一种储能柜运输运行双状态抗振机架及控制方法与流程

本技术涉及电化学储能设备机械结构、抗振支承及承力状态切换，尤其涉及一种储能柜运输运行双状态抗振机架及控制方法。

背景技术：

1、储能柜通常在工厂完成电池模组、母排、液冷管路和控制系统的集成，随后经公路、铁路或海运送达现场。运输、装卸及吊装过程会产生随机振动、制动冲击和碰撞载荷，通常要求托盘支承具有缓冲能力，以减小载荷向电池模组及连接部件传递。

2、储能柜安装后需要长期承受液冷泵、风机及接触器产生的持续微振动。支承过软会使托盘产生微位移，并增加母排和液冷接头的交变应力；支承过硬又会削弱运输缓冲能力。

3、现有方案多采用固定刚度支承或到站后人工锁紧，难以在不更换主要结构的情况下兼顾运输减振与运行高刚度，且现场基础不平、装配应力或运输残余变形还可能在锁紧过程中被带入长期运行结构。因此，如何使同一储能柜适配两类工况，成为需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术提出了一种储能柜运输运行双状态抗振机架及控制方法，以期在不更换机架主体和承载托盘的情况下，使储能柜分别适配运输阶段的减振需求和运行阶段的高刚度支承需求，并降低承力状态切换过程中引入附加载荷的风险。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种储能柜运输运行双状态抗振机架，包括：机架主体；承载托盘，设于所述机架主体内；柔性运输承力组件，连接所述承载托盘与所述机架主体；刚性运行承力组件，与所述柔性运输承力组件并列设置，包括固定于所述承载托盘的托盘侧承力座、固定于所述机架主体的机架侧承力座及设于所述托盘侧承力座与所述机架侧承力座之间的桥接件；切换组件，与所述桥接件传动连接并驱动所述桥接件在脱离位置与桥接位置之间移动；所述桥接件在所述脱离位置与所述机架侧承力座间隔设置、在所述桥接位置抵接所述托盘侧承力座和所述机架侧承力座，以将所述承载托盘至所述机架主体的承力路径在所述柔性运输承力组件与所述刚性运行承力组件之间切换。

3、可以看出，本实施例中，相对于以单一支承路径兼顾运输工况与运行工况的结构，无需更换承载托盘或机架主体即可转换主承力路径。本实施例通过在承载托盘与机架主体之间并列设置柔性运输承力组件和具有活动桥接件的刚性运行承力组件，并由切换组件改变桥接件的位置。由于桥接件脱离时在承力座之间保留空程，使运输冲击主要经柔性运输承力组件衰减；桥接件桥接时同时抵接两个承力座，使运行载荷主要经刚性运行承力组件传递，从而兼顾运输减振与运行高刚度，有利于降低电池模组及其电气连接件、液冷连接件的振动损伤和长期微动风险。

4、在一个可能的示例中，所述承载托盘具有多个承力安装部，所述机架主体具有与多个所述承力安装部一一对应的多个承力支撑部；每一所述承力安装部与对应的所述承力支撑部之间均设置一个双路径支承节点，每一所述双路径支承节点均包括一个所述柔性运输承力组件、一个所述刚性运行承力组件及一个所述切换组件；多个所述双路径支承节点沿所述承载托盘的周向间隔设置，多个所述切换组件彼此独立，以分别驱动对应的所述桥接件。

5、可见，本示例中，多个双路径支承节点能够在承载托盘的不同受力位置形成分布式支承。各切换组件独立驱动对应桥接件，使不同节点能够分步接通，有利于减小整体同步切换产生的托盘偏转和局部偏载。

6、在一个可能的示例中，每一所述柔性运输承力组件均包括上连接件、下连接件和预压弹性承力件；所述上连接件与对应的所述承力安装部固定连接，所述下连接件与对应的所述承力支撑部固定连接，所述预压弹性承力件压设于所述上连接件与所述下连接件之间；所述桥接件处于所述脱离位置或所述桥接位置时，所述预压弹性承力件均保持受压状态。

