CN113839402A - 一种储能电池簇及储能*** - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种储能电池簇及储能***，其中储能电池簇包括高压箱、电池组和若干电路保护装置；所述电池组包括多个电池包，所述电池包串联形成串联支路，所述串联支路的两端分别与所述高压箱的正负极母线连接，所述串联支路中串联有第三电路保护装置，每个所述电池包内都设置有与所述串联支路串联第一电路保护装置，所述高压箱正负极母线上串联有第二电路保护装置。通过在每条不同的线路上设置电路保护装置，实现对储能电池簇的分级保护，能更好的保证电池簇的安全，同时减少保护成本，加快了故障定位速度。
Description
技术领域
本发明涉及电路保护领域，尤其涉及一种储能电池簇及储能***。
背景技术
现有技术中，储能电池簇是储能***中的重要组成部分，但是电池簇内部结构混杂，随着使用时间的推移，容易发生绝缘老化、异常拉弧等短路事故，甚至发生***，为此，虽然通过设置短路保护装置等保险措施可以在发生短路的第一时间保护电池簇的安全，但是往往一次短路后，会有多处保险丝或者断路器断路，一次短路带来的保护成本很高，同时也不容易追踪故障来源。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种储能电池簇，包括：高压箱、电池组和若干电路保护装置；
所述电池组包括多个电池包，所述电池包串联形成串联支路，所述串联支路的两端分别与所述高压箱的正负极母线连接；
每个所述电池包内都设置有与所述串联支路串联的第一电路保护装置；
所述高压箱正负极母线上串联有第二电路保护装置。
进一步的，所述串联支路中串联有若干第三电路保护装置，所述第三电路保护装置间隔设置在所述电池包之间。
进一步的，所述第二电路保护装置的弧前时间小于所述第三电路保护装置的弧前时间，所述第三电路保护装置的弧前时间小于所述第一电路保护装置的弧前时间。
进一步的，所述第二电路保护装置的熔断焦耳积分小于所述第一电路保护装置的弧前焦耳积分，所述第三电路保护装置的熔断焦耳积分小于所述第一电路保护装置的弧前焦耳积分。
进一步的，所述第二电路保护装置的工作电压与第三电路保护装置的工作电压相近或相等，所述第一电路保护装置的工作电压小于所述第三电路保护装置的工作电压。
进一步的，所述第二电路保护装置有两个，分别设置于所述高压箱内的正极母线上和负极母线上，也可以只在正极母线上串联，或者只在负极母线上串联。
进一步的，所述电池包包括锂离子电池包、钠离子电池包、铅酸电池、铅炭电池、固态电池包和液流电池包中的一种。
进一步的，所述第一电路保护装置、第二电路保护装置及第三电路保护装置至少包括熔丝和断路器中的一种。
进一步的，本申请还提供一种储能***，包括储能变流器和若干如上述实施例中任一项所述的储能电池簇；
其中，所述储能电池簇与所述储能变流器连接，所述储能变流器用于与交流电网连接。
进一步的，所述储能变流器与所述电池簇连接的一端的正负极母线上串联有第四电路保护装置。
进一步的，所述储能电池簇与所述储能变流器之间还连接有直流配电柜，所述直流配电柜用于支持集中式储能结构，所述直流配电柜中直流开关所连接的正负极母线上串联有第四电路保护装置。
本发明提供了一种储能电池簇及储能***，其中，储能电池簇包括高压箱、电池组和若干电路保护装置，每个电池组内包括多个电池包，所述电池包串联形成串联支路，所述串联支路的两端分别与所述高压箱的正负极母线连接；所述串联支路中串联有第三电路保护装置，每个所述电池包内都设置有与所述串联支路串联第一电路保护装置；所述高压箱正负极母线上串联有第二电路保护装置。本发明的电池簇通过将电路保护装置设置在不同的电路支路中，可以更有针对性的保护电池簇，针对不同的短路情况，有区别的熔断不同的电路保护装置，使得在一次短路故障中的损失降低，使得后续工作人员更容易定位故障位置，并提高了应用了该储能电池簇的储能***的鲁棒性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
