组成时，多个电池模块10通过串联连接在一起，每个电池模块10由多个电芯12组成，多个电芯12通过串联连接在一起，可以实现电池簇的电压在1000伏特以上。此外，本发明提供的电池簇在1000伏特以上进行功率转换时，还有利于提高转换器的转换效率。
可选地，多个电池模块10之间还串联有第二熔断装置14。
其中，电池簇包括多个电池模块10，多个电池模块10通过串联连接在一起，多个电池模块10之间还串联有第二熔断装置14。第二断装置14可以为熔断器。
在一种可选的实施方式中，通过在多个电池模块10之间还串联有第二熔断装置14，从而防止多个电池模块10之间出现短路，进而在电池簇充放电过程中可以保护电池簇。
需要说明的是，当电池簇由多个电池模块10组成时，为了在电池簇充放电过程中可以保护电池簇，可以在每个电池模块10上均设置有第一熔断装置13或者也可以在每个电池模块10之间串联有第二熔断装置14。在其它实现方式中，当电池簇由多个电池模块10组成时，为了在电池簇充放电过程中可以保护电池簇，可以在每个电池模块10上均设置有第一熔断装置13，以及在每个电池模块10之间串联有第二熔断装置14。
可选地，还包括开关盒，开关盒的正输入端与多个电池模块10串联形成的支路的正极相连，开关盒的负输入端与多个电池模块10串联形成的支路的负极相连。
其中，开关盒(图中未显示)正极支路，负极支路以及过流保护电路。正极支路的输入端为开关盒的正输入端，正极支路的输出端作为开关盒的正输出端；负极支路的输入端作为开关盒的负输入端，负极支路的输出端作为开关盒的负输出端。开关盒的正极和负极上设置有熔断器。
在一种可选的实施方式中，电池簇包括多个电池模块10，多个电池模块10依次串联，形成串联支路，串联支路的正极与开关盒的正输入端相连，串联支路的负极与开关盒的负输入端相连。由于开关盒中设置有过流保护电路，所以当与电池簇连接的电路发生过流故障时，可以降低电流回路中产生的电流冲击和电压冲击。其中，开关盒的正输出端作为电池簇的正极，开关盒的负输出端作为电池簇的负极。
进一步的，电池簇应用在光储发电***时，可以通过以下方式实现对电池簇的短路或过流保护。
一种可选的实施方式中，光储发电***中只有电池簇发生短路时，可以优先触发第一熔断装置13或第二熔断装置14断开，而开关盒中的熔断器不断开，从而降低了电流回路中产生的电流冲击和电压冲击，实现了对电池簇的保护。
另一种可选的实施方式中，光储发电***中只有储能变流器发生短路时，开关盒中的熔断器会断开，而电池簇中的第一熔断装置13和第二熔断装置14不断开，实现了对电池簇的保护。
再一种可选的实施方式中，光储发电***中电池簇和储能变流器以外的模块发生短路时，开关盒中的熔断器会断开，而电池簇中的第一熔断装置13和第二熔断装置14不断开，实现了对电池簇的保护。
可选地，机架20采用绝缘材质制成。
其中，机架20采用绝缘材质制成，可以保证电池簇在4000V绝缘水平下运行。
在一种可选的实施方式中，机架20采用合成纸复合材料，多个电池模块10通过串联安装在机架20中，从而可以保证电池簇在高电压时运行安全。
可选地，还包括控制器30和风扇40。电池模块10的一侧安装有风扇40，电池模块10上设置有温度传感器15，温度传感器15用于检测电芯12的第一温度。控制器30用于获取温度传感器15检测到的第一温度，并根据第一温度调控风扇40的转速。
其中，控制器30中设置有与风扇40的转速相对应的第一温度范围，也就是说，控制器30获取温度传感器15检测到的第一温度，然后判断第一温度对应的第一温度范围，从而可知第一温度对应的风扇40的转速，进而控制器20调控风扇40的转速。
