CN115912154A

CN115912154A - 一种基于1500v电池***的商用电储换电站

Info

Publication number: CN115912154A
Application number: CN202310184985.7A
Authority: CN
Inventors: 薛新林
Original assignee: Suzhou Duonengduo New Energy Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Duonengduo New Energy Technology Co ltd
Priority date: 2023-03-01
Filing date: 2023-03-01
Publication date: 2023-04-04

Abstract

本发明涉及电储换电站领域，特别涉及一种基于1500V电池***的商用电储换电站。包括外观雨棚、换电通道、通道屋檐、监控室、水平导轨、换电机器人、充电机、充电仓、1500V电池***、储能变流器、储能电池集成***、离并网切换柜和EMS能量管理***；储能变流器与充电机相连，储能变流器与离并网切换柜相连，储能变流器与储能电池集成***相连，储能变流器将充电之后剩余的电能存储在储能电池集成***中，储能电池集成***通过充电机给1500V电池***充电；这种电储换电站能够实现对1500V电池***的快速充电；能将富余的电能储存到储能电池集成***中，外部电源断开时，充电机能够使用存储的电能充电。

Description

一种基于1500V电池***的商用电储换电站

技术领域

本发明涉及电储换电站领域，特别涉及一种基于1500V电池***的商用电储换电站。

背景技术

随着我国经济的发展和世界经济的发展，能源越来越紧张，气候变化的问题日益严重，世界各国以全球协约的方式减排温室气体，因此，我国大力推进新能源的开发利用，新能源车市场开始爆发增长，新能源商用车也在逐步推广。然而，相比传统的燃油车，新能源车最大的痛点在于补能效率太低，其原因有二：其一，目前市场上大多数新能源车的补能方案是通过充电桩充电，充电的过程耗时长、效率低，新能源车的使用远不如燃油车方便；其二，目前市场上的充电桩数量太少，难以满足新能源车巨大的充电需求，由于新能源市场是新兴市场，技术和发展路线都不成熟，导致目前的充电桩没有统一的标准。为了提高新能源车的补能效率，新能源车通过换电模式补能应运而生，目前市场已经有许多企业在尝试研发换电站。

然而，目前的换电站多数不具备储能功能，过度依赖电网，一旦电网不能工作，换电站就无法工作，急于换电的商用车不能及时换电。除此以外，目前的换电站所使用的储能变流器电压低，充电功率小，对于1500V电池***充电时间长，时间成本高。

少部分具备储能功能的换电站没有配备EMS管理***，所使用的储能电池***容量小，集成度低，占用空间大，使用的电芯充放电循环次数少，使用寿命短，接入程序复杂，维持储能电池***的安全设施不够全。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于1500V电池***的商用电储换电站，以解决上述现有技术存在的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于1500V电池***的商用电储换电站，包括外观雨棚、换电通道、通道屋檐、监控室、水平导轨、换电机器人、充电机、充电仓、1500V电池***、储能变流器、储能电池集成***、离并网切换柜、EMS能量管理***；所述水平导轨、换电机器人、充电机、充电仓、1500V电池***、储能变流器、储能电池集成***、离并网切换柜、EMS能量管理***位于所述外观雨棚下面，所述监控室位于换电站左侧，所述换电通道位于换电站前侧，所述通道屋檐位于所述换电通道上方；所述储能变流器与所述充电机相连，所述充电机用于给1500V电池***充电,所述离并网切换柜与火力发电站相连，所述储能变流器与离并网切换柜相连，所述储能变流器与所述储能电池集成***相连，所述储能变流器将充电之后剩余的电能存储在所述储能电池集成***中，所述储能电池集成***与充电机相连，所述储能电池集成***通过充电机给1500V电池***充电。

