CN112787012B - 一种电池架及其操作方法以及安装有该电池架的储能电站 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可电池维护及安全防护的电池架。电池架包括：注入立柱和排出立柱，注入立柱包括中空的注入立柱主体以及多个第一支管，第一支管连接于电池的第一注排端口，排出立柱包括中空的排出立柱主体以及多个第二支管，第二支管连接于电池的第二注排端口；多个搁板，多个搁板能够安装于立柱。在可在线更换电解液的储能***中，通过将换液通路内设于电池架的立柱中，可以减少大量的外置管路，使得管路布置规整且便于安装、运输、更换、检修等操作，安全性也得到了大大提高。另外，本发明还提供了该电池架的操作方法以及安装有该电池架的集装箱储能电站。

Description

一种电池架及其操作方法以及安装有该电池架的储能电站

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体地涉及一种用于多个电池的可电池维护及安全防护的电池架及集装箱储能电站。

背景技术

近年来，随着人们对能源需求的与日俱增，各种如风能、太阳能等新能源逐渐增多。但是这些能源的产生和使用往往在时间和空间上存在分离，而储能便是解决这个问题的钥匙。目前，储能***的主要形式是集装箱储能，集装箱储能的核心是储能电池。储能电池在工作的过程中，电解液会损耗并产生杂质，严重影响储能电池的寿命。因此，需要一种可换液再生的集装箱储能***，能够在线对可换液储能电池更换电解液，从而提高储能电池的寿命，降低储能***的运营成本。

电池架是用来放置电池箱的架子，电池箱在电池架上完成电连接，若干个电池架组成集装箱储能的充放电***。现有的电池架是针对传统的不具备换液能力的储能电池设计的，并不具备与可换液储能电池相匹配的换液结构，若要实现换液功能，需在电池架外部架设多条管路，既不方便，也不美观，而且存在一定的安全隐患。

发明内容

针对以上存在的问题，本发明提供一种用于多个可换液储能电池的能够进行电池维护及安全防护的电池架，该电池架可以满足可换液电池的维护再生操作，并且可以对电池和储能***的安全提供有效的保障。该电池架除了设有用于搁置电池的搁板之外，还设有可用于流体注入和排出的注入立柱和排出立柱，从而为储能***中多电池的注液、换液等提供了换液通路。在可在线更换电解液的储能***中，通过将换液通路内设于电池架的立柱中，可以减少大量的外置管路，使得管路布置规整且便于安装、运输、更换、检修等操作，安全性也得到了大大提高。另外，在储能***运行期间，通过在注入立柱中充满安全剂可以在电池出现安全隐患时快速地采取措施，从而避免引发电池燃烧、***等重大事故。另外，本发明还提供了该电池架的操作方法以及安装有该电池架的集装箱储能电站。

本发明提供的技术方案如下：

根据本发明提供一种用于多个电池的可电池维护及安全防护的电池架，每个电池设有用于流体注排的第一注排端口和第二注排端口。电池架包括：立柱，该立柱包括注入立柱和排出立柱，注入立柱包括中空的注入立柱主体以及沿注入立柱主体的竖向从注入立柱主体向外延伸的多个第一支管，第一支管连接于电池的第一注排端口，排出立柱包括中空的排出立柱主体以及沿排出立柱主体的竖向从排出立柱主体向外延伸的多个第二支管，第二支管连接于电池的第二注排端口；多个搁板，多个搁板能够安装于立柱。具体地讲，电池架上包括多个搁板，多个搁板可沿电池架的竖向安装于电池架的立柱。电池架的立柱包括注入立柱和排出立柱。注入立柱的数量可以是一个或多个，多个注入立柱可通过横向的流体管路连通，每个注入立柱包括中空的注入立柱主体以及多个第一支管，其中，中空的注入立柱主体本身可以提供流体流动的腔体，在这种情况下多个第一支管可与腔体连通，从而使得腔体内流动的流体经由多个第一支管分流流出；或者其中，中空的注入立柱主体内可包括注入流体管路，在这种情况下多个第一支管可与注入流体管路连通，从而使得注入流体管路内流动的流体经由多个第一支管分流流出。同样地，排出立柱的数量可以是一个或多个，多个排出立柱可通过横向的流体管路连通，每个排出立柱包括中空的排出立柱主体以及多个第二支管，其中，中空的排出立柱主体本身可以提供流体流动的腔体，在这种情况下多个第二支管可与腔体连通，从而使得多个第二支管内的流体通过腔体汇流流出；或者其中，中空的排出立柱主体内可包括排出流体管路，在这种情况下多个第二支管可与排出流体管路连通，从而使得多个第二支管内的流体通过排出流体管路汇流流出。另外，立柱还可包括支撑立柱，支撑立柱可以是空心结构或实心结构，其主要用于确保电池架的稳定以及用于安装搁板。注入立柱、排出立柱和支撑立柱的数量可以根据实际需要进行设定。上述多个第一支管沿注入立柱的竖向设置，其位置和数量可与多个电池的搁置的位置和电池的数量相对应；上述的第二支管沿排出立柱的竖向设置，其位置和数量可与多个电池的搁置的位置和电池的数量相对应。此处应当指出，第一支管和第二支管的数量也可以是冗余的，这样当由于电池的尺寸(特别是高度)变化而导致每个电池架上搁置的电池数量发生变化时，可以利用其中的某些第一支管和第二支管与电池相连，从而可以适应不同电池尺寸的需求。在第一注排端口和第二注排端口上可分别设有第一注排端口阀门和第二注排端口阀门。在各个第一支管上可设有第一阀门，在各个第二支管上也可设有控制阀门。

