电池储能系统架构的制作方法

1.本实用新型涉及电池管理技术领域，特别涉及一种电池储能系统架构。


背景技术：

2.随着储能系统的集成水平的不断进步，单个储能系统的能量也越来越大，目前，单个储能系统的系统架构主要为电芯(cell)-电池包(pack)-电池簇(rack)-高压箱-汇流柜的直流侧系统集成架构。
3.而为了提高储能系统的综合性能，储能系统的技术诉求正在从传统单纯的电芯、电池包层级的体积能量密度、重量能量密度及充放电容量等技术指标向整个系统集成后的体积能量密度、面积能量密度及充放电效率转移。
4.但是发明人发现，现有技术中储能系统在集成层面的不足，掣肘了储能系统技术性能的发展，而现有技术中的储能系统架构，也即电芯(cell)-电池包(pack)-电池簇(rack)-高压箱-汇流柜的直流侧系统集成架构存在以下问题：
5.1、系统节点多：多节点的分割降低了系统可靠性，且多个节点的故障率也提高了整个系统的故障率；
6.2、系统集成效率低：系统中的电气连接点较多，各个节点的接触电阻构成了系统的接触电阻损耗，节点越多，效率越低；
7.3、系统整体能量密度低：系统的分割必然带来了外围钣金、结构件及端子等在系统中的大规模使用，导致系统集成化程度低，降低了系统整体能量密度；
8.4、验证难度大：由于每个系统需要单独验证或搭建临时平台验证，验证工序繁琐，验证难度大；
9.5、工程安装量大：现场存在大量电池包安装、电池包间接线工作，现场实施周期长，工作量大。


