CN219989091U - 一种可移动式储能舱*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可移动式储能舱***，包括具有收纳空间的方舱舱体，方舱舱体沿高度方向具有多层结构，其中至少一层为设备舱，至少一层为电池舱，其中设备舱位于电池舱的上部；电池舱的内部设有若干套对称分布的电池包，若干个电池包之间设有用于换热的液冷管道，电池包通过动力线接入设备舱中的高压盒的输入端，动力线的接线端子以及液冷管道的分支端口均朝向舱体的外侧进行设置，以便于安装和维护。本***进行分区设计并进行了相应的易维护设计以及高效散热设计，可以保证可移动式储能装置的高寿命安全稳定运行。

Description

一种可移动式储能舱***

技术领域

本实用新型属于应急电源车技术领域，尤其涉及一种可移动式储能舱***。

背景技术

多功能电源，又名移动式储能，是一种广泛应用于医院、学校、通讯、集会等重大场所的临时供电，主要用于：为设备在缺少电源、或是临时使用过程中提供紧急供电，从而解决设备的临时用电或是紧急用电的问题。

目前常规的移动式储能往往采用立式柜体设计，该种结构可以较好的进行大规模储能设计，而该结构对于高度方向的振动较为敏感，且在移动过程中，由于不可避免的振动、颠簸等现象，所以可能会存在高度方向的振动应力集中在某个部位中，如支撑杆、支撑梁等，当集中部位在应力作用下突然破损时可能导致机械结构失效，从而导致大的破坏。

另外，除了高度方向可能的应力集中问题之外，水平方向如果产生晃动时，会因为受力不均发生倾斜、位移，可能会造成一定程度上的硬件损坏。当一些关键部件或结构失效(例如出现松动、断裂等情况)时，电池包将发生位移、晃动或者被挤压的情况，这将进一步造成相关部件的加速损坏，导致漏电或者采样传感器的失效，甚至诱发电池性能衰减，管理***失效、电能中断或起火***等情况的发生。

实用新型内容：

本实用新型提供一种可移动式储能舱***，将储能舱的内部空间分割为设备舱和电池舱，本专利从电池包的稳定性角度出发，给出了电池包在电池舱内的布局以及安装结构；同时基于储能***在充放电中的散热问题，还提供了对电池舱、设备舱的散热设计。

一种可移动式储能舱***，可用于车载式储能装置中的储能部分的设计，也可以用于集装箱式的储能装置的设计，其中移动式储能舱***包括具有收纳空间的方舱舱体，方舱舱体内部沿高度方向被分割为多层结构，其中至少一层为设备舱，至少一层为电池舱，所述的设备舱位于电池舱的上部；如可以通过二层地板，将方舱舱体分割为上层的设备舱以及下层的电池舱。

电池舱的内部沿长度方向设置有左右对称的2N套电池包，电池舱内部铺设有液冷管道，液冷管道的分支管路铺设在电池包的底部，电池包通过动力线连接设备舱中的高压盒输入端，电池包连接动力线的接线端子以及液冷管道的分支端口均朝向舱体的外侧进行设置。

在电池舱的内部，沿长度方向依次布置左右对称的2N套电池包，电池包布置为沿方舱舱体宽度方向对称分布的结构，可以减少宽度方向的受力不均匀的问题。

为了便于对电池舱内电池包进行维护，电池舱内设有可抽拉的固定支架，所述的固定支架包括活动端与固定端，所述的固定端刚性连接在电池舱底部，所述的活动端与电池包相连，活动端能够沿着舱体宽度方向抽拉，且向外的抽拉方向为单向或是双向。

电池包与固定支架既可以一一对应配置，实现单独抽拉一个电池包，此时固定支架可以设计为单向抽拉的形式；也可以将左右对称的两个所述电池包配置在一个固定支架上，此时固定支架就需要实现双向抽拉。