在一种可选的实施方式中，电池模块10包括壳体11和安装在壳体11内的多个电芯12，多个电芯12上设置有一个温度传感器15，温度传感器15用于获取电芯12的第一温度，控制器20获取电芯12的第一温度，然后判断第一温度对应的第一温度范围，从而可知第一温度对应的风扇40的转速，进而控制器20调控风扇40的转速，进而实现电池簇中各个电芯12间温度均衡。
进一步的，当电池簇由多个电池模块10组成时，多个电池模块10通过串联连接在一起，每个电池模块10包括壳体11和安装在壳体11内的多个电芯12，多个电芯12上设置有一个温度传感器15，温度传感器15用于获取电芯12的第一温度，控制器20获取电芯12的第一温度，然后判断第一温度对应的第一温度范围，从而可知第一温度对应的风扇30的转速，进而控制器20调控风扇40的转速，进而实现电池簇中各个电芯12间温度均衡。
可选地，电池模块10包括壳体11以及安装在壳体11内的多个电芯12；电池模块10上间隔的设置有多个温度传感器15，温度传感器15用于获取电芯12的第一温度；控制器20用于获取多个温度传感器15检测到的电芯12的第一温度，并获取多个第一温度中的最大第一温度或最小第一温度，根据最大第一温度和最小第一温度确定风扇40的转速。
在一种可选的实施方式中，多个电芯12安装在壳体11上。其中，在电池模块10上设置温度传感器15，温度传感器15为多个，温度传感器15间隔设置。
进一步的，控制器30获取温度传感器15检测到的多个第一温度，控制器20从多个第一温度中选取最大第一温度和最小第一温度，最后控制器20根据最大第一温度和最小第一温度确定风扇40的转速，提高了对风扇40的转速的控制精度。
可选地，风扇40具有多个档位，每个档位具有与该档位相对应的转速以及与该转速相对应的第一温度范围；控制器30还用于根据最大第一温度和最小第一温度确定风扇40的档位。
其中，风扇40设置有多个档位，每个档位设置有与档位相对应的转速以及与该转速相对应的第一温度范围。第一温度范围具体指每个档位所对应的温度范围。
在一种可选地实施方式中，控制器20获取温度传感器15检测到的多个第一温度，控制器20从多个第一温度中选取最大第一温度或最小第一温度。控制器20判断最大第一温度或最小第一温度所对应的第一温度范围，从而可知最大第一温度或最小第一温度所对应的转速，进去控制器10可以确定风扇30的档位，实现了对风扇的智能控制。
可选地，电池模块10连接有一个从控制器31，每个从控制器31用于获取电池模块10中的温度传感器15检测到的第一温度；控制器30与从控制器31连接，以获取电池模块10的温度。
其中，从控制器31将获取电池模块10中的温度传感器15检测的第一温度传送给控制器30，控制器30根据第一温度调控与电池模块10相对应的风扇40的转速。
当然，在其它实现方式中，从控制器31还可以获取电池模块10中的多个温度传感器15检测的第一温度传送给控制器15，然后控制器30获取多个第一温度中的最大第一温度或最小第一温度，根据最大第一温度和最小第一温度确定风扇40的转速。
在一种可选的实施方式中，控制器20获取从控制器21传送的第一温度，然后判断第一温度对应的第一温度范围，从而可知第一温度对应的风扇40的转速，进而控制器20调控风扇40的转速。
进一步的，电池簇由多个电池模块10组成，每个电池模块10连接有一个从控制器31，每个从控制器31用于获取电池模块10中的温度传感器15检测到的第一温度；控制器30与从控制器31连接，以获取电池模块10的温度，实现了风扇40的智能调控，从而可以智能控制电池簇的温度。
可选地，控制器30与从控制器31之间还设置有转接板32，转接板32用于连接控制器30与从控制器31。
其中，控制器30与从控制器31之间通过转接板32连接，从而可以实现控制器30与从控制器31之间的快速连接。从控制器31将获取的电池模块10中的温度传感器15检测的第一温度传送给转接板32，然后转接板32将第一温度传送给控制器30。
