储能系统的储电模块和储能系统的制作方法

1.本发明涉及储能技术领域，更具体地，涉及一种储能系统的储电模块和储能系统。


背景技术：

2.在相关技术中，在集装箱内设置装有电池簇的电池架构成储能系统，在其中一个电池架上的电池簇热失控后，会导致整个集装箱内的电池簇报废。并且集装箱与外界形成空气流通空间，不可避免有风沙进入集装箱内，会引发烟雾探测器，导致报假火灾警报，造成储能系统无法正常工作，甚至引发储能系统自动灭火造成电池簇损坏。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种储能系统的储电模块，所述储电模块能够避免风沙进入容纳腔导致报假火警。
4.本发明的另一个目的在于提出一种具有上述储电模块的储能系统。
5.根据本发明实施例的储能系统的储电模块，包括：独立外壳，所述独立外壳为密封结构且包括外壳本体和门体，所述外壳本体具有容纳腔，所述门体用于打开和关闭所述容纳腔的腔口；电池组，所述电池组安装于所述容纳腔内。
6.根据本发明实施例的储能系统的储电模块，通过独立外壳形成密封结构，电池组安装于独立外壳内，使独立外壳内的容纳腔与外界完全隔断，避免风沙进入容纳腔导致报假火警导致储能系统无法正常工作，也避免误判启动消防造成电池组损坏，同时还可以避免单个储电模块热失控诱发储能系统的其他储电模块热失控，避免发生火灾连锁反应造成较大火灾，降低了火灾损失和灭火难度。
7.另外，根据本发明上述实施例的储能系统的储电模块还可以具有如下附加的技术特征：
8.根据本发明的一些实施例，所述外壳本体和所述门体中的至少一个设有密封件，所述密封件环绕所述容纳腔的腔口且用于密封所述外壳本体和所述门体之间的间隙。
9.根据本发明的一些实施例，所述电池组为多个且通过铜排电连接，所述铜排包括铜排本体、铜排防火层和铜排绝缘层，所述铜排防火层套设于所述铜排本体，所述铜排绝缘层套设于所述铜排防火层。
10.根据本发明的一些实施例，所述外壳本体的侧壁和/或所述门体的内部设有至少一个隔离腔。
11.根据本发明的一些实施例，至少一个所述隔离腔内设有防火隔热材料。
12.根据本发明的一些实施例，所述独立外壳设有电连接器，所述电连接器包括：安装绝缘部，所述安装绝缘部安装于所述独立外壳的侧壁；连接铜排，所述连接铜排与所述电池组电连接且穿设于所述安装绝缘部。
13.根据本发明的一些实施例，所述安装绝缘部包括：绝缘本体；安装防火层，所述安
装防火层包裹于所述绝缘本体的外部。
14.根据本发明的一些实施例，所述安装绝缘部设有连接孔，所述电连接器还包括防火安装套筒，所述防火安装套筒嵌设于所述连接孔内，紧固件穿设于所述防火安装套筒以与所述独立外壳相连。
15.根据本发明的一些实施例，所述储电模块还包括：分隔板，所述分隔板设于所述容纳腔内以将所述容纳腔分隔为多个子腔，所述电池组为多个且一一对应地放置于多个所述子腔内，所述分隔板为隔热板。
16.根据本发明实施例的储能系统包括多个根据本发明实施例的储电模块。
17.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
18.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1是根据本发明实施例的储电模块的结构示意图；
20.图2是根据本发明实施例的储电模块的主视图；
21.图3是根据本发明实施例的储电模块的结构示意图，其中，未示出电池组；
22.图4是根据本发明实施例的储电模块的主视图，其中，未示出电池组；
23.图5是图4中圈示a处的放大结构示意图；
24.图6是根据本发明实施例的储电模块的铜排的剖视图；
25.图7是图4沿b
‑
b线所示方向的剖视图；
26.图8是图7中圈示c处的放大结构示意图；
27.图9是根据本发明实施例的储电模块的剖视图；
28.图10是图9中圈示d处的放大结构示意图；
29.图11是图9中圈示e处的放大结构示意图；
30.图12是根据本发明实施例的储电模块的电连接器的结构示意图；
31.图13是根据本发明实施例的储电模块的电连接器的结构示意图；
32.图14是根据本发明实施例的储电模块的电连接器的结构示意图；
33.图15是根据本发明实施例的储电模块的电连接器的结构示意图；
