一种模块化移动储能箱式电源的制作方法

本技术涉及移动储能，尤其涉及一种模块化移动储能箱式电源。

背景技术：

1、随着新能源产业的快速发展，移动储能设备在应急保障、户外作业、新能源消纳等领域的需求日益增长。为满足不同场景下的机动部署需求，通常需要将储能系统集成于便于运输的载体上，形成移动储能箱式电源。

2、为实现上述目的，相关技术中主要采用以下两种集成方式。其一为一体化箱式储能系统，该方案通常采用标准集装箱作为外壳，将储能系统所需的所有功能部件，如电池组、电池管理系统、双向变流器及辅助系统等，全部集中安装固定于一个大型集装箱内部。其二为分体式储能系统，该方案则是将不同功能的设备分别封装于独立的柜体中，如独立的电池柜、汇流柜、功率柜等，再将这些分立的功能柜体组合布置于承载底盘上。

3、然而，上述两种现有技术方案在实际应用中均暴露出固有的缺陷。对于一体化箱式储能系统，其将所有功能部件固定集成为一个不可拆分的整体，导致其尺寸与容量在出厂时即被定型，当客户需要较低容量时，仅能通过减少内部电池包数量来应对，但较大的箱体依然会占据承载底盘的全部空间，使得部署灵活性和经济性较差。对于分体式储能系统，虽然各功能柜体可独立布置，但独立的柜体之间必须预留出检修通道和散热间距，空间利用率低下；同时，柜间裸露的电缆易老化磨损，且独立柜体重心普遍偏高，固定在车架上行驶时较易产生倾斜摇摆，对结构稳定性和运行安全性构成了挑战。

技术实现思路

1、本技术提供了一种模块化移动储能箱式电源，用于在保证能量部署的灵活性与经济性的前提下提高集成度与稳定性。

2、第一方面，本技术提供了一种模块化移动储能箱式电源，包括：若干个预制舱，预制舱的内部空间沿竖直方向被隔离板划分为三层布置空间，由下至上依次为：配电与对外功能接口区，位于预制舱的下层；储能电池存储区，位于预制舱的中层，容纳有多个电池组件；功率变换与液冷温控区，位于预制舱的上层，容纳有功率挂件和液冷机组；预制舱的底部设有多组集装箱锁孔和螺纹孔，用于将多个预制舱沿长度方向拼接并锁止装配于承载底盘上。

3、通过采用上述技术方案，本技术将储能系统所需的所有功能单元，包括电池组件、功率挂件、配电及温控等，全部集成于一个标准化的预制舱内，使其成为一个可独立运行的储能模块。在部署时，用户可根据现场的实际功率和容量需求，在承载底盘上灵活选择拼接一个或多个预制舱。提升了能量部署的灵活性与经济性。采用了沿竖直方向的三层布置空间架构。将质量最大的电池组件置于中层，降低了整舱重心，增强了车载运输的稳定性；将发热量大的功率变换与液冷温控设备置于上层，便于散热管理；将需要人工操作的配电与对外功能接口区置于下层，提升了使用便利性。减少了分体式方案中杂乱的外接线缆与独立配件的问题，同时也解决了重心偏高、散热不均等问题。

4、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中：功率变换与液冷温控区被分隔为功率挂件舱室和液冷机组舱室；功率挂件设于功率挂件舱室内，功率挂件舱室内设有排风扇，预制舱未与其他预制舱拼接的外侧壁上开设有连通功率挂件舱室的第一进风口和第一排风口，第一排风口对着排风扇的排风侧设置；液冷机组设于液冷机组舱室内，预制舱未与其他预制舱拼接的另一外侧壁上开设有连通液冷机组舱室的第二进风口和第二排风口，液冷机组舱室底部的区域开设有连通至储能电池存储区的通风口。

5、通过采用上述技术方案，将功率变换与液冷温控区进一步分隔为相互独立的功率挂件舱室和液冷机组舱室，并为两者配置了各自独立的第一、第二进出风口，并构建了互不干扰的独立散热风道。此外，液冷机组舱室底部开设的通风口，可将上层的冷空气导入储能电池存储区，为电池提供辅助散热，保障了储能电池存储区的安全。