通过采用上述技术方案，所述换电站既能给1500V电池***充电，在火力发电站电能富余时，所述储能变流器能将富余的电能存储在所述储能电池集成***。

在进一步的实施例中，所述储能变流器为1500Vdc储能变流升压一体机；所述储能变流器包含直流端子、直流母线、直流防雷器模块、电动隔离开关模块、直流缓冲模块、输入EMI滤波模块、母线电容、变流电路模块、交流母线、输出滤波模块、输出EMI滤波模块、输出断路器模块、交流防雷器模块、变压器模块、中压交流开关模块和交流端子；所述1500Vdc储能变流升压一体机包含两条支路；所述第一支路包含一个直流端子，分别为直流正端和直流负端，所述直流防雷器模块并联在直流母线上，所述直流防雷器模块有效接地，所述直流母线正端串联熔断电阻；所述直流缓冲模块分为第一直流缓冲模块和第二直流缓冲模块，所述第一直流缓冲模块和第二直流缓冲模块连接在所述电动隔离开关模块两端，所述电动隔离开关模块两端连接在直流母线上，在所述电动隔离开关模块之后设置有输入EMI滤波模块，在所述输入EMI滤波模块之后母线电容并联在直流母线上，在所述母线电容之后设有变流电路模块，在所述变流电路模块之后设有输出滤波模块，在所述输出滤波模块之后设置有输出EMI滤波模块，在所述输出EMI滤波模块之后设置有输出断路器模块，在所述输出断路器模块之后设置有交流防雷器模块，所述交流防雷器模块有效接地；所述第二支路与所述第一支路结构一致；在所述交流防雷器模块之后所述第一支路和第二支路并联，并联之后交流母线连接变压器模块，在所述交流模块之后设有中压交流开关模块；所述储能变流器的电气装置外露导电部分有效接地。

通过采用上述技术方案，所述储能变流器具备双向电流、电池管理功能，直流电压可达1500V,结构设计更加紧凑高效；具备先进的孤岛效应检测技术，具有无功补偿功能，当外部电源断开时，与储能变流器相连的孤网具有独立运行功能；所述储能变流器具有较大的宽直流电压工作范围，直流端能够进行灵活配置；所述储能变流器支持高压低压穿越、频率穿越、调度和电网使用。

在进一步的实施例中，所述储能电池集成***是以电池簇为基本单位的***，所述电池簇由电池模组组成，所述电池模组由磷酸铁锂电芯串联并联组成；所述储能电池集成***包含储能***消防***、门禁***、监控***、漏液保护***、热管理***、BMS电池管理***；所述BMS电池管理***具有短路保护、过流保护、过压保护、欠压保护；所述储能电池集成***采用工业级空调进行电池温控；所述储能电池集成***采用Ethernet通讯接口。

通过采用上述技术方案，所述储能电池集成***能够实现安全稳定运行；BMS电池管理***能对所述储能电池集成***实现全程监控和管理；所述储能电池集成***采用高端电芯，充放电循环次数大大增加，使用寿命大大增加。

在进一步的实施例中，所述离并网切换柜的切换开关为接触器或者SCR；所述离并网切换柜包含散热***；所述离并网切换柜具有过温保护、过流保护、短路保护和防雷保护功能。

通过采用上述技术方案，所述离并网切换柜能够快速将***与电网脱离，切换时间在10毫秒以内；所述离并网继电器具备手动控制模式，在故障状态下能够实现控制，所述离并网切换柜自带散热***能够保障温度在合理范围之内。

在进一步的实施例中，所述EMS能量管理***包含设备层、通讯层、服务层和大数据；所述EMS能量管理***具有监测、控制、功率分配的功能。

通过采用上述技术方案，所述EMS能量管理***能够对储能电池集成***进行监测、控制、功率分配，通过大数据跨平台接入能够对海量数据进行快速采集、挖掘和分析，实现换电站的安全稳定高效运行。