当中空的注入立柱主体本身提供流体流动的腔体时，第一支管与注入立柱主体可一体成型或者第一支管可通过螺纹连接、焊接、粘接等方式安装于注入立柱主体，第一支管与注入立柱主体流体连通。同样地，在排出立柱中，第二支管可与排出立柱主体一体成型或者第二支管可通过螺纹连接、焊接、粘接等方式安装于排出立柱主体，第二支管与排出立柱主体流体连通。注入立柱的注入立柱主体和排出立柱的排出立柱主体可以由例如钢、铝等金属材料或例如聚乙烯、聚丙烯等非金属材料的管或型材制成。注入立柱的第一支管和排出立柱的第二支管的材料可以为刚性材料或柔性材料，例如可以为钢管、钢塑复合管、铝管、铝塑复合管、聚乙烯管、聚丙烯管、聚四氟乙烯管等。当中空的注入立柱主体内设有注入流体管路时，在注入立柱主体上可设有多个第一通孔，第一支管经由第一通孔与注入流体管路流体连通，第一支管与注入流体管路可一体成型或者第一支管可安装于注入流体管路。同样地，在中空的排出立柱主体中设有排出流体管路并且在排出立柱主体上设有多个第二通孔，第二支管经由第二通孔与排出流体管路流体连通，第二支管与排出流体管路可一体成型或者第二支管可安装于排出流体管路。注入流体管路、排出流体管路、第一支管和第二支管的材料可以为刚性材料或柔性材料，例如可以为钢管、钢塑复合管、铝管、铝塑复合管、聚乙烯管、聚丙烯管、聚四氟乙烯管等。

注入立柱和排出立柱内可分别包括单个或多个腔体，或者注入立柱和排出立柱内可分别包括单个或多个流体管路。特别是对于注入立柱来讲，当注入立柱内设有多个腔体或注入流体管路时，可以更加方便地实现多种流体的注入，因此可以更加容易实现电池的换液、清洗、安全剂注入等操作。根据本发明的一实施方式，中空的注入立柱主体包括用于流通电解液的电解液腔体以及用于流通安全剂的安全剂腔体，第一支管包括用于流通电解液的第一电解液支管、用于流通安全剂的第一安全剂支管以及第一汇流管，在第一支管上还设有第一阀门，电解液腔体与第一电解液支管连通并且安全剂腔体与第一安全剂支管连通，第一电解液支管和第一安全剂支管经由第一阀门连接于第一汇流管，第一汇流管连接于电池的第一注排端口。也就是说，注入立柱内设有分别用于不同流体的多个腔体，例如用于电解液和安全剂，用于电解液的电解液腔体与用于电解液的第一电解液支管连通，用于安全剂的安全剂腔体与用于安全剂的第一安全剂支管连通，电解液腔体和第一电解液支管内可充满电解液以备随时使用并且安全剂腔体和第一安全剂支管内可充满安全剂以备随时使用。第一电解液支管和第一安全剂支管可经由第一阀门进行切换，使得第一电解液支管内的电解液经第一汇流管进入电池内或者使得第一安全剂支管内的安全剂经第一汇流管进入电池内。这样当电池换液时，只需通过第一阀门将第一电解液支管与第一汇流管连通，就可以对电池进行换液，换液后将第一阀门处于关闭状态；当电池出现安全隐患时，只需通过第一阀门将第一安全剂支管与第一汇流管连通，就可以将安全剂注入电池内。根据本发明的另一实施方式，注入流体管路包括用于流通电解液的电解液注入流体管路以及用于流通安全剂的安全剂注入流体管路，第一支管包括用于流通电解液的第一电解液支管、用于流通安全剂的第一安全剂支管以及第一汇流管，在第一支管上还设有第一阀门，电解液注入流体管路与第一电解液支管连通并且安全剂注入流体管路与第一安全剂支管连通，第一电解液支管和第一安全剂支管经由第一阀门与第一汇流管连接，第一汇流管连接于第一注排端口。也就是说，注入立柱内设有分别用于不同流体的多个流体管路，例如用于电解液和安全剂，用于电解液的电解液注入流体管路与用于电解液的第一电解液支管连通，用于安全剂的安全剂注入流体管路与用于安全剂的第一安全剂支管连通，电解液注入流体管路和第一电解液支管内可充满电解液以备随时使用并且安全剂注入流体管路和第一安全剂支管内可充满安全剂以备随时使用。第一电解液支管和第一安全剂支管可经由第一阀门进行切换，使得第一电解液支管内的电解液经第一汇流管进入电池内或者使得第一安全剂支管内的安全剂经第一汇流管进入电池内。这样当电池换液时，只需通过第一阀门将第一电解液支管与第一汇流管连通，就可以对电池进行换液，换液后将第一阀门处于关闭状态；当电池出现安全隐患时，只需通过第一阀门将第一安全剂支管与第一汇流管连通，就可以将安全剂注入电池内。在上面的实施方式中仅描述了包括两个腔体或两个注入流体管路的情况，应当指出，注入立柱内可包括两个以上的腔体或两个以上的注入流体管路，例如还可包括用于清洗剂的清洗剂腔体或清洗剂注入流体管路，等等。

