CN113707988A - 一种储能充放电设备 - Google Patents

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刘天长
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Abstract

本发明提供了一种储能充放电设备，包括集装箱以及安装于集装箱内且相互连接的电池机柜、储能变流器、散热***和电池管理***；电池机柜内可拆卸连接有均匀间隔的多片电芯模组，每片电芯模组均包括单个电芯，所有电芯模组之间串联连接；散热***设置于集装箱内一侧，电池机柜的背部通过风道与散热***连接。本发明通过将电池机柜、储能变流器、散热***和电池管理***集成在一个集装箱内，运输便捷且适用于多种场地；同时电池机柜内安装有均匀间隔的多片电芯模组，不仅利于散热***的冷风进入每片电芯模组的间隔之间进行散热，也便于单个电芯模组的拆卸和更换，易于设备的维护，整体实现了兼具良好散热和便捷效果的电网充放电操作。

Description

一种储能充放电设备
技术领域
本发明涉及储能设备领域，特别涉及一种储能充放电设备。
背景技术
目前电网依然存在稳定性低、电网电价不稳定等缺点，对于储能设备的需求与日俱增。当前的储能设备环境下，采用的都是落地式固定配储使用，在使用过程中若想要更换使用场地或更换使用配置较为困难，需更换整个充电包，费时费力；而且电池包内部由于电池接触较为紧密，也会使整体的散热差，导致放电倍率低、循坏寿命短等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种储能充放电设备，实现兼具良好散热和便捷效果的电网充放电操作。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种储能充放电设备，包括集装箱以及安装于集装箱内且相互连接的电池机柜、储能变流器、散热***和电池管理***；
所述电池机柜内可拆卸连接有均匀间隔且相互之间具有间隙的多片电芯模组，每片电芯模组均包括单个电芯，所有所述电芯模组之间串联连接；
所述散热***设置于所述集装箱内一侧，所述电池机柜的背部通过风道与所述散热***连接。
本发明的有益效果在于：本发明提供一种储能充放电设备，通过将电池机柜、储能变流器、散热***和电池管理***集成在一个集装箱内，在使用时只需将集装箱运至指定的地点，再通过电缆与电网连接即可使用，实现便捷的运输，适用于多种场地；同时电池机柜内安装有均匀间隔且相互之间具有间隙的多片电芯模组，不仅利于散热***的冷风进入每片电芯模组的间隔之间进行散热，同时也便于单个电芯模组的拆卸和更换，易于设备的维护，整体实现了兼具良好散热和便捷效果的电网充放电操作。
附图说明
图1为本发明实施例的一种储能充放电设备的平面布局图；
图2为本发明实施例的一种储能充放电设备的主视图；
图3为本发明实施例的一种储能充放电设备中电芯模组的结构示意图；
图4为本发明实施例的一种储能充放电设备中电池机柜的安装示意图。
标号说明：
10、集装箱；11、电池机柜；111、电芯模组；112、第一螺丝孔位；113、电压及温度检测端；12、储能变流器；13、空调；131、进风风道；132、出风风道；133、抽风风扇；14、灭火器；15、高压机柜。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1至图4，一种储能充放电设备，包括集装箱以及安装于集装箱内且相互连接的电池机柜、储能变流器、散热***和电池管理***；
所述电池机柜内可拆卸连接有均匀间隔且相互之间具有间隙的多片电芯模组，每片电芯模组均包括单个电芯，所有所述电芯模组之间串联连接；
所述散热***设置于所述集装箱内一侧，所述电池机柜的背部通过风道与所述散热***连接。