技术实现要素：

10.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种电池储能系统架构，以可使系统具有更高的集成度，可靠性更高。
11.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
12.一种电池储能系统架构，包括与外部用电设备相连的电池簇，所述电池簇中具有若干串联或并联的电芯组，且所述电芯组包括若干串联或并联的电芯。
13.进一步的，各所述电芯组和/或各所述电芯并列依次排布。
14.进一步的，两两相邻的所述电芯之间串联连接；和/或，两两相邻的所述电芯组之间串联连接。
15.进一步的，各所述电芯之间通过铜排或铝排相连；和/或，各所述电芯组之间通过铜排或铝排相连。
16.进一步的，所述电池簇包括与所述用电设备相连的高压控制系统，各所述电芯组
与所述高压控制系统相连。
17.进一步的，所述电池簇通过汇流柜与所述用电设备相连。
18.进一步的，所述电池簇通过接插件与所述汇流柜相连。
19.进一步的，所述电池簇为并联于所述汇流柜上的多个。
20.进一步的，所述电池簇中的各所述电芯的类型相同或不同；和/或，不同所述电池簇中的电芯类型相同或不同。
21.进一步的，所述电芯为锂离子电芯、铅酸电芯或铅炭电芯。
22.相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：
23.本实用新型所述的电池储能系统架构，通过设置若干电芯构成电芯组，并由若干电芯组直接集成电池簇，相比于传统的先由电芯集成电池包，而后电池包集成电池簇的方式，以可减少系统节点，提高系统的集成效率和整体能量密度，进而可有效提高系统性能。
24.另外，各电芯之间通过铜排或铝排相连，以及各所述电芯组之间通过铜排和/或铝排相连，能够在验证时可直接对整个电池簇进行验证，降低了验证难度及成本，同时，安装时可直接将电池簇与汇流柜相连，而可具有安装难度低、作业效率高的优点。
附图说明
25.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
26.图1为本实用新型实施例所述的电池储能系统架构的结构示意图；
27.图2为本实用新型实施例所述的传统电池储能系统架构的结构示意图。
28.附图标记说明：
29.1、电池簇；100、电芯组；101、电池模组；1000、电芯；
30.2、高压箱；3、汇流柜；4、铜/铝排；5、接插件。
具体实施方式
31.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.另外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
35.本实用新型涉及一种电池储能系统架构，整体结构上，其包括与外部用电设备相连的电池簇1，电池簇1中具有若干串联或并联的电芯组100，且电芯组100包括若干串联或并联的电芯1000。
36.基于上述的整体介绍，本实施例中，作为一种优选的实施方式，如图1所示，本实施例的各电芯组100优选设置为并列依次排布(在图1所示状态下的左右方向)，且各电芯1000也优选设置为并列依次排布(在图1所示状态下的上下方向)，以提高整个电池簇1的布置紧凑性，也即提高集成化程度。
37.值得提及的是，上述各电芯组100和各电芯1000的布置形式根据实际的布置需求或集成需求进行相应的设定与调整便可。
38.作为优选的，本实施例中两两相邻的电芯1000之间串联连接，同时，两两相邻的电芯组100之间也优选为串联连接，以利于系统整体具有更加优异的一致性，进而提高系统整体性能。
39.在具体实施时，本实施例中各电芯1000之间通过铜排或铝排相连，同时，各电芯组100之间也优选设置为通过铜排或铝排相连，相比于传统技术中采用接插件5相连，能够有效降低电池簇1内部总电阻，而可提高系统效率。
40.作为优选的，如图所示，本实施例的电池簇1包括与用电设备相连的高压控制系统，各电芯组100与高压控制系统相连。在具体实施时，电池簇1优选通过汇流柜3与用电设备相连。
41.值得说明的是，上述的高压控制系统的各结构参照现有技术中的高压箱2货高压配电箱便可，且汇流柜3和用电设备也均可参照现有技术中常见的相关结构部分，同时，本实施例中电池储能系统未提及的各结构，也可参照现有技术中常见的相关结构部分，在此不在进行赘述。
42.并作为进一步设置，本实施例的电池簇1通过接插件5与汇流柜3相连。而为提高系统整体性能，电池簇1为并联于汇流柜3上的多个。在具体实施时，作为优选的，本实施例的电池簇1中的各电芯1000的类型相同或不同，同样作为优选的，不同电池簇1中的电芯1000类型相同或不同。
43.此外，本实施例的电芯1000优选采用锂离子电芯，且除了采用锂离子电芯1000外，也可采用铅酸电芯或铅炭电芯等其他常规电芯产品。
44.值得提及的是，传统的电池储能系统架构在使用时，如图2所示，储能系统由若干电芯1000通过铜/铝排4焊接，并在装箱后组成电池模组101，n个电池模组101之间通过接插件5串联，并接入高压箱2后组成电池簇1，m个电池簇1并联于汇流柜3上。
45.而本实施例的电池储能系统架构，如图1所示，储能系统由若干电芯1000通过铜/铝排4焊接成电芯组100，且n个电芯组100之间通过铜/铝排4焊接，并通过铜/铝排4与高压箱2焊接相连而直接构成电池簇1，m个电池簇1并联于汇流柜3上。
46.也即与传统的电池储能系统架构相比，本实施例的电池储能系统架构，电池簇1内插箱间接插件5全部优化取消，减少了系统节点，提高了可靠性，且各电芯1000之间、各电芯组100之间、电芯组100与高压箱2之间均使用铜/铝排4焊接，预计可减少0.2～0.5*2n mω的簇内接触电阻(以传统系统架构为例，其单个接插件5接触电阻为0.2～0.5mω，n为电池
簇1内电池模组101数量，每个电池模组101有正负两个接插件5)，而能够有效提高系统效率。
47.同时，储能系统中模块(传统的电池簇1)数量从原来n*m个(电池模组101和电池簇1的数量积)，降低为m个(本实施例的电池簇1)，能够有效减少系统测试与现场安装的工作量。
48.本实施例的电池储能系统架构，通过设置若干电芯1000构成电芯组100，并由若干电芯组100直接集成电池簇1，相比于传统的先由电芯1000集成电池包，而后电池包集成电池簇1的方式，以可减少系统节点，提高系统的集成效率和整体能量密度，进而可有效提高系统性能。
49.另外，各电芯1000之间通过铜排和/或铝排相连，以及各所述电芯组100之间通过铜排和/或铝排相连，能够在验证时可直接对整个电池簇1进行验证，降低了验证难度及成本，同时，安装时可直接将电池簇1与汇流柜3相连，而可具有安装难度低、作业效率高的优点。
50.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。