根据本发明的电池架还可用于进行电池的气氛检测。电池架包括气体检测装置、气体总管以及多个气体支管，每个气体支管连接于第一支管，多个气体支管分别连通于气体总管，气体总管连接于气体检测装置以便检测电池内的气氛。下面例举两个示例性实施方式。电池架可包括气体检测装置、气体总管、多个第二阀门以及多个气体支管，每个气体支管经由第二阀门连接于第一支管，多个气体支管分别连通于气体总管，气体总管连接于气体检测装置以便检测电池内的气氛。当第一支管上的第一阀门开启，电池进行注液、换液等操作时，第二阀门关闭。当第一支管上的第一阀门关闭，电池注液、换液等操作结束时，第二阀门开启，使得电池内的气体经由第二阀门、气体支管进入气体总管中，再通过气体检测装置对气体总管中的气体进行实时检测。当气体检测装置检测到气体总管内的气体异常时，第一支管上的第一阀门开启，将安全剂迅速注入到电池内，以避免电池发生进一步燃烧或***。或者，电池架可包括气体检测装置、气体总管以及多个气体支管，每个气体支管连接于设置于第一支管上的第一阀门，多个气体支管分别连通于气体总管，气体总管连接于气体检测装置以便检测电池内的气氛。当电池进行注液、换液等操作时，通过控制第一阀门使得第一电解液支管与电池的第一注排端口连通，从而进行注液、换液等操作。当电池注液、换液等操作结束时，通过控制第一阀门使得第一电解液支管与电池的第一注排端口断开，并且通过控制第一阀门使得气体支管与电池的第一注排端口连通，使得电池内的气体经由第一阀门、气体支管进入气体总管中，再通过气体检测装置对气体总管中的气体进行实时检测。当气体检测装置检测到气体总管内的气体异常时，控制第一阀门使得第一安全剂支管与电池的第一注排端口连通，将安全剂迅速注入到电池内，以避免电池发生进一步燃烧或***。此处的第一阀门例如可以为三位四通阀。

安全剂可以为：二氧化碳、氮气、氩气、氦气、二氧化硫、七氟丙烷、十二氟-2-甲基-3-戊酮(Novec1230)等中的一种或几种；或者，烷基磷酸酯类、芳香磷酸酯类、亚磷酸酯类、磷腈类、磷-卤有机化合物、磷酸三甲苯酯、甲基磷酸二甲酯、六甲基磷酰胺、四溴双酚、磷杂菲衍生物、氮磷烯添加剂和磷腈类化合物等中的一种或几种；或者，水、硅油、超细干粉灭火剂、泡沫灭火剂或气溶胶灭火剂等。其中，烷基磷酸酯类的安全剂可包括：磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、亚甲基二磷酸四异丙酯等。芳香磷酸酯类的安全剂可包括：磷酸三苯酯、磷酸异丙苯二甲酯、磷酸甲苯基二苯酯等。亚磷酸酯类的安全剂可包括：亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三丁酯、亚磷酸三苯酯等。磷腈类的安全剂可包括：六甲基磷腈、环状磷腈三聚酯等。磷-卤有机化合物可包括：磷酸三(β-氯乙基)酯、三氟乙氧基磷酸酯、二(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯、(2,2,2-三氟乙基)二乙基磷酸酯、三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯、磷酸三(2-氯丙基)酯、氟烷氧基磷酸酯等。