由上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过将电池机柜、储能变流器、散热***和电池管理***集成在一个集装箱内，在使用时只需将集装箱运至指定的地点，再通过电缆与电网连接即可使用，实现便捷的运输，适用于多种场地；同时电池机柜内安装有均匀间隔且相互之间具有间隙的多片电芯模组，不仅利于散热***的冷风进入每片电芯模组的间隔之间进行散热，同时也便于单个电芯模组的拆卸和更换，易于设备的维护，整体实现了兼具良好散热和便捷效果的电网充放电操作。
进一步地，相邻两片的所述电芯模组之间间隔10mm～20mm。
由上述描述可知，每相邻两片电芯模组之间隔10mm～20mm，保证间隙不会过大和过小，满足电池机柜内布置较多电芯模组的同时利于散热***的冷风通过风道进入电芯模组之间的间隙进行充分散热。
进一步地，所述电芯模组还包括由铝壳包裹而成的电芯外壳，所述电芯外壳上设置有第一螺丝孔位；
所述电池机柜上设置有与所述第一螺丝孔位对应的第二螺丝孔位；
所述电芯模组与所述电池机柜之间通过螺丝进行可拆卸连接。
由上述描述可知，采用螺丝固定的方式，便于将电芯模组安装在电池机柜内，同时当某个电芯模组发生故障时，也可以通过拧松螺丝进行单个电芯模组的拆卸更换，便于电池机柜的维护。
进一步地，所述散热***包括制冷装置、抽风风扇、进风风道和出风风道；
所述制冷装置包括冷风进风口和热风出风口；
所述冷风进风口通过位于所述电池机柜上方铺设的所述进风风道与所述电池机柜的背部连接；
所述抽风风扇设置于所述电池机柜的开门一侧；
所述热风出风口通过铺设在所述集装箱内底部中间的所述出风风道与所述抽风风扇连接，用于将热风排出所述集装箱外。
由上述描述可知，散热***可以将冷风送入电池机柜内，对电芯模组进行散热，再由抽风风扇将电芯模组的热量带出，由出风风道排出到集装箱外，即完成散热内循环，防止电池机柜内的温度过高，提高了电池机柜的安全及使用寿命。
进一步地，所述集装箱内还包括高压机柜；
所述高压机柜与所述电池机柜为一体式设计且所述高压机柜位于所述电池机柜下方，所述高压机柜通过电缆与所述储能变流器连接；
所述高压机柜内安装有汇流铜排，所述汇流铜排与所述电池机柜连接，用于汇总所述电池机柜内的每片所述电芯模组的正负极输入/输出。
由上述描述可知，高压机柜用于将电池机柜内的电压汇总，进行统一的管理，并通过储能变流器控制与电网或外接设备的充电或放电，实现高充放电倍率。
进一步地，所述电池管理***包括主控板和从控板，所述主控板集成于所述高压机柜内，所述从控板集成于所述电池机柜内，所述主控板与所述从控板电连接；
每片所述电芯模组的极耳处均引出电压检测线路和温度检测线路连接至所述从控板。
由上述描述可知，电池管理***采用多级管控，通过从控板采集电池机柜内每片电芯模组的电压及温度等参数，并通过主控板汇总数据，实现对每片电芯模组的运行状态的实时监测。
进一步地，所述电池机柜为至少一个，所述高压机柜仅与一个所述电池机柜采用一体式设计；
多个所述电池机柜之间通过电缆串联或并联连接。
由上述描述可知，电池机柜的数量可根据实际需求而定，可满足各种应用场景的需要，具有灵活性。
进一步地，所述储能变流器上设置有交流输出/输入线缆接口以及CAN/485/RS232/LAN通讯口。
由上述描述可知，储能充放电设备可通过多种通讯接口与外接设备通讯，满足不同应用场景的需要，并能根据实际情况作出相应的调整。
进一步地，还包括消防***；
所述消防***安装在所述集装箱内。
由上述描述可知，提高储能充放电设备的使用安全性。
进一步地，所述电池机柜的外壳为岩棉板材质；
所述储能变流器的外壳为钣金材质。
由上述描述可知，岩棉板具备很强的防火性能，能有效防止电池机柜内发生短路而产生火花引起燃烧，同时钣金外壳的储能变流器也加强了设备的强度，进一步提高了储能充放电设备的使用安全。
请参照图1至图4，本发明的实施例一为：
一种储能充放电设备，如图1或图2所示，包括集装箱10以及安装于集装箱10内且相互连接的电池机柜11、储能变流器12、散热***和未在图上标出的电池管理***。
在本实施例中，集装箱10内安装有三台电池机柜11以及一台储能变流器12，其中电池机柜11之间通过电缆串联或并联连接，在其他等同实施例中，电池机柜11的数量可根据实际需求灵活设置，只要满足集装箱10内至少具有一台电池机柜11即可。