图1A示出了本申请一种储能电池簇电路结构示意图；
图1B示出了本申请一种储能电池簇电路又一结构示意图；
图2示出了本申请电池包内部结构示意图；
图3A示出了本申请一种储能***电路结构示意图；
图3B示出了本申请又一种储能***电路结构示意图；
图4A示出了本申请一种储能***电路局部结构示意图；
图4B示出了本申请又一种储能***电路局部结构示意图。
图例说明：
110-高压箱，120-第二电路保护装置，130-第三电路保护装置，201-第一电路保护装置，202-电池，400-第四电路保护装置，401-储能变流器电路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
实施例1
参见图1A、图1B和图2，图1A和图1B是本发明提供的一种储能电池簇的结构示意图，图2是本发明提供的电池包内部结构，本实施例提供的电池簇包括多个电池包、高压箱110、第一电路保护装置201和第二电路保护装置120。
如图1A所示，第二电路保护装置120串联在高压箱的正负极母线上，其中两条母线可以各串联一个，也可以只在正极母线上串联，或者只在负极母线上串联，对此本申请不做限定，其中高压箱内母线分AB两端，A端用于连接电池组的串联支路，B端用于和外部电路连接。
进一步的如图1B所示，其中电池簇中的电池包还可以和第三电路保护装置130串联形成串联支路，其中若该第三电路保护装置130为一个，可以串联在该串联支路的正中间，若为多个，可以间隔电池包，串联在该串联支路中，进一步说明，假设一个电池簇中有6个电池包，则该第三电路保护装置130串联在第三个电池包和第四个电池包之间，若电池包的数量为奇数，比如5个，则第三电路保护装置130可以串联在第二个电池包和第三个电池包之间，也可以串联在第三个电池包和第四个电池包之间，若是有两个第三电路保护装置，则可以分别串联在第二电池包第三电池包和第四电池包之间。
参考图2的电池包的内部结构示意图，电池包中由数个电池202组成，这些电池可以是锂离子电池、固态电池或者液流电池以组成相应的电池包，其中第一电路保护装置201与电池包内部的电池串联并设置于电池包内部，以保护单个电池包的安全。
进一步的，电池包内部结构不一定全是串联，也有可能是并联，也有可能是串联后并联或者并联后串联，因此无论电池包内部结构如何，所述第一电路保护装置201和电池包内部结构串联，以此保护电池包的安全，其中，第一电路保护装置可以串联在电池包阴极端或者阳极端，本申请对此不做限制。
进一步的，上述三种电路保护装置可以是熔丝或者断路器，本实施例中，以熔丝为例，并且这三种电路保护装置遵循以下关系，以对应不同工况：
其中所述第一电路保护装置201、第二电路保护装置120和第三电路保护装置130的弧前时间遵循以下关系式，其中，弧前时间以异常电流开始，至熔断器两端电压的跃升为终点的时间，此时出现电弧状态点，即熔体已经出现断口。
T2<K1*T3；
T3<K1*T1。
式子中T2为第二电路保护装置120的弧前时间，T3为第三电路保护装置的弧前时间，T1为第一电路保护装置的弧前时间。考虑到实际应用中的弧前时间的误差，其中所以设置配合系数K1，K1一般取值为0.1至1，本实施例中为0.9。
在本实施例中，当高压箱的B端的正负极发生短路，则相当于高压箱对外输出的短路，则根据上述弧前时间的关系可知，首先熔断的是第二电路保护装置120，因为120熔断了，之后的第三电路保护装置130和第一电路保护装置201都还没到熔断时间，电路就断路了，因此不会熔断。类似的，当连接串联支路的A端发生短路，则相当于电池组的串联支路发生的短路，则第三电路保护装置130会在第一电路保护装置201之前熔断，第一电路保护装置201不会熔断。