为了进一步确保暴露于外部的管路的安全，防止意外刮碰脱落，电池架还可设有两个护板。两个护板设置在电池架的两个侧面，护板从电池的设有第一注排端口和第二注排端口的前表面向前延伸的距离大于第一支管和第二支管向前延伸的距离。具体地讲，将电池的设有第一注排端口和第二注排端口的表面看作电池的前表面，护板从电池架的侧面向前延伸超过第一支管和第二支管，从而确保第一支管和第二支管位于电池架侧面的护板的内侧。应当指出，本文中的前、后、左、右等方位词仅是为了使表述清楚，而不起到任何限制的作用。优选地，护板为包括侧面和弯折部分的弯折结构，护板的侧面安装于电池架的侧面，并且护板的弯折部分至少部分地延伸至遮挡住第一支管或第二支管，从而可以更加确保管路的安全。弯折部分的宽度可以小于立柱的宽度，或者弯折部分可以绕侧面的部分转动，从而不影响电池的搁置和取出。在另一实施方式中，电池架的宽度(即，侧面宽度)大于电池的宽度(即，侧面宽度)，第一支管和第二支管从电池的设有第一注排端口和第二注排端口的前表面向前延伸并且延伸不超过电池架的位于前侧的注入立柱主体和排出立柱主体。也就是说，从侧面上看，电池架的宽度宽于电池的宽度，因此，第一支管和第二支管无需延伸超过前侧立柱主体并连接于前侧立柱主体的前表面，而是在电池和立柱之间具有足够的空间使得第一支管和第二支管可以连接于前侧立柱主体的靠近于电池的内侧表面，这样第一支管和第二支管可以直接通过电池架进行保护。

电池架的搁板可以直接安装于立柱上。电池架也可设有横梁，横梁连接于立柱，然后将搁板安装于横梁上。例如，在立柱或横梁上设有插槽，搁板能够***插槽中，通过将搁板***不同的插槽中能够调节用于搁置电池的空间的高度；或者，在立柱或横梁上设有螺纹孔，通过利用螺钉将搁板固定于不同的螺纹孔中能够调节用于搁置电池的空间的高度。这样可以使得电池架的使用更加灵活，可以适用于各种不同尺寸的电池。搁板的安装方式不限于上述方式。另外，横梁也可以为中空结构，内设空腔或管路，从而实现与横梁相连的两个立柱之间的流体传输。

电池架还可包括外柜，电池架能够置于单独的外柜中或与外柜安装成一体结构。例如，将电池架的四面安装板或门，将电池架作为柜子的骨架，可以将电池架制作成电池柜的形式，这样也可以起到保护柜内电池和管路的作用。

本发明还提供了一种集装箱储能电站，集装箱储能电站的集装箱内安装有多个如上所述的电池架。

根据本发明还提供了一种如上所述的可电池维护及安全防护的电池架的操作方法。该操作方法包括电池注液方法，在电池注液方法中，第一步，经由电池架的排出立柱将电池中的气体排出并经由注入立柱将电解液注入电池中；第二步，在注入立柱内设有单个腔体或单个注入流体管路的情况下，注入电解液之后通过控制设置于第一支管上的第一阀门将注入立柱与电池的第一注排端口的连通切断，将注入立柱中的电解液抽出并在注入立柱中注入安全剂；在注入立柱内设有多个腔体或多个注入流体管路的情况下，通过控制设置于第一支管上的第一阀门将用于注入电解液的第一电解液支管与第一汇流管的连通切断，并且通过控制第一阀门使得用于注入安全剂的第一安全剂支管能够与第一汇流管连通——此时并未连通，而是在发生安全隐患时可立即连通。该操作方法还进一步包括电池换液方法，在电池换液方法中，第一步，在注入立柱内设有单个腔体或单个注入流体管路的情况下，将注入立柱中的安全剂抽出并向注入立柱中注入电解液；在注入立柱内设有多个腔体或多个注入流体管路的情况下，通过控制设置于第一支管上的第一阀门将用于注入电解液的第一电解液支管与第一汇流管连通；第二步，经由电池架的排出立柱将电池中的废液排出并经由注入立柱将新的电解液注入电池中；第三步，换液之后，在注入立柱内设有单个腔体或单个注入流体管路的情况下，注入电解液之后通过控制设置于第一支管上的第一阀门将注入立柱与电池的第一注排端口的连通切断，将注入立柱中的电解液抽出并在注入立柱中注入安全剂；在注入立柱内设有多个腔体或多个注入流体管路的情况下，通过控制设置于第一支管上的第一阀门将用于注入电解液的第一电解液支管与第一汇流管的连通切断，并且通过控制第一阀门使得用于注入安全剂的第一安全剂支管能够与第一汇流管连通——此时并未连通，而是在发生安全隐患时可立即连通。在注液过程或换液过程结束后，通过控制设置于第一支管上的第一阀门或设置于气体支管上的第二阀门使得气体支管与电池的内部连通，从而使得电池内的气体能够经由气体支管、气体总管进入气体检测装置中进行电池内气体的监控。也就是说，在注入立柱内设有单个腔体或单个注入流体管路的情况下，该注入立柱既用于注入电解液、也用于注入例如安全剂的其他流体。这种结构的注入立柱结构简单、加工简便、成本较低。在注液、换液过程中，注入立柱用于向电池注入电解液，在注液、换液结束后，将注入立柱内的电解液抽出并充满例如安全剂的其他流体。当检测到电池内部发生安全隐患时，可通过控制第一阀门使得安全剂迅速注入到电池中，避免情况进一步恶化。在注入立柱内设有多个腔体或多个注入流体管路的情况下，可以通过控制第一阀门来控制第一电解液支管与电池连通或者第一安全剂支管与电池连通，这种结构可以使得操作更加简便。