其中，散热***设置于集装箱10内一侧，电池机柜11的背部通过风道与散热***连接。在本实施例中，如图1所示，散热***采用两台空调13作为制冷装置，除了空调13外，散热***还包括进风风道131、出风风道132和如图2所示的抽风风扇133。其中，空调13的冷风进风口通过位于电池机柜11上方铺设的进风风道131与电池机柜11的背部连接，用于将冷风送入电池机柜11内对电芯模组111进行散热，抽风风扇133设置于电池机柜11的开门一侧，用于将经过电芯模组111进行散热而形成的热风抽出并通过铺设在集装箱10内底部中间的出风风道132排出集装箱10外，以此完成电池机柜11内的冷热交换，防止电池机柜11内的温度过高，提高了电池机柜11的安全及使用寿命。在其他等同实施例中，制冷装置也可以为其他能够实现制冷功能的设备，且可以根据实际需要采用相应的数量。
如图4所示，电池机柜11内可拆卸连接有均匀间隔的多片电芯模组111，每片电芯模组111均包括单个电芯。在本实施例中，所有电芯模组111之间采用串联方式进行连接，且相邻两片的电芯模组111之间间隔10mm～20mm，保证间隙不会过大和过小，可满足电池机柜11内布置较多电芯模组111的同时利于散热***的冷风通过风道进入电芯模组111之间的间隙进行充分散热。
其中，电芯模组111还包括由铝壳包裹而成的电芯外壳。如图3所示，电芯模组111的电芯外壳上设置有第一螺丝孔位112，在电池机柜11内设置有与第一螺丝孔位112对应的第二螺丝孔位，即电芯模组111与电池机柜11之间通过螺丝对准螺丝孔位的方式进行连接，若某个电芯模组111发生故障时，可以通过拧松螺丝进行单个电芯模组111的拆卸更换，方便电池机柜11的安装与维护。
本实施例中通过将电池机柜11、储能变流器12和散热***集成在一个集装箱10内，在使用时只需将集装箱10运至指定的地点，再通过电缆与电网连接即可使用，便于运输且适用于多种场地；同时多片电芯模组111采用均匀间隔且相互之间具有间隙的方式通过螺丝安装在电池机柜11内，不仅利于散热***的冷风进入每片电芯模组111的间隔之间进行散热，同时也便于单个电芯模组111的拆卸和更换，易于设备的维护，整体实现了兼具良好散热和便捷效果的电网充放电操作。
请参照图1至图4，本发明的实施例二为：
在上述实施例一的基础上，本实施例的一种储能充放电设备中，集装箱10内还包括高压机柜15，高压机柜15与电池机柜11采用一体式的设计，且高压机柜15要位于电池机柜11的下方。如图2所示，由于本实施例中集装箱10内共有三台电池机柜11，高压机柜15只需与其中一台电池机柜11采用一体式设计即可。
在本实施例中，高压机柜15通过电缆与储能变流器12连接，同时高压机柜15内安装有汇流铜排与电池机柜11内的电芯模组111连接，用于汇总每片电芯模组111的电压，并进行统一的管理。同时，电池管理***包括主控板和从控板并分别集成在高压机柜15和电池机柜11内，主控板与从控板电连接，其中每片电芯模组111的极耳处均引出电压检测线路和温度检测线路连接至从控板。如图3所示为单片电芯模组111上的电压及温度检测端113，从控板通过电压检测线路和温度检测线路与电芯模组111上的电压及温度检测段连接，对每片电芯模组111的电压、温度等数据进行实时监测和处理，并传输给主控板进行汇总，实现对每片电芯模组111的运行状态的实时监测，可以便于后续当某片电芯模组111发生异常时及时定位到异常的电芯模组111，进行及时的维修或更换，提高设备的维护效率，同时也可以为储能变流器12提供相应数据，便于储能变流器12获取每片电芯模组111的运行状态及整体电池机柜11的运行状态，控制电池与电网间的能量交互，并可以根据电网的情况告知电池管理***进行相应的充放电操作。
同时，在本实施例中，储能变流器12上还设置有交流输出/输入线缆接口以及CAN/485/RS232/LAN通讯口，即储能充放电设备可通过多种通讯接口与外接设备通讯，满足不同应用场景的需要，并能根据实际情况作出相应的调整。
请参照图1，本发明的实施例三为：