在一种可选的实施方式中，控制器30获取转接板32传送的第一温度，然后判断第一温度对应的第一温度范围，从而可知第一温度对应的风扇40的转速，进而控制器30调控风扇40的转速。其中，控制器30与转接板32之间通过CAN总线连接；转接板322与从控制器31之间通过SPI总线连接。
可选地，从控制器31还串联有耗散电阻器16。
其中，从控制器31通过电压采集线与多个电芯12连接，从而可以获取电芯12的第一电压，控制器30用于获取多个电芯12的第一电压，并获取多个第一电压中的最大第一电压和最小第一电压，根据最大第一电压和最小第一电压调控耗散电阻器16的断开或闭合。耗散电阻器16用以实现多个电芯12的最大第一电压和最小第一电压之间的电压差维持在电池平衡的电压阈值内，从而实现电池模块10的电路平衡。电池平衡的电压阈值可以根据实际确定，例如20mV。
在一种可选的实施的方式中，电池模块10上的从控制器31通过电压采集线获取电芯12的第一电压，控制器30用于获取多个电芯12的第一电压，并获取多个第一电压中的最大第一电压和最小第一电压，根据最大第一电压和最小第一电压调控耗散电阻器16的断开或闭合，从而使得最大第一电压和最小第一电压之间的差值维持在电池平衡的电压阈值内，进而实现电池模块10的电路平衡；当最大第一电压和最小第一电压之间的差值小于或等于电池平衡的电压阈值时，控制器30将耗散电阻器16关闭。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电池簇，应用于高压，其特征在于，包括机架以及设置在所述机架内的电池模块；
所述电池模块包括壳体以及安装在所述壳体内的多个电芯，多个所述电芯串联；
多个所述电芯中的一个所述电芯还串联有第一熔断装置。
2.根据权利要求1所述的电池簇，其特征在于，所述电池模块为多个，多个所述电池模块串联。
3.根据权利要求2所述的电池簇，其特征在于，多个所述电池模块之间还串联有第二熔断装置。
4.根据权利要求3所述的电池簇，其特征在于，所述机架采用绝缘材质制成。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电池簇，其特征在于，还包括控制器和风扇；
所述电池模块的一侧安装有所述风扇；
所述电池模块上设置有温度传感器，所述温度传感器用于检测所述电芯的第一温度；
所述控制器用于获取所述温度传感器检测到的所述第一温度，并根据所述第一温度调控所述风扇的转速。
6.根据权利要求5所述的电池簇，其特征在于，所述电池模块上间隔的设置有多个温度传感器，所述温度传感器用于获取所述电芯的第一温度；
所述控制器用于获取多个所述温度传感器检测到的所述电芯的第一温度，并获取多个所述第一温度中的最大第一温度和最小第一温度，根据所述最大第一温度和所述最小第一温度确定所述风扇的转速。
7.根据权利要求6所述的电池簇，其特征在于，所述风扇具有多个档位，每个所述档位具有与该档位相对应的转速以及与该转速相对应的所述第一温度范围；
所述控制器还用于根据所述最大第一温度和所述最小第一温度确定所述风扇的档位。
8.根据权利要求5所述的电池簇，其特征在于，所述电池模块连接有一个从控制器，每个所述从控制器用于获取所述电池模块中的所述温度传感器检测到的所述第一温度；所述控制器与所述从控制器连接，以获取所述电池模块的温度。
9.根据权利要求8所述的电池簇，其特征在于，所述控制器与所述从控制器之间还设置有转接板，所述转接板用于连接所述控制器与所述从控制器。
10.根据权利要求8所述的电池簇，其特征在于，所述从控制器还串联有耗散电阻器。
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