本发明的优势在于：

1)本发明的电池架可以减少大量的外置管路，使得电池***的安装、运输、维护更加简便，并且大大提高了***的安全性；

2)通过在电池架两侧设置防护板，可以保护管路避免被机械外力损坏；

3)通过将气体检测***与电池架集成于一体，可以在集装箱储能***工作时方便地实时监测储能电池内部的气体成分，一旦发现气体成分异常，可马上启动电池保护***，向电池内部注入安全剂，显著地加强了整个集装箱储能***的安全性；

4)电池架每层的搁板是活动的，可根据不同电池的高度进行调节，增强了电池架的适应能力。

附图说明

图1为根据本发明第一实施方式的电池架(搁置有电池)的示意图；

图2为根据本发明第一实施方式的电池架(未搁置电池)的示意图；

图3(a)和3(b)为根据本发明第二实施方式的电池架的示意图，其中，图3(a)为立体示意图，图3(b)为俯视图；

图4(a)和4(b)为根据本发明第三实施方式的电池架的示意图，其中，图4(a)为立体示意图，图4(b)为俯视图；

图5(a)和5(b)为根据本发明第四实施方式的电池架的示意图，其中，图5(a)为立体示意图，图5(b)为局部放大示意图；

图6(a)、6(b)、6(c)和6(d)为根据本发明的注入立柱的示意图，其中，图6(a)和6(b)示出了多腔体实施方式的立体图和剖视图，图6(c)和6(d)示出了多注入流体管路实施方式的立体图和剖视图。

附图标记列表

1——电池

101——第一注排端口

102——第二注排端口

2——注入立柱

201——第一支管

201a——第一电解液支管

201b——第一安全剂支管

201c——第一汇流管

202——注入立柱主体

202a——电解液腔体

202b——安全剂腔体

202c——电解液注入流体管路

202d——安全剂注入流体管路

3——排出立柱

301——第二支管

302——排出立柱主体

4——搁板

5——护板

6——第一阀门

7——气体检测装置

8——气体总管

9——第二阀门

10——气体支管

具体实施方式

下面将结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。

图1为根据本发明第一实施方式的电池架(搁置有电池)的示意图，图2为根据本发明第一实施方式的电池架(未搁置电池)的示意图。电池1设有用于流体注排的第一注排端口101和第二注排端口102，电池1的设有注排端口的一侧可看作电池的前侧，也可作为支架的前侧。电池架包括多个立柱和用于搁置电池的多个搁板，其中一个或多个立柱可设置成用于注入流体的注入立柱，一个或多个立柱可设置成用于排出流体的排出立柱。如图1和图2所示，例如，位于支架前侧的一个立柱设置成注入立柱2，位于支架前侧的另一个立柱设置成排出立柱3。注入立柱的一部分——优选为顶部——与外部的注入流体的管路连接，排出立柱的一部分——优选为底部——与外部的排出流体的管路连接。注入立柱2包括中空的注入立柱主体202以及沿注入立柱主体的竖向从注入立柱主体202向外延伸的多个第一支管201，第一支管201连接于电池的第一注排端口101。排出立柱包括中空的排出立柱主体302以及沿排出立柱主体的竖向从排出立柱主体302向外延伸的多个第二支管301，第二支管301连接于电池的第二注排端口102。搁板4可以以螺钉连接或插槽连接的方式安装于立柱，通过在电池架上设置冗余的螺钉连接或插槽，可以调整搁板4的位置，使得搁板4之间的间距可以根据电池的高度进行调节。当搁板4的位置随着电池尺寸变化时，注入立柱的第一支管201和排出立柱的第二支管301可以设置为可转动的刚性管，或者可以设置为全部柔性管或部分柔性管，使得第一支管201和第二支管301的与电池相连的端部可以根据电池的注排端口的位置适当地调节位置。