34.图16是图15沿f
‑
f线所示方向的剖视图；
35.图17是根据本发明一些实施例的储能系统的结构示意图。
36.附图标记：
37.储电模块100；储能系统200；控制模块210；
38.独立外壳10；外壳本体11；容纳腔111；密封槽112；隔离腔113；子腔114；门体12；密封件13；防火隔热材料14；分隔板15；安装支架16；
39.电池组20；
40.铜排30；铜排本体31；铜排防火层32；铜排绝缘层33；
41.电连接器40；安装绝缘部41；绝缘本体411；安装防火层412；连接孔413；防火安装套筒414；连接铜排42；紧固件43；连接端子44；
42.防爆阀50。
具体实施方式
43.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
44.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
45.在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征，“多个”的含义是两个或两个以上，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
46.在相关技术中，在集装箱内设置装有电池簇的电池架构成储能系统，单电池或单电池模组热失控极容易诱发其他电池或电池模组的热失控，进而造成连锁反应，以至于造成较大火灾损失，整个集装箱内的电池簇报废，且火情严重不易灭火。并且集装箱与外界形成空气流通空间，不可避免有风沙进入集装箱内，会引发烟雾探测器，导致报假火灾警报，造成储能系统无法正常工作，甚至引发储能系统自动灭火造成电池簇损坏。
47.因此，本发明提出了一种储能系统200的储电模块100，该储电模块100形成独立、密封的单体结构，能够有效避免外界风沙进入独立外壳10内，避免火灾误判，避免误触发消防。并且，在储电模块100内的电池组20热失控时，可以有效避免影响其他储电模块100内的电池组20，避免诱发热失控连锁反应，避免造成较大火灾，也有利于降低损失。
48.与相关技术中在集装箱内设置电池架相比，本发明通过多个独立、密封的储电模块100组装成储能系统200，每个储电模块100内容纳腔111的空间比集装箱内室空间小很多，从而在个别电池组20初期发生热失控时，火势、烟雾、co能够快速传递到储电模块100的探测器，并引发探测器释放火警信号，实现火灾的早发现早消防，降低损失。
49.下面参考附图描述根据本发明实施例的储能系统200的储电模块100和储能系统200。
50.如图17所示，根据本发明实施例的储能系统200可以包括多个根据本发明实施例的储能系统200的储电模块100。
51.在一些实施例中，储能系统200中多个储电模块100的数量可以根据所需容量等进行调节，多个储电模块100的排布方式可以根据储能系统200的安装场地需求进行调节。例如，多个储电模块100可以排布成“一”字型、“十”字型、“t”型、“l”型、多边环形等。
52.参照图1
‑
图4所示，根据本发明实施例的储能系统200的储电模块100可以包括：独立外壳10和电池组20。
53.具体而言，独立外壳10为密封结构，且独立外壳10包括外壳本体11和门体12。外壳
本体11具有容纳腔111，门体12用于打开和关闭容纳腔111的腔口，以便于电池组20的安装、更换和维修。在门体12关闭容纳腔111的腔口时，门体12可以密封容纳腔111的腔口，以实现独立外壳10的密封。此外，电池组20安装于容纳腔111内。
54.独立外壳10的密封结构可以避免外界的昆虫、风沙等进入容纳腔111内，从而避免风沙引发储电模块100报假的火灾警报、造成储能系统200无法正常工作、甚至引发储电模块100进行消防造成储电模块100的损坏，提高了火灾检测的准确性，以及提高了储电模块100的安全性和正常工作。
55.在一些实施例中，储电模块100的独立外壳10内可以设有液冷管路，即通过液冷方式进行冷却，与空调冷却方式相比，液冷管路无需与外界形成空气流通空间，从而避免独立外壳10设置通风口或者通风管等结构，有利于提高独立外壳10的密封效果。
56.在本发明的一些实施例中，多个储电模块100的液冷管路可以通过冷却连接部相连，冷却连接部以至少部分地配置在独立外壳10之外的方式连接至少两个储电模块100，以对储电模块100进行冷却。这样不仅便于将多个储电模块100的冷却介质连通，使储能系统100形成为整体的冷却系统，而且便于实现独立外壳10的密封设置，还可以避免冷却连接部占用过多独立外壳10内的空间，便于提高储电模块100的能量密度。
57.并且，储电模块100还可以在火灾源头对火情加以控制，在容纳腔111内的电池组20发生热失控时，独立外壳10的密封结构可以将火势与外界隔绝，避免发生火灾的储电模块100火情蔓延至储能系统200的其他储电模块100，避免出现火灾连锁反应，避免造成较大火灾损失，且降低了消防压力。
58.在一些实施例中，独立外壳10可以形成ip67以上密封等级，防止风沙等进入容纳腔111的效果更好，有效避免诱发火灾探测器造成报假警及误判启动消防。
59.在相关技术中，集装箱为半封闭状态，当火灾发生时，火灾连锁反应还会导致燃烧后的烟雾在较短时间内将集装箱透气系统堵塞，造成集装箱无法及时散热通风，当消防员打开集装箱的门后，空气进入高温的集装箱后，会造成发生爆炸，极易造成人员伤亡。
60.而本发明中储能系统200的储电模块100通过密封结构避免火灾蔓延，同时在发生火灾后还可以直接将水注入容纳腔111实现消防，而无需打开门体12，避免发生爆炸。例如，在一些实施例中，储电模块100的独立外壳10内还设有消防组件，消防组件设置成向目标储电模块100喷射灭火介质，且灭火介质被目标储电模块100的独立外壳10所形成的独立封闭空间所限制，从而阻止灭火介质向目标储电模块100相邻的其它储电模块100扩散，以实现独立针对性、及时性消防，不仅能够快速有效的进行火灾预警及火灾灭火，能够避免对储能系统200中其他储电模块100造成损坏，而且避免火灾发生时开门导致爆炸。这里需要理解的是，消防介质可以为水或灭火气体。再例如，在一些实施例中，储电模块100的独立外壳10可以设有消防接头，无火灾时消防接头封堵，在发生火灾时，可以将消防管与消防接头连接并导通，以直接从储电模块100的外部向容纳腔111内注水消防，从而避免外界空气进入容纳腔111。
61.多个储电模块100的消防组件可以通过消防连接部连接，消防连接部以至少部分地配置在独立外壳10之外的方式与每个储电模块100的消防组件连接，以对每个储电模块100提供消防介质。
62.在一些实施例中，如图1所示，独立外壳10的顶部还可以设有防爆阀50。在储电模
块100内部发生热失控时，容纳腔111内的气压急剧升高，在达到防爆阀50的爆破压力时，防爆阀50可以发生爆破，释放热量及压力，从而避免储电模块100因内部压力过高而发生爆炸，避免人员伤亡，提高了安全性。
63.在一些具体实施例中，外壳本体11的顶壁可以设有安装部和固定部，安装部为铝合金钣金材料或挤出成型材料，固定部为铝合金挤出成型的型材，二者之间通过焊接密封连接。安装部设有阀安装孔，防爆阀50安装于阀安装孔处。
64.根据本发明实施例的储能系统200的储电模块100，通过独立外壳10形成密封结构，电池组20安装于独立外壳10内，使独立外壳10内的容纳腔111与外界完全隔断，避免风沙进入容纳腔111导致报假火警导致储能系统200无法正常工作，也避免误判启动消防造成电池组20损坏，同时还可以避免单个储电模块100热失控诱发储能系统200的其他储电模块100热失控，避免发生火灾连锁反应造成较大火灾，降低了火灾损失和灭火难度。
65.由于根据本发明实施例的储能系统200的储电模块100具有上述有益的技术效果，因此根据本发明实施例的储能系统200，通过独立外壳10形成密封结构，电池组20安装于独立外壳10内，使独立外壳10内的容纳腔111与外界完全隔断，避免风沙进入容纳腔111导致报假火警导致储能系统200无法正常工作，也避免误判启动消防造成电池组20损坏，同时还可以避免单个储电模块100热失控诱发储能系统200的其他储电模块100热失控，避免发生火灾连锁反应造成较大火灾，降低了火灾损失和灭火难度。
66.根据本发明的一些实施例，如图4和图5所示，外壳本体11和门体12可以通过密封件13进行密封，以使独立外壳10形成密封结构。具体地，外壳本体11和门体12中的至少一个可以设有密封件13，密封件13环绕容纳腔111的腔口且用于密封外壳本体11和门体12之间的间隙。
67.在一些具体实施例中，如图4和图5所示，外壳本体11的顶壁、底壁和两个侧壁的端面设有密封槽112，密封件13设于密封槽112内，门体12关闭容纳腔111的腔口时，密封件13可以与门体12相抵，以实现密封。
68.根据本发明的一些实施例，如图2和图6所示，电池组20可以为多个，多个电池组20可以通过铜排30进行电连接，例如串联或者并联，以满足储电模块100的电参数需求。其中，铜排30可以包括铜排本体31、铜排防火层32和铜排绝缘层33。铜排防火层32套设于铜排本体31，铜排绝缘层33套设于铜排防火层32，换言之，铜排防火层32设于铜排本体31和铜排绝缘层33之间。
69.在一些实施例中，铜排防火层32可以采用云母胶带、热压云母板等不燃材料。云母胶带可以通过缠绕等形式固定在铜排本体31上，热压云母板可以通过嵌套的工艺装配在铜排本体31上。在一些实施例中，铜排绝缘层33可以用ul
‑
v0级别的防火等级的塑胶材质。可以通过热缩工艺将铜排绝缘层33固定在铜排防火层32外。
70.在电池组20热失控着火时，铜排绝缘层33可以起到初步防火效果。而火焰温度较高导致铜排绝缘层33被烧蚀破坏后，铜排本体31因高温在一定程度上发生软化坍塌。而铜排防火层32不可燃，能够保证铜排本体31的绝缘性，避免铜排本体31与独立外壳10、模块金属结构件支架搭接短路，避免造成电池之间、电池组20之间、储电模块100之间发生短路，避免造成二次及多次爆炸起火，保证了储能系统200的安全性。
71.根据本发明的一些实施例，如图7
‑
图8所示，外壳本体11的侧壁和门体12中的至少
一个的内部可以设有隔离腔113，且隔离腔113为至少一个(一个或者多个)。隔离腔113可以对热量起到隔断作用，在储电模块100内的电池组20发生热失控时，隔离腔113可以使热量无法扩散到相邻储电模块100，避免诱发其他储电模块100甚至整个储能系统200的热失控。
72.在隔离腔113为多个的实施例中，多个隔离腔113可以沿外壳本体11的侧壁和/或门体12的厚度方向排布。即，外壳本体11的侧壁上的多个隔离腔113沿该侧壁的厚度方向排布，门体12上的多个隔离腔113沿门体12的厚度方向排布。由此形成多级隔断效果，提高防止热量扩散的效果。
73.例如在如图8所示的具体实施例中，外壳本体11的侧壁由铝合金挤出成型或辊压成型加工而成，其包括隔离壁和两个外壁，两个外壁关于隔离壁对称设置且间隔开一定距离，以使两个外壁分别与隔离壁之间形成对称设置的两个隔离腔113。
74.需要说明的是，设有隔离腔113的设置位置可以根据储能系统200中多个储电模块100的排布方式设置。例如，在多个储电模块100沿设定方向(如图17中箭头g
‑
g’所示的方向)排布成“一”字型的实施例中，外壳本体11沿该设定方向相对的两个侧壁可以分别设有隔离腔113，而门体12以及外壳本体11与门体12相对的侧壁可以无需设置隔离腔113以满足防护要求的同时降低加工工艺难度。
75.在本发明的一些实施例中，参照图8所示，至少一个隔离腔113内可以设有防火隔热材料14。防火隔热材料14能够进一步提高防止热量扩散的效果，同时防止独立外壳10因高温软化导致隔离腔113坍塌。
76.根据本发明的一些实施例，如图9、图11
‑
图17所示，独立外壳10可以设有电连接器40，储能系统200的多个储电模块100可以通过电连接器40进行电连接，或者储电模块100可以通过电连接器40与储能系统200的控制模块210进行电连接。
77.具体地，电连接器40可以包括：安装绝缘部41和连接铜排42。其中，安装绝缘部41安装于独立外壳10的侧壁(例如顶壁)，连接铜排42与电池组20电连接且穿设于安装绝缘部41，以使连接铜排42的一端能够位于容纳腔111内，以便于与电池组20电连接，且连接铜排42的另一端能够甚至独立外壳10的外部，以便于与其他储电模块100实现电连接。而安装绝缘部41不仅实现绝缘防护效果，而且保证了电连接器40与独立外壳10之间的密封，保证了独立外壳10的密封性。
78.在一些实施例中，如图11
‑
图16所示，连接铜排42的另一端可以设有连接端子44，连接端子44可以通过铜排30与电池组20连接，该铜排30可以为连接多个电池组20的铜排30。连接端子44与连接铜排42可以焊接连接，连接更可靠。
79.在本发明的一些是实施例中，如图15和图16所示，安装绝缘部41可以包括绝缘本体411和安装防火层412，安装防火层412包裹于绝缘本体411的外部。当电池组20起火时，即使绝缘本体411被火焰烧毁，安装防火层412的存在可以使电连接器40不会因火灾而坍塌，避免电连接器40坍塌导致连接铜排42与独立外壳10直接搭接短路，从而避免了储电模块100短路造成二次及多次起火爆炸，控制了火灾蔓延，保证了储能系统200的损失最低。
80.需要说明的是，安装防火层412可以完全包裹绝缘本体411，也可以部分包裹绝缘本体411。例如，在如图12和图16所示的示例中，绝缘本体411包括环形安装板和贯穿部，环形安装板的内周沿与贯穿部的外周面连接，贯穿部穿设于独立外壳10的顶壁，环形安装板与独立外壳10的顶壁贴合且连接，环形安装板沿厚度方向的两侧分别设有安装防火层412。
81.在本发明的一些实施例中，如图11
‑
图12和图15
‑
图16所示，安装绝缘部41可以通过紧固件43与独立外壳10进行连接，例如环形安装板可以与独立外壳10通过紧固件43连接。具体地，安装绝缘部41设有连接孔413，电连接器40还包括防火安装套筒414，防火安装套筒414嵌设于连接孔413内，紧固件43穿设于防火安装套筒414以与独立外壳10相连。当电池组20起火时，即使绝缘本体411被火焰烧毁，防火安装套筒414的存在可以使电连接器40不会因火灾而坍塌，避免电连接器40坍塌导致连接铜排42与独立外壳10直接搭接短路，从而避免了储电模块100短路造成二次及多次起火爆炸，控制了火灾蔓延，保证了储能系统200的损失最低。
82.当然，电连接器40可以同时包括防火安装套筒414和安装防火层412，二者配合防止电连接器40坍塌的效果更好。
83.根据本发明的一些实施例，如图3
‑
图4和图9
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图10所示，储电模块100还可以包括分隔板15，分隔板15设于容纳腔111内，以将容纳腔111分隔为多个子腔114，电池组20为多个且一一对应地放置于多个子腔114内。例如分隔板15可以为多个且沿纵向间隔分布，以将容纳腔111分隔为沿纵向分布的多个子腔114。通过设置分隔板15可以实现多个电池组20的分隔安装，安装方便，且有利于防止相邻电池组20之间的热失控影响。
84.在一些实施例中，如图3
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图4和图9
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图10所示，外壳本体11的彼此相对的两个侧壁分别设有安装支架16，分隔板15可以与安装支架16通过紧固件43等方式连接。
85.在一些具体实施例中，分隔板15为隔热板，例如云母隔热板。在其中一个电池组20热失控时，隔热板可以防止起火电池组20产生的高温热量及火焰直接传递给其他正常电池组20，进而避免了引发热失控连锁反应，保证了其他电池组20的安全。
86.根据本发明的一些实施例，如图1所示，独立外壳10可以为长方体形状，独立外壳10高度方向沿上下延伸、长度方向沿前后延伸、宽度方向沿左右延伸(上下方向、左右方向和前后方向如图1所示，这里需要理解的是，上述方向限定仅为便于对附图进行描述，不会对储电模块100的实际设置位置和方向产生限定)。
87.根据本发明实施例的储电模块100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
88.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
89.在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
90.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。