一种电池插箱及电化学储能系统的制作方法

1.本实用新型属于电化学储能领域，具体涉及一种电池插箱及电化学储能系统。


背景技术：

2.目前大规模储能系统对储能电堆的容量需求越来越大，电堆中大量电池插箱串并联成为储能系统扩容的主要手段。实际项目中一般采用1-10个电池并联为一个电池模组，再将12-24个电池模组串联，形成一个电池插箱，电池插箱是电堆维护时的最小操作单元，如图1所示。一般多个电池插箱经过串联而成一个电池簇，电池簇电压一般与储能变流器直流电压范围匹配。每台储能变流器的直流侧接入多个并联的电池簇，即电堆。如图2所示。
3.但串并联后每个电池的不一致性成为了电堆整体性能的制约因素。电堆中的单个电池达到充放电截止电压后，整个电堆不得不停止充放电，否则将导致电池故障，甚至引起火灾等事故。
4.而目前的解决方案是采用电池管理系统，该系统不仅监测每个电池的电压、温度等运行状况，而且采用主动均衡或被动均衡等方式，使单个电池插箱内，充电时电压较高的电池少充电、放电时电压较低的电池少放电，如图3所示。目前储能电堆容量越来越大、电池数越来越多，但电池管理系统均衡能力有限，且只能管理单个电池插箱内部的电池间均衡，实际项目中往往还是会出现电堆的短板效应。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，即成组电池的不一致性，因此提出一种电池插箱及电化学储能系统，在电池插箱中加入均衡线束和维护接口，在电池插箱需要均衡时，由外部均衡装置对电池插箱实施大电流的主动均衡，强制拉平不一致的电池。
6.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
7.本实用新型的第一个方面，提供了一种电池插箱，所述电池插箱包括：壳体，在所述壳体的内腔中设置有多个电池，在壳体的前侧壁的外表面上设置有维护接口；
8.所述电池通过均衡线束与维护接口连接。
9.本实用新型的进一步改进在于：
10.在每个电池的正、负极分别引出一根均衡线，每根均衡线的另一端均与维护接口连接；
11.所有的均衡线组成均衡线束。
12.本实用新型的进一步改进在于：
13.所有电池依次串联连接。
14.本实用新型的进一步改进在于：
15.相邻电池的正极、负极共用一根均衡线。
16.本实用新型的进一步改进在于：
17.在所述壳体的前侧壁的上端设置有通孔；
18.所述均衡线束的一端与壳体内的电池连接，另一端穿过通孔后与维护接口连接。
19.本实用新型的进一步改进在于：
20.所述电池插箱进一步包括：设置在壳体的前侧壁的外表面上的电池管理系统模块、风扇、接线端子；
21.在所述电池管理系统模块的两侧分别设置有风扇；
22.两个所述接线端子分别设置在两个风扇的上方。
23.本发明的进一步改进在于：
24.电池管理系统线束的一端与壳体内的电池连接，另一端穿过通孔后与电池管理系统模块连接。
25.本实用新型的进一步改进在于：
26.在每个电池上并联有均衡电路；
27.所述均衡电路的正、负极分别与直流母线的正、负极连接。
28.本实用新型的进一步改进在于：
29.在所述壳体的前侧壁的外表面上设置有拉手。
30.本实用新型的第二个方面，提供了一种电化学储能系统，所述电化学储能系统包括多个上述电池插箱、多个储能变流器；
31.多个电池插箱串联形成电池簇；
32.每台储能变流器的直流侧接入多个并联的电池簇。
33.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的电池插箱上设置有维护接口，在电池插箱需要均衡时，由外部均衡装置对电池插箱实施大电流的主动均衡，强制拉平不一致的电池，使插箱内电池达到一致。
附图说明
34.图1是传统电池插箱的前侧壁的结构示意图。
35.图2是传统直流侧系统一次拓扑图。
36.图3是传统电池管理系统均衡拓扑图。
37.图4是本实用新型电池插箱的拓扑图。
38.图5是本实用新型电池插箱的前侧壁的结构示意图。
具体实施方式
39.下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：