当注入立柱内设有单个腔体或单个注入流体管路时，在注液过程中，电池内的气体经由各个第二支管301和排出立柱主体302被抽出，电解液经由外部的注入流体的管路进入注入立柱主体202内，然后经由各个第一支管201分别进入多个电池内。注液结束后，通过设置于第一支管上的第一阀门或者通过设置于第一注排端口的阀门将第一支管201与电池的连通切断，然后抽出残留在注入立柱主体202和第一支管201中的电解液并通过外部的注入流体的管路使安全剂流入到注入立柱主体202和第一支管201内。在检测到安全隐患时，通过设置于第一支管上的第一阀门或者通过设置于第一注排端口的阀门使得第一支管201与电池连通，从而能够快速地将安全剂注入到电池内部。在换液过程中，电池内的使用过的电解液经由各个第二支管301和排出立柱主体302被抽出，例如酯类、碳酸酯类衍生物、醚类、酮类清洗液的液体经由外部的注入流体的管路进入注入立柱主体202，经由第一支管201对电池内部进行清洗并且被排出，然后新的电解液经由外部的注入流体的管路进入注入立柱主体202内，经由各个第一支管201分别进入多个电池内。换液结束后，通过设置于第一支管上的第一阀门或者通过设置于第一注排端口的阀门将第一支管201与电池的连通切断，抽出残留在注入立柱主体202和第一支管201中的电解液，然后通过外部的注入流体的管路使安全剂流入到注入立柱主体202和第一支管201内。在检测到安全隐患时，通过设置于第一支管上的第一阀门或者通过设置于第一注排端口的阀门使得第一支管201与电池连通，从而能够快速地将安全剂注入到电池内部。

图3(a)和3(b)为根据本发明第二实施方式的电池架的示意图，其中，图3(a)为立体示意图，图3(b)为俯视图。第二实施方式与第一实施方式的电池架的不同之处在于，在图3(a)和3(b)所示的第二实施方式中，电池架还设有两个护板5。两个护板5分别设置在电池架的两个侧面。护板5为大致L型的弯折结构，其一部分(即，侧面)位于电池的侧面并且另一部分(即，弯折部分)朝向电池架的中间部分弯折，从而对从电池和注入立柱主体前侧向前延伸的第一支管201和第二支管301形成包绕式保护。

图4(a)和4(b)为根据本发明第三实施方式的电池架的示意图，其中，图4(a)为立体示意图，图4(b)为俯视图。第三实施方式与第一实施方式的电池架的不同之处在于，在图4(a)和4(b)所示的第三实施方式中，电池架的宽度D大于电池的宽度d，第一支管201和第二支管301的一端分别与电池的注排端口相连，第一支管201和第二支管301的另一端分别位于注入立柱主体202和排出立柱主体302的相对的侧面上，第一支管201和第二支管301从电池的前表面向前延伸不超过电池架的位于前侧的注入立柱主体202的前表面和排出立柱主体302的前表面，从而可以避免意外碰撞等原因导致的第一支管和第二支管的脱落或损坏。

图5(a)和5(b)为根据本发明第四实施方式的电池架的示意图，其中，图5(a)为立体示意图，图5(b)为局部放大示意图。在该实施方式中，注入立柱主体202内设有电解液腔体和安全剂腔体。电解液腔体与外部的用于输送电解液的管路连通并且与各个第一电解液支管201a连通，安全剂腔体与外部的用于输送安全剂的管路连通并且与各个第一安全剂支管201b连通。此处的第一支管包括第一电解液支管201a、第一安全剂支管201b和第一汇流管201c，第一电解液支管201a和第一安全剂支管201b经由第一阀门6连接于第一汇流管201c，第一汇流管201c连接于电池的第一注排端口。另外，在该实施方式中，电池架还包括气体检测装置7、气体总管8、多个第二阀门9以及多个气体支管10。每个气体支管10经由第二阀门9连接于第一支管(或连接于第一阀门)，多个气体支管10分别连通于气体总管8，气体总管8连接于气体检测装置7以便检测电池内的气氛。