除此之外，所述第一电路保护装置201、第二电路保护装置120和第三电路保护装置130的弧前焦耳积分特性和熔断焦耳积分特性遵循以下关系式，其中对于同一个电路保护装置来讲，弧前焦耳积分小于熔断焦耳积分。
P2<K1*F3；
P3<K1*F1；
式子中P2为第二电路保护装置120的熔断焦耳积分，F3为第三电路保护装置的弧前焦耳积分，P3为第三电路保护装置熔断焦耳积分，F1为第一电路保护装置的弧前焦耳积分。
本实施例中，当高压箱的B端正负极发生短路，则相当于高压箱对外输出的短路，根据上述弧前焦耳积分特性和熔断焦耳积分特性的关系可知，第二电路保护装置120的熔断焦耳积分小于第一电路保护装置201和第三电路保护装置130的弧前焦耳积分，所以当第二电路保护装置120断开时，第一电路保护装置201和第三电路保护装置130都没有异常损伤或者性能下降，因此在这次短路中这两个电路保护装置都可以不用更换，减少了维护费用，同理，当A点短路了，第三电路保护装置130会断开，而第一电路保护装置201还不会断开，而第二电路保护装置120是否会断开则取决于其外接设备。
进一步的，还规定所述第三电路保护装置130的工作电压与第二电路保护装置120的工作电压相近或相等，所述第一电路保护装置201的工作电压小于所述第三电路保护装置130的工作电压。
根据实际情况，第三电路保护装置130和第二电路保护装置120的工作电压应当与电池簇整体的电压相当，而第一电路保护装置201主要用于保护所在的单个电池包，因此第一电路保护装置201的工作电压与所在的电池包电压相当，因此当串联支路或者高压箱内的线路发生短路时，结合上述的工作电压和弧前时间的关系可知，第一电路保护装置201不会比第三电路保护装置130和第二电路保护装置120先熔断，而当单个的电池包内部发生短路时，也只有第一电路保护装置201会单独熔断，以保证电池包的安全，同时也不会影响外部电路中设置的电路保护装置，避免了多处电路保护装置熔断的情况。
本申请的实施例提供了一种储能电池簇，通过在高压箱、串联支路和电池包内串联各自的弧前时间、弧前焦耳积分、熔断焦耳积分和工作电压各不相同的三种电路保护装置，以实现对电池簇的三级保护，使得在不同的局部电路发生短路时，熔断的熔丝情况都不一样，一方面减少了短路时的保护成本，同时也进一步缩小了故障排查范围，方便检修人员检修排查故障。
实施例2
进一步的，本申请的实施例还提供一种储能***，参考图3A和图3B，图3A为本发明实施例提供的一种储能***的结构示意图，储能提供包括：储能变流器和上述实施例中的储能电池簇。
其中，储能电池簇与储能变流器连接，所述储能变流器用于与电网连接，该储能变流器可以有多个，每个储能个变流器下各连接一个电池簇，实现分布式储能。
进一步的如图3B所示，本实施例中的储能***可以增加直流配电柜，该直流配电柜与所述储能变流器连接，另一端与多个储能电池簇并联，实现集中式储能。
进一步的，参考图4A，图4A为本申请实施例提供的储能***中储能变流器和电网连接电路结构示意图。
其中储能变流器电路401与电池簇或直流配电柜连接的一端为直流侧，在储能变流器电路401直流侧的正负极母线上串联有第四电路保护装置400，该第四电路保护装置设置于储能变流器内部，并且该第四电路保护装置可以只在正极母线上或者负极母线上单独串联，或者在正负极母线上都串联一个，对此本申请不做限定。
进一步的如图4B所示，当所述储能***中连有直流配电柜时，所述直流配电柜中直流开关所连接的正负极母线上串联有所述第四电路保护装置，并且该第四电路保护装置可以只在正极母线上或者负极母线上单独串联，或者在正负极母线上都串联一个，对此本申请不做限定。
