CN217427717U - 一种独立储能模块和储能*** - Google Patents

Abstract

本申请提供一种独立储能模块和储能***。由于该独立储能模块包括第一电池模块、第一动力转接线、第一BMS和第一通信转接线，并且这些器件均设置于独立储能模块的上、下表面之间，即现有技术中的储能***中的储能模块的结构相同，所以该独立储能模块可以作为储能***中的储能模块；另外，由于该独立储能模块中的第一电池模块的连接端和自身的电力输入接口之间设置有充电支路以及在第一电池模块的连接端和自身上的电力输出接口之间设置有放电支路，所以该独立储能模块可以单独进行充放电；综上所述，本申请提供的独立储能模块可以实现储能***中储能模块的单独充放电。

Description

一种独立储能模块和储能***

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种独立储能模块和储能***。

背景技术

户用储能***在充电时可以利用发电装置、市电等多种方式进行储能，在放电时可以向因供电异常而停止运行的家庭电器供电；并且，通常情况下，其通过多个储能模块叠加的方式实现不同梯度的电量，以满足不同家庭的用电需求。

目前，市面上的户用储能***中的单个储能模块均无法独立充放电；但是，如果单个储能模块可以独立使用，那么用户可以将单个储能模块作为移动电源使用，即可以满足用户在户外时的用电需求，从而使得用户储能***的应用场景更加丰富，提高了其产品利用率。

因此，如何实现储能***中储能模块的单独充放电，是亟待解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种独立储能模块和储能***，以实现储能***中储能模块的单独充放电。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

本申请第一方面提供一种独立储能模块，包括：第一电池模块、第一动力转接线、第一BMS、第一通信转接线、放电支路和充电支路；其中：

所述第一电池模块、所述第一动力转接线、所述第一BMS、所述第一通信转接线均设置于所述独立储能模块的上、下表面之间；

所述第一BMS的两个采样端分别设置于：所述上表面上与所述第一电池模块的正极相连的第一连接端口、所述下表面上与所述第一电池模块的负极相连的第二连接端口；

所述第一电池模块的两极通过所述充电支路与所述独立储能模块的电力输入接口相连，所述第一电池模块的两极还通过所述放电支路与所述独立储能模块的电力输出接口相连；

所述充电支路的控制端、所述放电支路的控制端均与所述第一BMS相连。

可选的，所述充电支路，包括：充放电控制器、第一继电器和至少一个第一电力转换单元；其中：

所述独立储能模块上的电力输入接口包括至少一个子输入接口，各所述第一电力转换单元的第一侧分别与一一对应的所述子输入接口相连；

各所述第一电力转换单元的第二侧均与所述充放电控制器的输入端相连；所述第一电力转换单元的第二侧为直流侧；

所述充放电控制器的输出端两极通过所述第一继电器与所述第一电池模块的两极相连；

各所述第一电力转换单元、所述所述充放电控制器、所述第一继电器均与所述第一BMS相连。

可选的，所述第一电力转换单元，包括：DCDC变换器或者ACDC变换器。

可选的，所述充电支路，还包括：至少一个二极管；其中：

各所述二极管的阳极分别与一一对应的所述第一电力转换单元的第二侧正极相连，各所述二极管的阴极均与所述充放电控制器的输入端正极相连。

可选的，所述放电支路与所述充电支路共用所述充放电控制器。

可选的，所述放电支路，还包括：第二继电器和至少一个第二电力转换单元；其中：

所述充放电控制器的输入端两极与所述第一电池模块的两极相连，所述充放电控制器的输出端通过所述第二继电器分别与各所述第二电力转换单元的第一侧相连，所述第二电力转换单元的第一侧为直流侧；