在上述实施例一或实施例二任一实施例的基础上，本实施例的一种储能充放电设备中，还包括消防***，其中消防***安装在集装箱10内。如图1所示，本实施例中，消防***采用灭火器14，在其他等同实施例中，消防***也可以为铺设的消防管道或消防栓等灭火装置，保证集装箱10内部的安全，提高储能充放电设备的使用安全性。
另外，在本实施例中，电池机柜11的外壳采用具备很强的防火性能的岩棉板材质，能有效防止电池机柜11内发生短路而产生火花引起燃烧；同时储能变流器12的外壳采用钣金材质，加强了设备的强度，进一步提高了储能充放电设备的使用安全。
综上所述，本发明提供的一种储能充放电设备，通过将电池机柜、储能变流器、散热***、高压机柜和电池管理***集成在一个集装箱内，在使用时只需将集装箱运至指定的地点，再通过电缆与电网连接即可使用，便于运输，适用于多种场地；同时电池机柜内通过螺丝安装有均匀间隔10mm～20mm的多片电芯模组，不仅利于散热***的冷风通过风道吹入进行充分的散热，也便于单个电芯模组的拆卸和更换，易于设备的维护，整体实现了兼具良好散热和便捷效果的电网充放电操作。其中电池管理***集成在高压机柜和电池机柜内，可实现对每片电芯模组运行状态的实时监测，同时消防***、岩棉板的电池机柜外壳和钣金材质的储能变流器外壳都进一步提高了储能充放电设备的使用安全及使用寿命。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种储能充放电设备，其特征在于，包括集装箱以及安装于集装箱内且相互连接的电池机柜、储能变流器、散热***和电池管理***；
所述电池机柜内可拆卸连接有均匀间隔且相互之间具有间隙的多片电芯模组，每片电芯模组均包括单个电芯，所有所述电芯模组之间串联连接；
所述散热***设置于所述集装箱内一侧，所述电池机柜的背部通过风道与所述散热***连接。
2.根据权利要求1所述的一种储能充放电设备，其特征在于，相邻两片的所述电芯模组之间间隔10mm～20mm。
3.根据权利要求1所述的一种储能充放电设备，其特征在于，所述电芯模组还包括由铝壳包裹而成的电芯外壳，所述电芯外壳上设置有第一螺丝孔位；
所述电池机柜上设置有与所述第一螺丝孔位对应的第二螺丝孔位；
所述电芯模组与所述电池机柜之间通过螺丝进行可拆卸连接。
4.根据权利要求1所述的一种储能充放电设备，其特征在于，所述散热***包括制冷装置、抽风风扇、进风风道和出风风道；
所述制冷装置包括冷风进风口和热风出风口；
所述冷风进风口通过位于所述电池机柜上方铺设的所述进风风道与所述电池机柜的背部连接；
所述抽风风扇设置于所述电池机柜的开门一侧；
所述热风出风口通过铺设在所述集装箱内底部中间的所述出风风道与所述抽风风扇连接，用于将热风排出所述集装箱外。
5.根据权利要求1所述的一种储能充放电设备，其特征在于，所述集装箱内还包括高压机柜；
所述高压机柜与所述电池机柜为一体式设计且所述高压机柜位于所述电池机柜下方，所述高压机柜通过电缆与所述储能变流器连接；
所述高压机柜内安装有汇流铜排，所述汇流铜排与所述电池机柜连接，用于汇总所述电池机柜内的每片所述电芯模组的正负极输入/输出。
6.根据权利要求5所述的一种储能充放电设备，其特征在于，所述电池管理***包括主控板和从控板，所述主控板集成于所述高压机柜内，所述从控板集成于所述电池机柜内，所述主控板与所述从控板电连接；
每片所述电芯模组的极耳处均引出电压检测线路和温度检测线路连接至所述从控板。
7.根据权利要求5所述的一种储能充放电设备，其特征在于，所述电池机柜为至少一个，所述高压机柜仅与一个所述电池机柜采用一体式设计；
多个所述电池机柜之间通过电缆串联或并联连接。
8.根据权利要求1所述的一种储能充放电设备，其特征在于，所述储能变流器上设置有交流输出/输入线缆接口以及CAN/485/RS232/LAN通讯口。
9.根据权利要求1所述的一种储能充放电设备，其特征在于，还包括消防***；
所述消防***安装在所述集装箱内。
10.根据权利要求1所述的一种储能充放电设备，其特征在于，所述电池机柜的外壳为岩棉板材质；
所述储能变流器的外壳为钣金材质。
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