在进一步的实施例中，所述1500V电池***包括防护外壳、电池支架、电池箱、液冷***、高压模块、电连接器、***模块、定位销、粗导向、精导向和锁止结构，所述防护外壳为长方体，所述电池支架分为五列五层，所述电池箱由45个标称电压为3.2V的磷酸铁锂离子电池串联组成。

通过采用上述技术方案，所述1500V电池***具备高容量，高电压、高驱动能力。

在进一步的实施例中，所述储能变流器的通讯协议是Modbus-RTU或者Modbus-TCP或者IEC61850 或者IEC104，所述储能变流器采用RS485或者CAN或者Ethernet通讯。

通过采用上述技术方案，所述储能变流器能够实现灵活通讯。

在进一步的实施例中，所述储能变流器采用三电平拓扑技术。

通过采用上述技术方案，所述储能变流器效率高达百分之九十九点三。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.通过储能变流器的设置，直流电压在800Vdc到1500Vdc之间，能够实现对1500V电池***的快速充电；1500V电池***充满电之后，储能变流器能将富余的电能储存到储能电池集成***中，从而，当外部电源断开时，充电机能够使用储能电池集成***中存储的电能对1500V电池***充电；除此以外，储能变流器高度集成，提高空间利用率；储能变流器支持高压穿越、低压穿越，频率穿越，效率高，***稳定。

2.通过储能电池集成***的设置，能够将富余电能存储作为备用电源；除此以外，储能电池集成***输出电压和电流高，可以向1500电池***高压充电，功率密度高，损耗小，效率高；储能电池集成***具有消防、门禁、监控、漏液、热管理***能够实现储能电池集成***安全稳定运行，具备短路保护、过流保护、过压保护、欠压保护、过温保护等功能，能够保障安全；采用高端电芯充放电次数高，使用寿命长。

附图说明

图1是实施例1中储能换电站的示意图，用于体现并离网切换柜、储能换流器、监控室、换电机器人、水平导轨、充电机、充电仓、储能电池集成***和换电通道之间的位置关系；

图2是实施例1中储能换流器的电路框图，用于体现储能换流器的工作原理。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图1中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何此外，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一个或者更多个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定中心的方向。

实施例1:

如图1-2所示，一种基于1500V电池***的商用储能换电站，包括外观雨棚、换电通道、通道屋檐、监控室、水平导轨、换电机器人、充电机、充电仓、1500V电池***、储能变流器、储能电池集成***、离并网切换柜和EMS能量管理***；水平导轨、换电机器人、充电机、充电仓、1500V电池***、储能变流器、储能电池集成***、离并网切换柜、EMS能量管理***位于外观雨棚下面，监控室位于换电站左侧，换电通道位于换电站前侧，通道屋檐位于换电通道上方；储能变流器与充电机相连，充电机用于给1500V电池***充电,离并网切换柜与火力发电站相连，储能变流器与离并网切换柜相连，储能变流器与储能电池集成***相连，储能变流器将充电之后剩余的电能存储在储能电池集成***中，储能电池集成***与充电机相连，储能电池集成***通过充电机给1500V电池***充电。

储能变流器为1500Vdc储能变流升压一体机；储能变流器包含直流端子、直流母线、直流防雷器模块、电动隔离开关模块、直流缓冲模块、输入EMI滤波模块、母线电容、变流电路模块、交流母线、输出滤波模块、输出EMI滤波模块、输出断路器模块、交流防雷器模块、变压器模块、中压交流开关模块和交流端子；1500Vdc储能变流升压一体机包含两条支路；第一支路包含一个直流端子，分别为直流正端和直流负端，直流防雷器模块并联在直流母线上，直流防雷器模块有效接地，直流母线正端串联熔断电阻；直流缓冲模块分为第一直流缓冲模块和第二直流缓冲模块，第一直流缓冲模块和第二直流缓冲模块连接在电动隔离开关模块两端，电动隔离开关模块两端连接在直流母线上，在电动隔离开关模块之后设置有输入EMI滤波模块，在输入EMI滤波模块之后母线电容并联在直流母线上，在母线电容之后设有变流电路模块，在变流电路模块之后设有输出滤波模块，在输出滤波模块之后设置有输出EMI滤波模块，在输出EMI滤波模块之后设置有断路器模块，在输出断路器模块之后设置有交流防雷器模块，交流防雷器模块有效接地；第二支路与第一支路结构一致；在交流防雷器模块之后第一支路和第二支路并联，并联之后交流母线连接变压器模块，在交流模块之后设有中压交流开关模块；储能变流器的电气装置外露导电部分有效接地；储能变流器的通讯协议是Modbus-RTU或者Modbus-TCP或者IEC61850 或者IEC104，储能变流器采用RS485或者CAN或者Ethernet通讯，储能变流器采用三电平拓扑技术。