6、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中：配电与对外功能接口区内还包括控制器；当多个预制舱沿长度方向拼接形成并排的阵列时，控制器被配置为执行以下操作：控制位于阵列首尾两侧的预制舱内的功率挂件按照设定的第一功率值进行输出，并根据目标总功率计算剩余待分配总功率；根据剩余待分配总功率、第二功率分配比例、第三功率分配比例，以及阵列中间的预制舱的数量，分别计算确定第二功率值和第三功率值；其中，第一功率值大于第二功率值，第二功率值大于第三功率值；将第二功率值和第三功率值，依次交替分配给位于阵列中间的各个预制舱内的功率挂件进行输出；控制位于阵列中间的各个预制舱内的排风扇的转速；其中，以第二功率值输出的预制舱内的排风扇转速，大于以第三功率值输出的预制舱内的排风扇转速；在达到设定的切换阈值时，对位于阵列中间的各个预制舱分配的第二功率值与第三功率值进行反向交错互换输出，并同步互换控制对应的排风扇的转速。

7、通过采用上述技术方案，当多个预制舱拼接形成并排列阵时，控制器首先确保处于散热条件最佳的阵列首尾的功率挂件恒定高功率输出；再将剩余待配功率在阵列中间的各预制舱间进行高-低交替分配。将热源在空间和时间上进行了重新分布，使得整套装置在无需改变结构、保证正常使用的前提下，依靠简单的方式实现了对局部热岛的规避，保障了高密度部署下的装置整体可靠性。

8、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中：功率挂件的数量为多个，功率挂件舱室内安装有预制框架，多个功率挂件成组并排设置于预制框架内；预制框架包括底层边框和多根顶部压梁；底层边框上设有螺纹孔，并通过螺栓与功率挂件下部的耳板孔固定连接；多根顶部压梁分散压覆于多个功率挂件的上表面，顶部压梁与功率挂件上表面的接触处垫设有橡胶垫；其中，位于前侧和后侧的顶部压梁上设有螺纹孔，并通过螺丝与功率挂件的上耳板螺孔紧固连接，使多个功率挂件与底层边框及顶部压梁固定为整体。

9、通过采用上述技术方案，将多组功率挂件通过预制框架成组固定，底层边框与各挂件下部耳板孔的螺栓连接，形成了坚固的底部承载平面；而多根顶部压梁分散地压覆在各挂件上表面，并通过前后螺丝与上耳板螺孔紧固。这种设计将分散的受力点，整合为框架式的整体受力结构，增强了功率挂件组抵抗剪切力的能力。特别地，顶部压梁与橡胶垫的配合，为挂件提供了自上而下的预紧缓冲力，抑制了车辆颠簸时挂件在垂直方向的跳动。

10、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中：储能电池存储区内设有用以支撑电池组件的电池架，电池架由角形折弯板构成，并与预制舱内的立柱焊接为一体；电池架的末端焊接有进行定位限制的挡板；电池组件底部的左右两侧均设有多个螺纹孔；在电池组件的下方设有底部横梁，底部横梁横跨设置于左右相对的两个螺纹孔之间；且底部横梁与电池组件的底部之间夹设有橡胶减震垫；多组长螺栓分别依次穿过底部横梁、橡胶减震垫，并螺纹连接于对应的电池组件的螺纹孔。

11、通过采用上述技术方案，将构成电池架的角形折弯板与预制舱的立柱进行一体化焊接，提升了承载结构的整体抗扭转能力；末端焊接的挡板则为电池组件提供了一个纵向限位基准，有效防止了车辆在急加减速时电池组件发生前后滑移。在此基础上，通过在电池组件下方设置底部横梁，并与电池组件之间夹设一层橡胶减震垫，再由多组长螺栓穿过横梁和减震垫进行锁紧。为电池组件提供了一个具备缓冲能力的柔性固定界面，能够吸收来自底盘的高频震动，提升了电池组件在恶劣路况下的结构稳定性和使用寿命。