7、可见，本示例中，预压弹性承力件在两种状态下均与上连接件和下连接件保持稳定接触。运行状态下保留的预载使柔性运输承力组件仍具备载荷接管能力，有利于抑制接触松动，并为异常冲击下的柔性缓冲提供结构基础。

8、在一个可能的示例中，所述刚性运行承力组件还包括导向件，所述导向件固定于所述托盘侧承力座，所述桥接件与所述导向件滑动配合；所述桥接件具有面向所述托盘侧承力座的托盘侧承力面和面向所述机架侧承力座的机架侧承力面，所述托盘侧承力面和所述机架侧承力面均相对于所述桥接件的移动方向倾斜设置；所述桥接件进入所述桥接位置时，所述托盘侧承力面压紧所述托盘侧承力座的托盘侧配合面，所述机架侧承力面压紧所述机架侧承力座的机架侧配合面。

9、可见，本示例中，导向件约束桥接件的移动方向，倾斜设置的承力面将桥接件的移动转换为对两个承力座的压紧作用。由此能够消除预设空程并形成稳定的刚性接触，同时适应一定范围内的装配尺寸偏差。

10、在一个可能的示例中，所述切换组件包括固态相变驱动件、热激励件、隔热壳体、驱动推杆、位移放大机构和回位弹性件；所述热激励件与所述固态相变驱动件传热连接，所述隔热壳体罩设于所述热激励件与所述固态相变驱动件的外侧；所述驱动推杆连接所述固态相变驱动件与所述位移放大机构的输入端，所述位移放大机构的输出端与所述桥接件连接，所述回位弹性件连接于所述桥接件与所述导向件之间；所述固态相变驱动件受所述热激励件激励时，经所述驱动推杆和所述位移放大机构推动所述桥接件移向所述桥接位置；所述回位弹性件向所述桥接件施加朝向所述脱离位置的回位力。

11、可见，本示例中，固态相变驱动件仅需在切换期间输出驱动力，位移放大机构能够使有限的材料变形满足桥接件的移动需求。隔热壳体降低热量向承载结构传递，回位弹性件使桥接件具有恢复至脱离位置的能力。

12、在一个可能的示例中，所述储能柜运输运行双状态抗振机架还包括机械自锁组件；所述机械自锁组件包括锁止部、配合锁止部和防退件，所述锁止部固定于所述桥接件，所述配合锁止部活动连接于所述机架侧承力座，所述防退件连接于所述机架侧承力座并位于所述配合锁止部的解锁方向；所述桥接件进入所述桥接位置时，所述配合锁止部与所述锁止部相互锁合，所述防退件限制所述配合锁止部脱离所述锁止部，以在所述切换组件停止输出驱动力后保持所述桥接件的位置。

13、可见，本示例中，桥接件到位后的长期保持力由机械自锁组件提供，切换组件不需要持续输出驱动力。该结构实现驱动功能与长期承载功能的分离，有利于降低持续供能需求及固态相变驱动件长期受载产生的性能变化。

14、在一个可能的示例中，所述储能柜运输运行双状态抗振机架还包括过载旁路组件；所述过载旁路组件包括壳体、旁路滑块、预紧弹性件和让位限位件；所述壳体固定于所述机架侧承力座并设有脱扣斜面，所述旁路滑块活动设于所述壳体内、形成所述机架侧配合面并与所述脱扣斜面抵接，所述预紧弹性件压设于所述旁路滑块与所述壳体之间，所述让位限位件连接于所述壳体并位于所述旁路滑块的让位方向；所述旁路滑块承受的载荷超过旁路触发条件时，沿所述脱扣斜面移动并压缩所述预紧弹性件，使所述机架侧配合面相对所述桥接件让位，以允许所述预压弹性承力件进一步受压。

15、可见，本示例中，过载旁路组件能够根据节点承载状态机械触发，无需等待控制器输出主动指令。旁路滑块让位后，刚性运行承力组件局部卸载，柔性运输承力组件重新增加受压程度，有利于削减异常冲击向承载托盘和电池模组传递的峰值载荷。