储能电池集成***是以电池簇为基本单位的***，电池簇由电池模组组成，电池模组由磷酸铁锂电芯串联并联组成；储能电池集成***包含储能***消防***、门禁***、监控***、漏液保护***、热管理***、BMS电池管理***；BMS电池管理***具有短路保护、过流保护、过压保护、欠压保护；储能电池集成***采用工业级空调进行电池温控；储能电池集成***采用Ethernet通讯接口。

EMS能量管理***包含设备层、通讯层、服务层和大数据；EMS能量管理***具有监测、控制、功率分配的功能。

1500V电池***包括防护外壳、电池支架、电池箱、液冷***、高压模块、电连接器、***模块、定位销、粗导向、精导向和锁止结构，防护外壳为长方体，电池支架分为五列五层，电池箱由45个标称电压为3.2V的磷酸铁锂离子电池串联组成。

具体实施过程：

电储换电站通过离并网切换柜与火力发电站相连，离并网切换柜另一端连储能变流器的交流侧，储能变流器直流侧的两条支路分别连接充电机和储能电池集成***，储能电池集成***同时与充电机相连，充电机与充电仓相连，1500V电池***在充电仓中充电。

当火力发电站正常发电时，储能变流器首先给充电机供电，当充电机不需要使用电能时，储能变流器向储能电池集成***输送电能，储能变流器将电能存储，当火力发电站不供电时，并离网切换柜与火力发电站断开，储能电池集成***向充电机输送电能，同时，储能电池集成***向其他用电设备供电。

与此同时，EMS能量管理***实时监测储能电池集成***进行监测、控制和功率分配。

关于储能变流器的更具体的运行方式，从交流侧到直流侧，首先经过变压器变压，再经过断路器，再进行EMI滤波，再进行滤波之后经过变流电路，将直流变为交流，直流母线两端并联电容进行滤波，再经过EMI滤波，直流经过直流缓冲和电动隔离开关输出直流电给充电机和储能电池集成***。

实施例2:

一种基于1500V电池***的商用电储换电站中的1500V电池***也可以按如下方式实施：

一种基于800V电池***的商用车换电站，除了800V电池***，一种基于800V电池***的商用电储换电站其他细节的实施方式均与一种基于1500V电池***的商用电储换电站实施方式相同；

在本发明公开的实施例中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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公开的实施例中的具体含义。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种基于1500V电池***的商用电储换电站，其特征在于：包括外观雨棚、换电通道、通道屋檐、监控室、水平导轨、换电机器人、充电机、充电仓、1500V电池***、储能变流器、储能电池集成***、离并网切换柜和EMS能量管理***；所述水平导轨、换电机器人、充电机、充电仓、1500V电池***、储能变流器、储能电池集成***、离并网切换柜、EMS能量管理***位于所述外观雨棚下面，所述监控室位于换电站左侧，所述换电通道位于换电站前侧，所述通道屋檐位于所述换电通道上方；所述储能变流器与所述充电机相连，所述充电机用于给1500V电池***充电,所述离并网切换柜与火力发电站相连，所述储能变流器与离并网切换柜相连，所述储能变流器与所述储能电池集成***相连，所述储能变流器将充电之后剩余的电能存储在所述储能电池集成***中，所述储能电池集成***与充电机相连，所述储能电池集成***通过充电机给1500V电池***充电。