以换液过程为例，新的电解液经由外部的注入电解液的管路充满注入立柱主体202内的电解液腔体以及各个第一电解液支管201a，安全剂经由外部的注入安全剂的管路充满注入立柱主体内的安全剂腔体以及各个第一安全剂支管201b。在换液过程中，电池内的使用过的电解液经由各个第二支管和排出立柱主体被抽出，新的电解液经由各个第一电解液支管201a、第一阀门6和第一汇流管201c分别进入多个电池内，此时通过控制第一阀门6使得第一电解液支管201a与第一汇流管201c流体连通。换液结束后，通过控制第一阀门6将第一电解液支管201a与第一汇流管201c的连通切断，通过控制第二阀门9使得气体支管10与电池内部连通，从而实时监测电池内部的气氛。在检测到安全隐患时，通过控制第二阀门9使得气体支管10与电池内部切断，通过控制第一阀门6使得第一安全剂支管201b与第一汇流管201c连通，及时将安全剂注入到电池内部。

图6(a)、6(b)、6(c)和6(d)为根据本发明的注入立柱的示意图，其中，图6(a)和6(b)示出了多腔体实施方式的立体图和剖视图，图6(c)和6(d)示出了多注入流体管路实施方式的立体图和剖视图。在图6(a)和6(b)所示的实施方式中，注入立柱主体内设有电解液腔体202a和安全剂腔体202b，第一电解液支管201a安装于注入立柱主体的侧壁上使得第一电解液腔体202a与第一电解液支管201a流体连通，第一安全剂支管201b安装于注入立柱主体的侧壁上使得安全剂腔体202b与第一安全剂支管201b流体连通。在图6(c)和6(d)所示的实施方式中，中空的注入立柱主体内设有电解液注入流体管路202c和安全剂注入流体管路202d，注入立柱主体的侧壁上设有通孔，第一电解液支管201a经由注入立柱主体侧壁上的通孔与电解液注入流体管路202c连接，第一安全剂支管201b经由注入立柱主体侧壁上的另一通孔与安全剂注入流体管路202d连接。

本发明具体实施例并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (16)

1.一种用于多个电池的可电池维护及安全防护的电池架，每个所述电池设有用于流体注排的第一注排端口和第二注排端口，其特征在于，所述电池架包括：立柱，所述立柱包括注入立柱和排出立柱，所述注入立柱包括中空的注入立柱主体以及沿注入立柱主体的竖向从所述注入立柱主体向外延伸的多个第一支管，所述第一支管连接于所述电池的第一注排端口，所述排出立柱包括中空的排出立柱主体以及沿排出立柱主体的竖向从所述排出立柱主体向外延伸的多个第二支管，所述第二支管连接于所述电池的第二注排端口；多个搁板，所述多个搁板能够安装于所述立柱。

2.根据权利要求1所述的电池架，其中，在所述中空的注入立柱主体中形成腔体，所述第一支管与所述注入立柱主体一体成型或者所述第一支管安装于所述注入立柱主体，所述第一支管与所述注入立柱主体的腔体流体连通；在所述中空的排出立柱主体中形成腔体，所述第二支管与所述排出立柱主体一体成型或者所述第二支管安装于所述排出立柱主体，所述第二支管与所述排出立柱主体流体的腔体连通。

3.根据权利要求2所述的电池架，其中，所述中空的注入立柱主体包括用于流通电解液的电解液腔体以及用于流通安全剂的安全剂腔体，所述第一支管包括用于流通电解液的第一电解液支管、用于流通安全剂的第一安全剂支管以及第一汇流管，在所述第一支管上还设有第一阀门，所述电解液腔体与所述第一电解液支管连通并且所述安全剂腔体与所述第一安全剂支管连通，所述第一电解液支管和所述第一安全剂支管经由所述第一阀门和所述第一汇流管连接于所述第一注排端口。

4.根据权利要求1所述的电池架，其中，在所述中空的注入立柱主体中设有注入流体管路并且在所述注入立柱主体上设有多个第一通孔，所述第一支管经由所述第一通孔与所述注入流体管路流体连通，所述第一支管与所述注入流体管路一体成型或者所述第一支管安装于所述注入流体管路；在所述中空的排出立柱主体中设有排出流体管路并且在所述排出立柱主体上设有多个第二通孔，所述第二支管经由所述第二通孔与所述排出流体管路流体连通，所述第二支管与所述排出流体管路一体成型或者所述第二支管安装于所述排出流体管路。

5.根据权利要求4所述的电池架，其中，所述注入流体管路包括用于流通电解液的电解液注入流体管路以及用于流通安全剂的安全剂注入流体管路，所述第一支管包括用于流通电解液的第一电解液支管、用于流通安全剂的第一安全剂支管以及第一汇流管，在所述第一支管上还设有第一阀门，所述电解液注入流体管路与所述第一电解液支管连通并且所述安全剂注入流体管路与所述第一安全剂支管连通，所述第一电解液支管和所述第一安全剂支管经由所述第一阀门和所述第一汇流管连接于所述第一注排端口。