12、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中：橡胶减震垫为内嵌有导电触片的弹性复合模块；电池组件在底部的左右两侧，位于对应弹性复合模块的位置处，均各引出有一对通讯触点；设于电池组件左右两侧的各对通讯触点在电气回路上呈串联连接，并接入电池组件的与配电与对外功能接口区的回路之间；当位于电池组件左右两组的长螺栓同时旋合且均达到设定预紧力状态时，电池组件与底部横梁将两者之间的弹性复合模块压迫至压缩形变状态，使得弹性复合模块内嵌的导电触片与相对的通讯触点形成贴合导通。

13、通过采用上述技术方案，将原有的橡胶减震垫升级为内嵌导电触片的弹性复合模块，并在电池组件底部设置了串联接入启动回路的通讯触点。当长螺栓达到设定预紧力状态时，机械压紧力迫使弹性复合模块内的导电触片与通讯触点贴合，形成物理闭合回路，从而使电池组件进入可工作状态。一旦运行中的任何一侧螺栓发生预紧力衰减，弹性模块的回弹将导致触点物理分离，切断使能回路，实现了结构松动监测与隔离保护。

14、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中：配电与对外功能接口区内设置有直流汇流箱、簇高压箱、人机交互面板以及交直流插座箱；预制舱的前侧外壁上安装有防水盒，人机交互面板设置于防水盒内，且防水盒具有可锁止的盒盖；预制舱的尾部设有预制边框，交直流插座箱安装于预制边框内。

15、通过采用上述技术方案，将所有需要人工操作或外部接线的直流汇流箱、簇高压箱、人机交互面板以及交直流插座箱，全部集成于预制舱下层的配电与对外功能接口区。当预制舱被吊装至承载底盘上后，该区域的高度将被自然抬升至与站立的运维人员视线及操作高度相匹配的位置，免去了维护中存在的攀爬作业风险。

16、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中：交直流插座箱的箱盖为合页翻盖结构；交直流插座箱的周向箱壁上均开设有贯穿孔，多枚螺钉穿过贯穿孔将交直流插座箱紧固于预制边框上；交直流插座箱的箱壁与预制边框的紧固接合缝隙处敷设有密封胶层。

17、通过采用上述技术方案，交直流插座箱的箱盖采用合页翻盖结构，相比卡扣式结构，其开合更为便捷且不易因震动自行脱落。箱体本身通过周向箱壁上的多个贯穿孔与多枚螺钉，被牢固地紧固于预制舱尾部的预制边框上，确保了其在车辆行驶过程中的结构稳固性。

18、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中：预制舱的顶端分别设置有吊装孔，预制舱的底端设置有叉车孔。

19、通过采用上述技术方案，这种顶部和底部双重搬运接口的结构设计，增加了单个预制舱在不同作业场地与工况下的搬运方式兼容性。

20、结合第一方面的一些实施例，在一些实施例中：还包括车辆底盘；预制舱沿车辆底盘的长度方向依次排列拼接，并与车辆底盘锁定为整体作业平台。

21、通过采用上述技术方案，通过将还包括车辆底盘，且将各预制舱通过其底部的集装箱锁孔或标准螺纹孔与车辆底盘锁定，使得整个移动储能装置由单一的、不可拆分的巨型箱体，演变为一个车辆底盘和预制舱构成的开放式平台架构。

22、本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

23、本技术将储能系统所需的所有功能单元，包括电池组件、功率挂件、配电及温控等，全部集成于一个标准化的预制舱内，使其成为一个可独立运行的储能模块。在部署时，用户可根据现场的实际功率和容量需求，在承载底盘上灵活选择拼接一个或多个预制舱。提升了能量部署的灵活性与经济性。采用了沿竖直方向的三层布置空间架构。将质量最大的电池组件置于中层，降低了整舱重心，增强了车载运输的稳定性；将发热量大的功率变换与液冷温控设备置于上层，便于散热管理；将需要人工操作的配电与对外功能接口区置于下层，提升了使用便利性。减少了分体式方案中杂乱的外接线缆与独立配件的问题，同时也解决了重心偏高、散热不均等问题。