2.根据权利要求1所述的基于1500V电池***的商用电储换电站，其特征在于：所述储能变流器为1500Vdc储能变流升压一体机；所述储能变流器包含直流端子、直流母线、直流防雷器模块、电动隔离开关模块、直流缓冲模块、输入EMI滤波模块、母线电容、变流电路模块、交流母线、输出滤波模块、输出EMI滤波模块、输出断路器模块、交流防雷器模块、变压器模块、中压交流开关模块和交流端子；所述1500Vdc储能变流升压一体机包含两条支路，包括第一支路和第二支路；第一支路包含一个直流端子，分别为直流正端和直流负端，所述直流防雷器模块并联在直流母线上，所述直流防雷器模块有效接地，所述直流母线正端串联熔断电阻；所述直流缓冲模块分为第一直流缓冲模块和第二直流缓冲模块，所述第一直流缓冲模块和第二直流缓冲模块连接在所述电动隔离开关模块两端，所述电动隔离开关模块两端连接在直流母线上，在所述电动隔离开关模块之后设置有输入EMI滤波模块，在所述输入EMI滤波模块之后母线电容并联在直流母线上，在所述母线电容之后设有变流电路模块，在所述变流电路模块之后设有输出滤波模块，在所述输出滤波模块之后设置有输出EMI滤波模块，在所述输出EMI滤波模块之后设置有输出断路器模块，在所述输出断路器模块之后设置有交流防雷器模块，所述交流防雷器模块有效接地；所述第二支路与所述第一支路结构一致；在所述交流防雷器模块之后所述第一支路和第二支路并联，并联之后交流母线连接变压器模块，在所述交流模块之后设有中压交流开关模块；所述储能变流器的电气装置外露导电部分有效接地。

3.根据权利要求1所述的基于1500V电池***的商用电储换电站，其特征在于：所述储能电池集成***是以电池簇为基本单位的***，所述电池簇由电池模组组成，所述电池模组由磷酸铁锂电芯串联并联组成；所述储能电池集成***包含储能***消防***、门禁***、监控***、漏液保护***、热管理***、BMS电池管理***；所述BMS电池管理***具有短路保护、过流保护、过压保护、欠压保护；所述储能电池集成***采用工业级空调进行电池温控；所述储能电池集成***采用Ethernet通讯接口。

4.根据权利要求1所述的基于1500V电池***的商用电储换电站，其特征在于：所述离并网切换柜的切换开关为接触器或者SCR；所述离并网切换柜包含散热***；所述离并网切换柜具有过温保护、过流保护、短路保护和防雷保护功能。

5.根据权利要求1所述的基于1500V电池***的商用电储换电站，其特征在于：所述EMS能量管理***包含设备层、通讯层、服务层和大数据；所述EMS能量管理***具有监测、控制、功率分配的功能。

6.根据权利要求1所述的基于1500V电池***的商用电储换电站，其特征在于：所述1500V电池***包括防护外壳、电池支架、电池箱、液冷***、高压模块、电连接器、***模块、定位销、粗导向、精导向和锁止结构，所述防护外壳为长方体，所述电池支架分为五列五层，所述电池箱由45个标称电压为3.2V的磷酸铁锂离子电池串联组成。

7.根据权利要求1所述的基于1500V电池***的商用电储换电站，其特征在于：所述储能变流器的通讯协议是Modbus-RTU或者Modbus-TCP或者IEC61850 或者IEC104，所述储能变流器采用RS485或者CAN或者Ethernet通讯。

8.根据权利要求1所述的基于1500V电池***的商用电储换电站，其特征在于:所述储能变流器采用三电平拓扑技术。