16、在一个可能的示例中，所述储能柜运输运行双状态抗振机架还包括载荷检测组件、位姿与应变检测组件和控制器；所述载荷检测组件包括设置于每一所述柔性运输承力组件的柔性路径载荷传感器，以及设置于每一所述刚性运行承力组件的刚性路径载荷传感器；所述位姿与应变检测组件包括连接于所述机架主体的柜体倾角传感器和机架应变传感器、设置于所述承载托盘与所述机架主体之间的托盘位移传感器、设置于所述机架主体底部的地脚载荷传感器、用于连接储能柜母排的母排应变传感器及用于连接储能柜液冷管路的液冷管路应变传感器；所述控制器分别与所述载荷检测组件、所述位姿与应变检测组件及多个所述切换组件信号连接。

17、可见，本示例中，控制器能够同时获取承力路径载荷、柜体姿态、机架变形、托盘位移和外部连接应变，进而判断基础不平、地脚偏载或装配应力是否已经消除，有利于避免将现场安装误差直接锁入刚性运行结构。

18、在一个可能的示例中，所述储能柜运输运行双状态抗振机架还包括运输状态记录组件；所述运输状态记录组件包括多个节点冲击传感器和存储器，多个所述节点冲击传感器分别固定于所述承载托盘上与多个所述双路径支承节点对应的位置，所述存储器分别与多个所述节点冲击传感器和所述控制器信号连接；所述存储器按所述双路径支承节点存储运输冲击记录，所述控制器根据各所述运输冲击记录确定对应的所述桥接件的切换次序和单次移动程度，并据此控制对应的所述切换组件。

19、可见，本示例中，运输阶段形成的冲击记录能够与各双路径支承节点建立对应关系。控制器可使受冲击较大的节点采用较靠后的切换次序或较小的单次移动程度，从而降低运输残余变形在现场切换过程中被放大的风险。

20、第二方面，本技术实施例提供了一种储能柜运输运行双状态抗振机架的控制方法，应用于第一方面任一示例所述的储能柜运输运行双状态抗振机架，包括：获取安装状态数据、所述柔性运输承力组件的柔性路径载荷数据以及所述刚性运行承力组件的刚性路径载荷数据；所述安装状态数据包括柜体姿态数据、支撑载荷数据、机架变形数据、托盘位移数据及外部连接应变数据中的至少两类；根据所述安装状态数据判断储能柜是否处于允许进行承力切换的状态；当各类所述安装状态数据均符合对应的允许条件并在预设检测时段内保持稳定时，确定无附加应力切换窗口成立；在所述无附加应力切换窗口内，控制所述切换组件逐次驱动所述桥接件由所述脱离位置移向所述桥接位置；每完成一次驱动，重新获取所述柔性路径载荷数据、所述刚性路径载荷数据及所述安装状态数据；比较本次驱动前后的所述柔性路径载荷数据和所述刚性路径载荷数据，判断承载托盘的载荷是否按照预期由所述柔性运输承力组件转移至所述刚性运行承力组件，并根据所述安装状态数据判断本次驱动是否引起附加变形或承载失衡；当载荷转移程度未达到运行要求且未出现附加变形或承载失衡时，控制所述切换组件继续驱动所述桥接件；当出现附加变形或承载失衡时，暂停驱动并调整后续桥接件的驱动次序或单次移动程度；当所述刚性运行承力组件承担的载荷达到运行要求、所述柔性运输承力组件保持残余预载且所述安装状态数据保持稳定时，保持所述桥接件处于所述桥接位置，并确定所述储能柜运输运行双状态抗振机架进入运行状态。

21、可以看出，本实施例中，相对于以单一支承路径兼顾运输工况与运行工况的结构，无需更换承载托盘或机架主体即可转换主承力路径。本实施例通过在承载托盘与机架主体之间并列设置柔性运输承力组件和具有活动桥接件的刚性运行承力组件，并由切换组件改变桥接件的位置。由于桥接件脱离时在承力座之间保留空程，使运输冲击主要经柔性运输承力组件衰减；桥接件桥接时同时抵接两个承力座，使运行载荷主要经刚性运行承力组件传递，从而兼顾运输减振与运行高刚度，有利于降低电池模组及其电气连接件、液冷连接件的振动损伤和长期微动风险。