6.根据权利要求3或5所述的电池架，其中，所述电池架还包括气体检测装置、气体总管以及多个气体支管，每个所述气体支管连接于所述第一支管，所述多个气体支管分别连通于所述气体总管，所述气体总管连接于所述气体检测装置以便检测电池内的气氛。

7.根据权利要求6所述的电池架，其中，所述气体支管连接于设置在所述第一支管上的所述第一阀门，所述多个气体支管分别连通于所述气体总管，所述气体总管连接于所述气体检测装置以便检测电池内的气氛；或者，所述电池架还包括多个第二阀门，每个所述气体支管经由所述第二阀门连接于所述第一支管，所述多个气体支管分别连通于所述气体总管，所述气体总管连接于所述气体检测装置以便检测电池内的气氛。

8.根据权利要求1所述的电池架，其中，所述电池架还包括两个护板，所述两个护板设置在所述电池架的两个侧面，所述护板从所述电池的设有第一注排端口和第二注排端口的前表面向前延伸的距离大于所述第一支管和第二支管向前延伸的距离。

9.根据权利要求8所述的电池架，其中，所述护板为包括侧面和弯折部分的弯折结构，所述护板的侧面安装于所述电池架的侧面，并且所述护板的弯折部分至少部分地延伸至遮挡住所述第一支管或第二支管。

10.根据权利要求1所述的电池架，其中，所述电池架的宽度大于电池的宽度，所述第一支管和第二支管从所述电池的设有第一注排端口和第二注排端口的前表面向前延伸并且延伸不超过电池架的位于前侧的注入立柱主体和排出立柱主体。

11.根据权利要求1所述的电池架，其中，所述电池架还设有横梁，所述横梁连接于所述立柱，在所述立柱或横梁上设有插槽，所述搁板能够***所述插槽中，通过将所述搁板***不同的所述插槽中能够调整用于搁置电池的空间的高度；或者，在所述立柱或横梁上设有螺纹孔，通过利用螺钉将所述搁板固定于不同的螺纹孔中能够调整用于搁置电池的空间的高度。

12.根据权利要求1所述的电池架，其中，所述电池架包括外柜，所述电池架能够置于所述外柜中或与所述外柜安装成一体结构。

13.一种集装箱储能电站，其特征在于，所述集装箱储能电站的集装箱内安装有多个如权利要求1至12中任一项所述的电池架。

14.一种如权利要求1至12中任一项所述的可电池维护及安全防护的电池架的操作方法，其特征在于，所述操作方法包括电池注液方法，其中，在所述电池注液方法中，第一步，经由电池架的排出立柱将电池中的气体排出并经由注入立柱将电解液注入电池中；第二步，在所述注入立柱内设有单个腔体或单个注入流体管路的情况下，注入电解液之后通过控制设置于第一支管上的第一阀门将注入立柱与电池的第一注排端口的连通切断，将所述注入立柱中的电解液抽出并在所述注入立柱中注入安全剂；在所述注入立柱内设有多个腔体或多个注入流体管路的情况下，通过控制设置于第一支管上的第一阀门将用于注入电解液的第一电解液支管与第一汇流管的连通切断，并且通过控制第一阀门使得用于注入安全剂的第一安全剂支管能够与第一汇流管连通。

15.根据权利要求14所述的操作方法，其中，所述操作方法包括电池换液方法，在所述电池换液方法中，第一步，在所述注入立柱内设有单个腔体或单个注入流体管路的情况下，将所述注入立柱中的安全剂抽出并向所述注入立柱中注入电解液；在所述注入立柱内设有多个腔体或多个注入流体管路的情况下，通过控制设置于第一支管上的第一阀门将用于注入电解液的第一电解液支管与第一汇流管连通；第二步，经由电池架的排出立柱将电池中的废液排出并经由注入立柱将新的电解液注入电池中；第三步，换液之后，在所述注入立柱内设有单个腔体或单个注入流体管路的情况下，注入电解液之后通过控制设置于第一支管上的第一阀门将注入立柱与电池的第一注排端口的连通切断，将所述注入立柱中的电解液抽出并在所述注入立柱中注入安全剂；在所述注入立柱内设有多个腔体或多个注入流体管路的情况下，通过控制设置于第一支管上的第一阀门将用于注入电解液的第一电解液支管与第一汇流管的连通切断，并且通过控制第一阀门使得用于注入安全剂的第一安全剂支管能够与第一汇流管连通。

16.根据权利要求14或15所述的操作方法，其中，在注液过程或换液过程结束后，通过控制设置于第一支管上的第一阀门或设置于气体支管上的第二阀门使得气体支管与电池的内部连通，从而使得电池内的气体能够经由气体支管、气体总管进入气体检测装置中进行电池内气体的监控。

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