为了进一步的应对高度方向的应力集中问题，固定支架中设有若干个减震部件，所述的减震部件设置在固定支架与电池舱之间的连接处、固定支架与电池包连接处，减震部件为柔性减震部件或是刚性减震部件，常见的柔性减震部件可以采用具有柔性变形能力的材料，如垫片、垫块等等，常见的刚性减震部件既可以采用弹簧等部件，也可以采用通过阻尼杆、连杆形式形成的缓降结构。

另外，电池包通过动力线以汇流的方式接入设备舱中，电池包连接动力线的接线端子朝向舱体的外侧进行设置，朝外设计的方式可以便于后续的维护以及更换。

其中为了便于电池包的换热，电池舱内布置有液冷管道，用于调节电池舱内电池包的工作温度；连接液冷管道的分支端口均朝向舱体的外侧进行设置，以便于维护与更换。

关于液冷管道在电池舱的分布如下：

液冷管道一端连接在设备舱内的液冷装置进/出液端口，另一端向下穿过二层地板到达电池舱内，并在每个电池包处引出分支管路，分支管路布设在电池包底部，冷媒介质沿着进液管道进入到电池舱内，并沿着个电池包底部的分支管路流动以带走电池包热量，通过分支管路的出口回到出液管，沿着出液管进入到液冷装置内部，构成一个循环管路。

管道采用分段式结构，管路与分支管路之间也采用可拆卸式的结构，便于后期的拆卸维修；管道可以设置在电池舱的单侧，也可以通过三通阀将管道分为两组，管路分布在电池舱内部的两侧。

同为，液冷管道的维护设计也需要匹配电池包的分布形式，方舱舱体在电池舱位置处开设2N个独立的电池维修门，可以采用向上打开的电动液压门，电池维修门打开时不干涉电池包向外抽拉，上述的电池包动力线接线端子以及液冷管道的分支管路端口设置在靠近电池维修门的一侧，便于对液冷管道、动力线的拆装。

电池舱的上方为设备层，设备舱从前向后被分割形成若干个子单元，至少存在一个子单元为液冷装置操作舱、一个子单元为中间控制***操作舱和一个子单元为后变压器舱，液冷装置操作舱内设有液冷装置、液冷管道以及操作面板，通过操作面板控制液冷装置的启停、变频设置，完成与电池舱的热量交换。

液冷装置的安装方式可以采用固定式安装结构，还可以通过抽拉结构安装在液冷装置操作舱内，抽拉式安装结构便于后期液冷装置检修时从设备舱中抽拉出来，抽拉结构可以装配在液冷装置顶部与设备舱舱体顶部内壁、液冷装置底部与二层地板上表面之间，采用镜像的方式有利于提高抽拉过程中的稳定性，方便施工作业及后继维护保养。

中间控制***操作舱从前向后依次配置汇流柜、PCS柜，其中汇流柜的柜体固定架为钢型骨架式结构，根据实际需求可以设置为多层结构，汇流柜内按功能分区放置有：BMS、EMS、UPS、高压盒以及其他控制元器件或电源元件，工控屏提供EMS的操作界面，工控屏通过螺栓连接安装固定在钢性骨架朝后一侧，方便工作人员操作，为方便日常的维护保养，柜体两侧做可拆卸式维修装饰盖板，厢体左右两侧设置维修保养操作门。

从电池舱引出的动力线以及通信线穿过二层地板到达设备舱，其中，电池包通过动力线连接高压盒，电池包的BMS与EMS通信。

PCS柜内有双向换流器，双向换流器的直流侧电气连接高压盒、交流侧连接变压器，所述双向换流器与EMS通信，EMS输出控制指令给PCS，对电池充电的保护、电池放电逆变(电池充电过程中电压、温度和电流不超过阈值)，PCS走线从二层地板走线。

舱体内所有的电气设备由EMS控制，EMS能够接收电池舱内温度、气体数据，并基于数据异常时输出相对应的控制指令，如降温、消防、报警等。

后变压器舱安装固定变压器及低压输入输出柜、对应后双开门位置设置液压电动绞盘，变压器连接在PCS交流侧，走线从二层地板走线，变压器与低压输入输出柜连接，低压输入输出柜通过接线端子与外部电源或设备连接；液压电动绞盘，可以盘线放置输出电缆，相比手动绞盘更省力。

考虑到散热问题，在后变压器舱内设置有风机和强排风扇，采用风冷的方式将设备舱后舱内的热量排到外部。

如上述设计思路设计的可移动式储能装置，散热以及后续维护的设计如下：方舱舱体的外部开设有功能门窗，位于上层设备舱左侧面从前往后分别为液冷装置进风口、汇流柜维修保养门、PCS柜出风百叶窗、变压器出风百叶窗，PCS柜出风百叶窗的正下方为PCS柜操作门；位于上层设备舱右侧面从后向前为变压器进风百叶窗、低压输入输出操作门、工作门、液冷装置排风门，工作门的下部开设PCS柜进风百叶窗，方舱后板设置对开式双门后门。

有益效果：

1、本专利所公开的可移动式储能***，既可适用于燃油车、也适用于电动车，用于燃油车时，电池作为应急电源用于对外部设备紧急供电，用于电动车时，不仅可以用于对外部设备的紧急供电，还可以作为车体的电源或备用电源；设备舱内部空间被前、后隔墙将设备舱分为3个独立的部分，配备液冷装置、EMS、BMS、高压盒、双向换流器、变压器、低压输入输出柜等设备，该舱体内具有完整的电气装备，并通过EMS完成整舱电气设备的控制，该种储能舱体可用于移动车上，能够提供临时用电或紧急用电的问题。

2、本专利申请中，将舱体内部分为上下两层，其中下层的电池舱内部从前往后依次布置左右对称的多套电池包，采用该布局方式，有效克服立式柜体结构中所存在的应力集中现象，具有较高的稳定性能，应用于车体中时，简化了整车的配重设计。

3、另外，考虑到电池充放电的散热问题，本专利在电池包下部铺设液冷管道，且采用前后分布式的电池包，相对于立式柜体结构的较为集中的电池包，在散热方面更具优势。

4、在检修方面，单个电池包或左右对称的两个电池包装配在具有抽拉式结构的固定支架上，操作固定支架能够将电池包从电池舱内向外抽拉，便于更换检修；且基于分区设计以及易维护的设计思路，通过电池包以及易损设备进行抽拉式设计或是设计在外侧容易触碰的部位，可以便于维护人员的维护操作且分区的设计方式可以避免设备之间以及电池包之间的影响，从而极大的提升装置的安全性以及使用寿命。

附图说明

图1是舱体内部左视图；

图2是舱体内部右视图；

图3是设备舱舱体俯视图；

图4是电池舱舱体俯视图；

图5是舱体外部左视图；

图6是舱体外部右视图；

图7是舱体外部后视图；

图8是舱体外部俯视示意图；

图中，1、舱体，2、设备舱，3、电池舱、4、攀登梯，201、液冷装置进风门，202、汇流柜维修保养门，203、PCS柜出风百叶窗，204、PCS柜操作门，205、变压器出风百叶窗，206、电池维修门，207、变压器进风百叶窗，208、低压输入输出柜操作门，209、工作门，210、PCS柜进风百叶窗，211、维修门，212、输出端子箱，213、液冷装置出风门，214、后开门；5、液冷***，6、前隔墙，7、汇流柜固定架，8、后隔墙，9、电池包，10、蓄电池固定架，11、二层地板，12、低压输入输出柜，13、液压电动绞盘，14、变压器，15、PCS柜，16、汇流柜,17、液冷管道。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面将结合实施例和附图对本实用新型作进一步详述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定。

实施例一，如图1-8所示，一种用燃油车带动的移动式储能装置，其中具体的结构以及布局方式如下：

其中舱体1被二层地板分割为上下两层，地板下层为电池舱3，地板上层为设备舱2。

方舱舱板通过热压成型，整体为直角方舱，顶部微弧过渡，防止雨水聚集于厢体顶部，车顶设置人员安全保险带挂扣，前板、后板、左板、右板、二层地板、底板、工作舱门、电源门、上开启维修门、包边等组成，舱板与舱板采用搭接方式，厢体侧面、顶部所有连接部位均涂有密封胶，所有门窗上方安装防水檐，防止雨水通过缝隙渗水进入车厢内。

方舱后板部位设置对开式双门后门，对开式双门后门的侧面用于固定攀登梯4，攀登梯4旁边设置登高拉手，保护工作人员登车安全，攀登梯4收纳时，可以悬挂于方舱内，还可以以抽拉的方式收纳于二层地板的下方，或者是采用可伸缩的结构。

方舱外部左侧：

二层地板上方舱体从前往后依次：液冷装置进风门201、汇流柜维修保养门202、PCS柜出风百叶窗203、位于PCS柜出风百叶窗203下方的PCS柜操作门204、变压器出风百叶窗205。

二层地板下方从前往后分布五个独立的电池维修门206，电池维修门206采用向上开启的方式，位于舱体侧壁舱上的限位器有效限制电池维修门206的行程。

方舱外部右侧：

二层地板上方舱体：从后向前为变压器进风百叶窗207、低压输入输出柜操作门208、工作门209、开设于工作门209下部的PCS进风百叶窗210、液冷装置出风门213，二层地板下方从前往后分布五个独立的电池维修门206，与左侧的五个电池维修门206一一对应。

针对于上述的功能门窗，左右侧具有以下对应关系：液冷装置进风门201与液冷装置出风门213相对，采用风冷的方式将液冷装置操作舱内的热量排出；PCS柜出风百叶窗203与PCS柜进风百叶窗210提供PCS柜的散热风道，考虑到热空气分布于冷空气上方，所以舱体关于出风百叶窗的位置应略高于进风百叶窗的位置：PCS柜出风百叶窗203的高度要高于PCS柜进风百叶窗210的高度、变压器出风百叶窗205的位置高于变压器进风百叶窗207的位置。

同时考虑到散热强度问题，还在设备舱内部，位于变压器进风百叶窗207的位置配备风机、在位于变压器出风百叶窗205的位置则放置强排风扇，实现强排风，提高散热强度和散热效率。

同时还考虑实际使用时，对百叶窗的布设要考虑防雨防潮性需求。

上层设备舱内部通过前隔墙6和后隔墙8将舱内空间分为三个部分，从前向后分别为液冷装置操作舱、中间控制***操作舱以及后变压器舱。

1)液冷装置操作舱内配置液冷装置，液冷***5包括：液冷装置、液冷管道以及操作面板，液冷装置与设备舱前壁板和前隔墙6之间刚性连接，实现对液冷装置的固定，避免移动过程中发生移位、倾斜等问题；液冷装置的底部刚性连接抽拉件的活动部分，抽拉件的固定部分固定于二层地板上，采用抽拉件的方式便于后期液冷装置检修时从设备舱中抽拉出来，同时还可以以镜像的方式在液冷装置的顶部连接另一个抽拉件，提高抽拉过程中的稳定性，采用抽拉的安装方式，方便施工作业及后继维护保养。

通过操作面板控制液冷装置的启停、变频设置，液冷管道17为循环管路，液冷管道17的两个端口分别连接在液冷装置的出液端口和进液端口，液冷管道17从液冷装置操作舱延伸到下层电池舱内，并在每个电池包处引出分支管路，分支管路布设在电池包底部，冷媒从液冷装置的出液端口进入到液冷管道17，并流向各个电池包底部的分支管路中，用以与电池包进行热量交换，带有热量的介质从分支管路的回流至液冷管道中并回到液冷装置内部，构成一个循环管路。

位于电池舱内的一段进出管路设置在电池包的外侧，即靠近电池舱舱门的一侧，液冷管路采用分段式结构，液冷管路与各分支管路之间也采用可拆卸式连接，便于后期维检时拆卸。

2)中间控制***操作舱从前向后依次配置汇流柜16、PCS柜15，汇流柜16的柜体为钢型骨架式结构，根据实际需求可以设置为多层结构，汇流柜16内按功能分区放置有：BMS、EMS、UPS、高压盒以及其他控制元器件或电源元件，工控屏提供EMS的操作界面，工控屏通过螺栓连接安装固定在钢性骨架朝后一侧，方便工作人员操作，为方便日常的维护保养，柜体两侧做可拆卸式维修装饰盖板，厢体左右两侧设置维修保养操作门。

高压盒通过穿过动力线与电池包电性连接，完成电池包能量的汇流。

EMS完成对舱体内所有的电气设备的控制，如与BMS通信接收电池包各电参数实时数据的反馈，还通过通信线接收电池舱内温度探头、气体检测传感器所上传的环境数据，在数据异常时作出降温、报警、消防等控制指令。

上述从电池舱中引出动力线以及通信线需穿过二层地板到达设备舱内。

PCS柜内有双向换流器，双向换流器直流侧电气连接高压盒、交流侧连接变压器，双向换流器与EMS通信，EMS输出控制指令给PCS，对电池充电的保护、电池放电逆变(电池充电过程中电压、温度和电流不超过阈值)，PCS走线从二层地板走线。

3)后变压器舱安装固定变压器及低压输入输出柜、对应后双开门位置设置液压电动绞盘13，变压器连接在PCS交流侧，走线从二层地板走线，变压器与低压输入输出柜连接，低压输入输出柜通过接线端子与外部电源或设备连接；液压电动绞盘13可以盘线放置输出电缆，相比手动绞盘更省力。

下层舱为电池舱，从前往后依次左右对称布置的方式安装固定电池包，电池包的数量按照客户需求，且满足：电池包长度+电池包间隔≤电池舱长度，防止电池舱与电池包之间出现碰撞、干涉问题。

1)电池包9的安装：根据实际需求选择电池包的串并联方式，电池包连接后通过动力线接至汇流柜内的高压盒，电池包的动力线及液冷管道17连接均设置在靠近电池舱舱门的一侧，便于维修保养操作时拆卸连接线及连接管路将电池包单独取出。

电池包放置于固定支架上，并通过螺栓的方式安装在金属材质的固定支架上，电池包可以一对一的放置于固定支架上，也可以左右对称的两个电池包放置于一个固定支架上。

固定支架与电池舱体采用可抽拉的方式，抽拉件包括固定部分和活动部分，固定部分通过螺栓等连接件固定于舱体地板上，活动部分与电池包刚性连接，活动部分向外抽拉带动电池包从电池舱内部抽拉出来全部或部分，便于对电池包的维修检查。

对于两个电池包9配套一个固定支架，任意抽拉一个电池包时，另一侧的电池包9能够作为被抽拉出来的电池包的配重使用。

采用抽拉式安装，需要在电池舱内靠近舱门的一侧设置限位块进行限位，提高其运输过程中的稳定性。

为了减少震动损害，在电池包9与固定支架接触面上铺设金属橡胶垫，电池包与固定支架间接刚性连接，确保机组工作室震动的单幅值应不大于0.3mm。

固定支架通过减震橡胶带用螺栓固定在舱内，消除车体震动影响设备。

单层电池包的配置，不需要额外的支撑杆和支撑梁来支撑多层电池包，提高了电池***的机械可靠性。

2)电池的充放电

电池放电：电池包9汇流至高压盒，高压盒输出直流电至PCS直流侧，PCS交流侧接变压器，直流电经PCS逆变为三相三线交流电，再变压器14转换为三相四线交流电，经输出端子向负载供电实现输出作业；

电池充电：采用外接市电方式供电，外部交流电源通过电缆从电源壁盒接入，经变压器14滤波降压输出至PCS柜15、经PCS交流转直流后进入配电箱对电池包充电，该过程中，外部市电经短路保护、避雷保护、滤波处理后对电池包充电；

电池包充放电过程中，BMS完成对电池包9电压、电流、温度信息的采集，对电池包进行欠压保护/过压保护/过电流保护/温度保护/短路保护等。

电池包9的充放电过程中，PCS、变压器、配电的状态以及舱内环境的变化被实时反馈至EMS。

电池舱内配置一氧化碳和感烟感温复合火灾探测装置，用于监测电池舱的一氧化碳、烟雾、温度，EMS基于上述的数据完成消防、调温的指令。

Claims (9)

1.一种可移动式储能舱***,包括具有收纳空间的方舱舱体，其特征在于，方舱舱体内沿高度方向具有多层结构，其中至少一层为设备舱，至少一层为电池舱，所述的设备舱位于电池舱的上部；

电池舱的内部沿长度方向设置有左右对称的2N套电池包，电池舱内部铺设有液冷管道，液冷管道的分支管路铺设在电池包的底部，电池包通过动力线连接设备舱中的高压盒输入端，电池包连接动力线的接线端子以及液冷管道的分支端口均朝向舱体的外侧进行设置。

2.根据权利要求1所述的一种可移动式储能舱***，其特征在于，电池舱内设有可抽拉的固定支架，所述的固定支架包括固定端与活动端，所述的固定端固定于电池舱底部，所述的活动端与电池舱内的电池包或是设备舱中的设备相连，固定支架向外的抽拉方向为单向或是双向。

3.根据权利要求2所述的一种可移动式储能舱***，其特征在于，固定支架中设有若干个减震部件，所述的减震部件设置在固定支架与电池舱连接处、固定支架与电池包的连接处，减震部件为柔性减震部件或是刚性减震部件。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的一种可移动式储能舱***，其特征在于，设备舱被分割形成若干个子单元，至少存在一个子单元为液冷装置操作舱、一个子单元为中间控制***操作舱和一个子单元为后变压器舱。

5.根据权利要求4所述的一种可移动式储能舱***，其特征在于，所述的液冷装置操作舱内设有液冷装置、液冷管道以及操作面板，液冷装置通过液冷管道完成与电池舱的热量交换。

6.根据权利要求4所述的一种可移动式储能舱***，其特征在于，所述的中间控制***操作舱内沿长度方向依次设有汇流柜和PCS柜，所述的汇流柜内设有EMS、BMS、UPS、高压盒以及工控屏。

7.根据权利要求6所述的一种可移动式储能舱***，其特征在于，PCS柜内有双向换流器，双向换流器的直流侧电气连接高压盒输出端，双向换流器的交流侧连接变压器，双向换流器与EMS通信。

8.根据权利要求4所述的一种可移动式储能舱***，其特征在于，所述后变压器舱内，变压器和低压输入输出柜并列设置，变压器与低压输入输出柜电气连接，低压输入输出柜通过接线端子与外部电源或设备连接。

9.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的一种可移动式储能舱***，其特征在于，方舱舱体的外部开设有功能门窗，位于上层设备舱左侧面从前往后依次为液冷装置进风口、汇流柜维修保养门、PCS柜出风百叶窗、变压器出风百叶窗，PCS柜出风百叶窗的正下方为PCS柜操作门；位于上层设备舱右侧面从后向前依次为变压器进风百叶窗、低压输入输出操作门、工作门、液冷装置排风门，工作门的下部开设PCS柜进风百叶窗，方舱后板设置对开式双门后门。