所述独立储能模块上的电力输出接口包括至少一个子输出接口，各所述第二电力转换单元的第二侧分别与一一对应的所述子输出接口相连；

各所述第二电力转换单元、所述第二继电器均与所述第一BMS相连。

可选的，所述第二电力转换单元，包括：DCDC变换器或者DCAC变换器。

可选的，还包括：第一稳压模块；其中：

第一稳压模块设置于：所述第一电池模块的正极与所述独立储能模块的第一连接端口之间，或者，所述第一电池模块的负极与所述独立储能模块的第二连接端口之间；

所述第一BMS与所述第一稳压模块的控制端相连。

可选的，所述第一稳压模块为DCDC变换器。

本申请另一方面提供一种储能***，包括：顶盖、底座以及至少两个储能模块；其中：

所述储能模块分层叠加于所述顶盖与所述底座之间；

至少一个所述储能模块为如本申请上一方面任一项所述的独立储能模块；

至少一个所述储能模块为非独立储能模块。

可选的，所述非独立储能模块，包括：第二电池模块、第二动力转接线、第二BMS以及第二通信转接线；其中：

所述第二电池模块、所述第二动力转接线、所述第二BMS、所述第二通信转接线均设置于所述非独立储能模块的上、下表面之间；

所述第二BMS的两个采样端分别设置于：所述上表面上与所述第二电池模块的正极相连的第三连接端口、所述下表面上与所述第二电池模块负极相连的第四连接端口。

可选的，所述非独立储能模块，还包括：第二稳压模块；其中：

所述第二稳压模块设置于：所述第二电池模块的正极与所述第三连接端口之间，或者，所述第二电池模块的负极与所述第四连接端口之间；

所述第二BMS与所述第二稳压模块的控制端相连。

可选的，所述第二稳压模块为DCDC变换器。

可选的，所述顶盖与所述储能模块之间的各接口、所述底座与所述储能模块之间的各接口以及两个所述储能模块之间的各接口，均采用航插接口。

可选的，全部所述独立储能模块叠加于全部所述非独立储能模块之上。

由上述技术方案可知，本实用新型提供了一种独立储能模块。由于该独立储能模块包括第一电池模块、第一动力转接线、第一BMS和第一通信转接线，并且这些器件均设置于独立储能模块的上、下表面之间，即现有技术中的储能***中的储能模块的结构相同，所以该独立储能模块可以作为储能***中的储能模块；另外，由于该独立储能模块中的第一电池模块的连接端和自身的电力输入接口之间设置有充电支路以及在第一电池模块的连接端和自身上的电力输出接口之间设置有放电支路，所以该独立储能模块可以单独进行充放电；综上所述，本申请提供的独立储能模块可以实现储能***中储能模块的单独充放电。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1-图5分别为本申请实施例提供的独立储能模块的五种实施方式的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的储能***的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的非独立储能模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了实现储能***中储能模块的单独充放电，本申请实施例提供一种独立储能模块，其具体结构如图1所示，具体包括：第一电池模块10、第一动力转接线20、第一BMS 30(Battery Management System，电池管理***)、第一通信转接线40、放电支路50和充电支路60；其具体连接关系如下所述：

第一电池模块10、第一动力转接线20、第一BMS 30、第一通信转接线40均设置于独立储能模块的上、下表面之间。

第一BMS 30的两个采样端分别设置于：独立储能模块的上表面上与第一电池模块10的正极相连的第一连接端口、独立储能模块的下表面上与第一电池模块10的负极相连的第二连接端口。

第一电池模块10的两极通过充电支路60与独立储能模块的电力输入接口相连，第一电池模块10的两极还通过放电支路50与独立储能模块的电力输出接口相连；充电支路60的控制端、放电支路50的控制端均与第一BMS 30相连(为简化视图，未在图1中示出)。

工作原理如下：

在该独立储能模块进行独立充电时，第一BMS 30获取充电支路60的电压状态，并在其电压符合合理状态时，控制充电支路60导通，给第一电池模块10充电，即给独立储能模块充电。

在该独立储能模块进行独立放电时，第一BMS 30获取放电支路50的电压状态，并在其电压符合合理状态时，控制放电支路50导通，第一电池模块10向外放电，即独立储能模块向外放电。

由于该独立储能模块包括第一电池模块10、第一动力转接线20、第一BMS 30和第一通信转接线40，并且这些器件均设置于独立储能模块的上、下表面之间，即现有技术中的储能***中的储能模块的结构相同，所以该独立储能模块可以作为储能***中的储能模块。

另外，由于该独立储能模块中的第一电池模块10的连接端和自身的电力输入接口之间设置有充电支路60以及在第一电池模块10的连接端和自身上的电力输出接口之间设置有放电支路50，所以该独立储能模块可以单独进行充放电。

综上所述，本申请提供的独立储能模块可以实现储能***中储能模块的单独充放电。

值得说明的是，由于该独立储能模块可以单独充放电，所以该独立储能模块可以替代车载移动电源来满足用户在户外的用电需求，从而使得储能模块的使用场景多样、功能配置丰富；另外，由于该独立储能模块可以放回储能***，所以可以解决车载移动电源常处于闲置状态，即提高了产品利用率，以及，使用时的半载或空载状态。

本申请另一实施例提供充电支路60的一种具体实施方式，其具体结构如图2所示，具体包括：充放电控制器51、第一继电器52和至少一个第一电力转换单元53；其具体连接关系如下所述：

独立储能模块上的电力输入接口包括至少一个子输入接口，各第一电力转换单元53的第一侧分别与一一对应的子输入接口相连；各第一电力转换单元53的第二侧均与充放电控制器51的输入端相连；第一电力转换单元53的第二侧为直流侧；充放电控制器51的输出端两极通过第一继电器52与第一电池模块10的两极相连；各第一电力转换单元53、充放电控制器51、第一继电器52分别与第一BMS 30相连(为简化视图，未在图2中示出)。

优选的，BMS与充电支路60之间，以及，BMS与放电支路50之间，均采用CAN通信连接，在实际应用中，包括但不限于此，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

其中，第一电力转换单元53的个数可视具体需求进行设定，此处不做具体限定；并且，各第一电力转换单元53的输入要求也可根据具体需求进行设定，此处不做具体限定，比如，一个第一电力转换单元53的输入为24Vdc，另一个电力转换单元的输入为12Vdc，即12V和24V的储能电池均可对该独立储能模块进行充电。

可选的，第一电力转换单元53可以为DCDC变换器，也可以是ACDC变换器，在实际应用中，包括但不限于此，只要一侧为直流侧的电流变换电路均可，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

当第一电力转换单元53为DCDC变换器时，相应子输入接口与储能***的直流输出端或者光伏发电装置相连；在实际应用中，包括但不限于此，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

当第一电力转换单元53为ACDC变换器时，相应子输入接口与电网或者储能***的交流输出端相连；在实际应用中，包括但不限于此，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

工作原理如下所述：

在该独立储能模块单独充电时，第一BMS 30通过各第一电力转换单元53对各子输入接口进行检测，并在判断出通电的子输入接口后，控制相应的第一电力转换单元53开始工作；之后，第一BMS 30通过充放电控制器51检测相应第一电力转换单元53的输出电压是否符合合理状态，并在相应第一电力转换单元53的输出电压符合合理状态后，将第一继电器52导通，使第一电池模块10进行充电。

本实施例还提供充电支路60的一种具体实施方式，其具体结构如图3所示，在上述实施方式的基础上，还包括：至少一个二极管Z；各二极管Z的阳极分别与一一对应的第一电力转换单元53的第二侧正极相连，各二极管Z的阴极均与充放电控制器51的输入端正极相连。

在此实施方式中，通过增加二极管，以避免充电支路60因发生电流倒灌而导致电力器件发生损坏。

本申请另一实施提供放电支路50的一种具体实施方式，其具体结构如图4所示，放电支路50的此实施方式与充电支路60共用充放电控制器51，除充放电控制器51之外，放电支路50的此实施方式还包括：第二继电器61和至少一个第二电力转换单元62；其具体连接关系如下所述：

充放电控制器51的输入端与第一电池模块10的两极相连，充放电控制器51的输出端通过第二继电器61分别与各第二电力转换单元62的第一侧相连，第二电力转换单元62的第一侧为直流侧；独立储能模块上的电力输出接口包括至少一个子输出接口，各第二电力转换单元62的第二侧分别与一一对应的子输出接口相连；各第二电力转换单元62、第二继电器61均与第一BMS 30相连。

其中，第二电力转换单元62的个数可视具体需求进行设定，此处不做具体限定；并且，各第二电力转换单元62的输出要求也可根据具体需求进行设定，此处不做具体限定，比如，一个第二电力转换单元62的输出为24Vdc，一个电力转换单元的输入为12Vdc，一个第二电力转换单元62的输出为2ac，一个第二电力转换单元62的输出为5Vac。

可选的，第二电力转换单元62可以为DCDC变换器，也可以是ACDC变换器，在实际应用中，包括但不限于此，只要一侧为直流侧的电流变换电路均可，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

当第二电力转换单元62为DCDC变换器时，相应子输出接口与直流负载相连，当第一电力转换单元53为ACDC变换器时，相应子输出接口与交流负载相连，此处不做具体限定，可根据实际情况进行选择。

工作原理如下所述：

在该独立储能模块单独放电时，第一BMS 30通过充放电控制器51对第一电池模块10的电压状态进行检测，并在第一电池模块10的电压符合合理状态后，将第二继电器61导通；并且，第一BMS 30通过各第二电力转换单元62对各子输出接口进行检测，并在判断出接入负载的子输出接口后，控制相应的第二电力转换单元62开始工作，使第一电池模块10进行放电。

本申请另一实施例提供独立储能模块的另一种实施方式，其具体结构如图5(仅在图的基础上进行战术)所示，在上述实施例的基础上，还包括：第一稳压模块70。

第一稳压模块70设置于：第一电池模块10的正极与独立储能模块的第一连接端口之间，或者，第一电池模块10的负极与独立储能模块的第二连接端口之间；第一BMS 30与第一稳压模块70的控制端相连(为简化视图，未在图5中示出)。

可选的，第一稳压模块70为DCDC变换器；在实际应用中，包括但不限于此，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

需要说明的是，第一稳压模块70的作用与现有技术相同，此处不再赘述，可参见现有技术中的说明。

本申请另一实施例提供一种储能***，其具体结构如图6所示，包括：顶盖100、底座400以及至少两个储能模块。

储能模块分层叠加于顶盖100与底座400之间；其中，至少一个储能模块为上述实施例提供的独立储能模块200；至少一个储能模块为非独立储能模块300。

如图6所示，各非独立储能模块300均包括第二电池模块310、第二动力转接线320、第二BMS 330和第二通信转接线340，第二电池模块310、第二动力转接线320、第二BMS 330、第二通信转接线340均设置于非独立储能模块300的上、下表面之间；第二BMS 330的两个采样端分别设置于：非独立储能模块300的上表面上与第二电池模块310的正极相连的第三连接端口、非独立储能模块300的下表面上与第二电池模块310负极相连的第四连接端口。

在实际应用中，如图7所示，各非独立储能模块300均还包括第二稳压模块350，第二稳压模块350设置于：第二电池模块310的正极与非独立储能模块300的第三连接端口之间，或者，第二电池模块310的负极与非独立储能模块300的第四连接端口之间；第二BMS330与第二稳压模块350的控制端相连(为简化视图，未在图7中示出)。

可选的，第二稳压模块350为DCDC变换器；在实际应用中，包括但不限于此，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

如图6所示，顶盖100包括第三BMS 110和充放电集成模块120；其连接关系如下所述：

充放电集成模块120的第一侧正极、第一侧负极均设置于顶盖100的下表面；充放电集成模块120的第一侧正极与相邻的独立储能模块200的第一连接端口相连，或者，与相邻的非独立储能模块300的第三连接端口相连；充放电集成模块120的第一侧负极与相邻的独立储能模块200中的第一动力转接线20相连，或者，与相邻的非独立储能模块300的第二动力转接线320相连。充放电集成模块120的第二侧作为储能***的输入端口，充放电集成模块120的第三侧作为储能***的输出端口。

第三BMS 110的通信输入端、第三BMS 110的通信输出端均设置于顶盖100的下表面；第三BMS 110的通信输入端与相邻的独立储能模块200中的第一BMS 30的通信输出端相连，或者，与相邻的非独立储能模块300中的第二BMS 330的通信输出端相连；第三BMS 110的通信输出端与相邻的独立储能模块200中的第一BMS 30的通信输入端相连，或者，与相邻的非独立储能模块300中的第二BMS 330的通信输入端相连；第三BMS 110与充放电集成模块120相连。

需要说明的是，第三BMS 110为主BMS，第一BMS 30和第二BMS 330均为从BMS，主BMS与相邻从BMS通信连接，从而实现主BMS与各从BMS之间的通信连接。

工作时，主BMS从各从BMS中获取校验结果，并根据校验结果对整体电路状态进行判断，若出现异常，则主BMS控制充放电集成模块120停止运行。

在实际使用时，储能***通过市电和光伏太阳能等方式进行充电；其中，利用光伏太阳能时，可以外置逆变器，也可以将逆变器内置于储能***中。

一种优选实施方式为：全部独立储能模块200叠加于全部非独立储能模块300之上；如此可以方便独立储能模块200的拿取，提高用户的使用体验。

上述仅为各储能模块的一种排列方式，在实际应用中，包括但不限于此，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

可选的，在储能***中，顶盖100与储能模块之间的各接口、底座400与储能模块之间的各接口以及两个储能模块之间的各接口，均采用航插接口；在实际应用中，包括但不限于此，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型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实用新型技术方案做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，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型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，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (15)

1.一种独立储能模块，其特征在于，包括：第一电池模块、第一动力转接线、第一BMS、第一通信转接线、放电支路和充电支路；其中：

所述第一电池模块、所述第一动力转接线、所述第一BMS、所述第一通信转接线均设置于所述独立储能模块的上、下表面之间；

所述第一BMS的两个采样端分别设置于：所述上表面上与所述第一电池模块的正极相连的第一连接端口、所述下表面上与所述第一电池模块的负极相连的第二连接端口；

所述第一电池模块的两极通过所述充电支路与所述独立储能模块的电力输入接口相连，所述第一电池模块的两极还通过所述放电支路与所述独立储能模块的电力输出接口相连；

所述充电支路的控制端、所述放电支路的控制端均与所述第一BMS相连。

2.根据权利要求1所述的独立储能模块，其特征在于，所述充电支路，包括：充放电控制器、第一继电器和至少一个第一电力转换单元；其中：

所述独立储能模块上的电力输入接口包括至少一个子输入接口，各所述第一电力转换单元的第一侧分别与一一对应的所述子输入接口相连；

各所述第一电力转换单元的第二侧均与所述充放电控制器的输入端相连；所述第一电力转换单元的第二侧为直流侧；

所述充放电控制器的输出端两极通过所述第一继电器与所述第一电池模块的两极相连；

各所述第一电力转换单元、所述充放电控制器、所述第一继电器均与所述第一BMS相连。

3.根据权利要求2所述的独立储能模块，其特征在于，所述第一电力转换单元，包括：DCDC变换器或者ACDC变换器。

4.根据权利要求2所述的独立储能模块，其特征在于，所述充电支路，还包括：至少一个二极管；其中：

各所述二极管的阳极分别与一一对应的所述第一电力转换单元的第二侧正极相连，各所述二极管的阴极均与所述充放电控制器的输入端正极相连。

5.根据权利要求2所述的独立储能模块，其特征在于，所述放电支路与所述充电支路共用所述充放电控制器。

6.根据权利要求5所述的独立储能模块，其特征在于，所述放电支路，还包括：第二继电器和至少一个第二电力转换单元；其中：

所述充放电控制器的输入端两极与所述第一电池模块的两极相连，所述充放电控制器的输出端通过所述第二继电器分别与各所述第二电力转换单元的第一侧相连，所述第二电力转换单元的第一侧为直流侧；

所述独立储能模块上的电力输出接口包括至少一个子输出接口，各所述第二电力转换单元的第二侧分别与一一对应的所述子输出接口相连；

各所述第二电力转换单元、所述第二继电器均与所述第一BMS相连。

7.根据权利要求6所述的独立储能模块，其特征在于，所述第二电力转换单元，包括：DCDC变换器或者DCAC变换器。

8.根据权利要求1至7任一项所述的独立储能模块，其特征在于，还包括：第一稳压模块；其中：

第一稳压模块设置于：所述第一电池模块的正极与所述独立储能模块的第一连接端口之间，或者，所述第一电池模块的负极与所述独立储能模块的第二连接端口之间；

所述第一BMS与所述第一稳压模块的控制端相连。

9.根据权利要求8所述的独立储能模块，其特征在于，所述第一稳压模块为DCDC变换器。

10.一种储能***，其特征在于，包括：顶盖、底座以及至少两个储能模块；其中：

所述储能模块分层叠加于所述顶盖与所述底座之间；

至少一个所述储能模块为如权利要求1至9任一项所述的独立储能模块；

至少一个所述储能模块为非独立储能模块。

11.根据权利要求10所述的储能***，其特征在于，所述非独立储能模块，包括：第二电池模块、第二动力转接线、第二BMS以及第二通信转接线；其中：

所述第二电池模块、所述第二动力转接线、所述第二BMS、所述第二通信转接线均设置于所述非独立储能模块的上、下表面之间；

所述第二BMS的两个采样端分别设置于：所述上表面上与所述第二电池模块的正极相连的第三连接端口、所述下表面上与所述第二电池模块负极相连的第四连接端口。

12.根据权利要求11所述的储能***，其特征在于，所述非独立储能模块，还包括：第二稳压模块；其中：

所述第二稳压模块设置于：所述第二电池模块的正极与所述第三连接端口之间，或者，所述第二电池模块的负极与所述第四连接端口之间；

所述第二BMS与所述第二稳压模块的控制端相连。

13.根据权利要求12所述的储能***，其特征在于，所述第二稳压模块为DCDC变换器。

14.根据权利要求10至13任一项所述的储能***，其特征在于，所述顶盖与所述储能模块之间的各接口、所述底座与所述储能模块之间的各接口以及两个所述储能模块之间的各接口，均采用航插接口。

15.根据权利要求10至13任一项所述的储能***，其特征在于，全部所述独立储能模块叠加于全部所述非独立储能模块之上。

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