40.如图4和图5所示，本实用新型在电池插箱设计时加入均衡线束和维护接口。通过均衡线束和维护接口，能够利用外部均衡装置能够对电堆中均衡性偏离较大的电池插箱实施大电流的主动均衡，强制拉平不一致的电池。外部均衡装置可以采用现有的多种外部均衡装置，其是利用现有的主动均衡技术实现的具有线束端子的装置，在此不再赘述。
41.本实用新型提供的电池插箱包括：壳体1、电池(与现有电池插箱相同，即多个电池串联。)、电池管理系统模块6、线束通道、风扇5、接线端子4，本实用新型是在现有的电池插箱上加入了均衡线束和维护接口。
42.具体的，所有的电池放置在壳体1的内腔中，在壳体1的前侧壁的外表面上设置有电池管理系统模块6，在电池管理系统模块6的两侧分别设置有风扇5，在该侧壁的上部的两侧分别设置有接线端子4，接线端子4位于风扇5的上方。接线端子4一般通过线缆或铜排与相邻的电池插箱的接线端子连接。电池、电池管理系统模块6、风扇5、接线端子4这些均是现有电池插箱上已有的结构，在此不再赘述。
43.本实用新型在壳体的前侧壁上还设置有维护接口2，所述维护接2口在均衡的时候能够与外部均衡装置连接，平时无连接，在该前侧壁的上端设置有通孔3，该通孔3作为线束通道，在该线束通道内穿有两种线束，第一种线束是电池管理系统线束，该电池管理系统线束的一端与壳体1内的电池连接(连接方式与现有电池插箱中连接方式相同，在此不再赘述)，另一端穿过通孔3后与电池管理系统模块6连接(连接方式与现有电池插箱中连接方式相同，在此不再赘述)，第二种是均衡线束，该线束的一端与壳体内的电池连接，另一端穿过通孔3后与维护接口连接。
44.具体的，如图4所示，在每个电池的正、负极分别引出一根均衡线，由于电池插箱内的电池是串联的，所以相邻的电池的负极和正极可共用一根均衡线。所有的均衡线组成均衡线束，每根均衡线的另一端均与维护接口连接，即维护接口起到将均衡线束汇集的作用，维护接口类似插座结构，便于与外部均衡装置中的线束端子(类似插头结构)连接，连接后，即可利用外部均衡装置对电池插箱进行均衡了。
45.本实用新型能够在均衡性偏离较大时，在不拆开电池插箱的前提下从外部实现大电流的主动均衡。
46.进一步的，在每个电池上并联有均衡电路，均衡电路的正、负极分别与直流母线的正、负极连接，该均衡电路为现有电路，在此不再赘述。电池插箱上原有的均衡电路是电池管理系统中的均衡电路，其均衡电流小，均衡速度慢，而利用外部均衡装置能够起到更快的均衡的作用。
47.进一步的，为了便于抽出电池插箱，在壳体的前侧壁的外表面上设置有两个拉手7。
48.本实用新型还提供了一种电化学储能系统，所述电化学储能系统包括多个上述电池插箱、多个储能变流器；
49.多个电池插箱串联形成电池簇；
50.每台储能变流器的直流侧接入多个并联的电池簇。
51.对电池插箱进行均衡的操作包括：
52.(1)将整个电堆停电。
53.(2)将外部均衡装置的线束端子插入到需要进行均衡的电池插箱的维护接口中。电池插箱是否需要均衡采用现有技术进行判断即可，在此不再赘述。
54.(3)外部均衡装置根据每个电池需要均衡的容量执行大电流的主动均衡，这种主动均衡是现有技术，在此不再赘述。
55.(4)执行均衡结束后，将该电推通电，电池插箱重新投入运行。
56.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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中的具体含义。
57.在本实用新型的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
58.最后要说明的是，上述技术方案只是本实用新型的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本实用新型公开了原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本实用新型上述具体实施例所描述的结构，因此前面描述的只是优选的，而并不具有限制性的意义。