上述的第四电路保护装置可以是熔断器或者断路器，本实施例在此不做限定。
结合上述实施例1和本实施例提供的储能***电路结构可知，本申请实施例提供的储能***提供了由储能变流器、高压箱、电池组和电池包组成的4级保护，可以应对不同工况下的短路情况，保证的发生短路时可以及时断路对电路进行保护。
本发明提供了一种储能电池簇及储能***，其中，储能电池簇包括高压箱、电池组和若干电路保护装置，每个电池组内包括多个电池包，所述电池包串联形成串联支路，所述串联支路的两端分别与所述高压箱110的正负极母线连接；所述串联支路中串联有第三电路保护装置，每个所述电池包内都设置有与所述串联支路串联第一电路保护装置201；所述高压箱110正负极母线上串联有第二电路保护装置120。本发明的电池簇通过将电路保护装置设置在不同的电路支路中，可以更有针对性的保护电池簇，针对不同的短路情况，有区别的熔断不同的电路保护装置，使得在一次短路故障中的损失降低，使得后续工作人员更容易定位故障位置，并提高了应用了该储能电池簇的储能***的鲁棒性。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种储能电池簇，其特征在于，包括：高压箱、电池组和若干电路保护装置；
所述电池组包括多个电池包，所述电池包串联形成串联支路，所述串联支路的两端分别与所述高压箱的正负极母线连接；
每个所述电池包内都设置有与所述串联支路串联的第一电路保护装置；
所述高压箱正负极母线上串联有第二电路保护装置。
2.根据权利要求1所述的储能电池簇，其特征在于，所述串联支路中串联有若干第三电路保护装置，所述第三电路保护装置间隔设置在所述电池包之间。
3.根据权利要求2所述的储能电池簇，其特征在于，所述第二电路保护装置的弧前时间小于所述第三电路保护装置的弧前时间，所述第三电路保护装置的弧前时间小于所述第一电路保护装置的弧前时间。
4.根据权利要求2所述的储能电池簇，其特征在于，所述第二电路保护装置的熔断焦耳积分小于所述第一电路保护装置的弧前焦耳积分，所述第三电路保护装置的熔断焦耳积分小于所述第一电路保护装置的弧前焦耳积分。
5.根据权利要求2所述的储能电池簇，其特征在于，所述第二电路保护装置的工作电压与第三电路保护装置的工作电压相近或相等，所述第一电路保护装置的工作电压小于所述第三电路保护装置的工作电压。
6.根据权利要求1所述的储能电池簇，其特征在于，所述第二电路保护装置在两条母线可以各串联一个，也可以只在正极母线上串联，或者只在负极母线上串联，对此本申请不做限定。
7.根据权利要求1所述的储能电池簇，其特征在于，所述电池包括锂离子电池包、钠离子电池包、铅酸电池、铅炭电池、固态电池包和液流电池包中的一种。
8.根据权利要求2所述的储能电池簇，其特征在于，所述第一电路保护装置、第二电路保护装置及第三电路保护装置至少包括熔丝和断路器中的一种。
9.一种储能***，其特征在于，包括储能变流器和若干如权利要求1至8中任一项所述的储能电池簇；
其中，所述储能电池簇与所述储能变流器连接，所述储能变流器用于与交流电网连接。
10.如权利要求9所述的储能***，其特征在于，所述储能变流器与所述电池簇连接的一端的正负极母线上串联有第四电路保护装置。
11.如权利要求9或10所述的储能***，其特征在于，所述储能电池簇与所述储能变流器之间还连接有直流配电柜，所述直流配电柜用于支持集中式储能结构，所述直流配电柜中直流开关所连接的正负极母线上串联有第四电路保护装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211224 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |