一种可快速更换的标准船用集装箱电池系统的制作方法

1.本实用新型实施例涉及电池储能技术，尤其涉及一种可快速更换的标准船用集装箱电池系统。


背景技术：

2.随着全球气候污染越来越严重，环保法规的日趋严格，各国对船舶排放污染物的控制也越来越严格，有些欧洲海域或者内河已经要求船舶污染物零排放。
3.在这样的背景下，传统的柴油推进船舶不得不向新能源方向转变，以锂电池为主导的储能系统受到了各国的重视，大力发展混合动力船舶或者纯电池绿色船舶。
4.但这样的船舶电池在快用完的时候，需要停靠在港口或者码头进行充电。但因为充电电流有限且船用电池容量大，船舶停靠充电的时间会很长；另外，由于负荷较大，船用电池在供电过程中常会出现发热状况，存在一定的安全隐患。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种可快速更换的标准船用集装箱电池系统，以实现船用电池的快速更换和安全供电，达到新能源船充电更加灵活、方便，电池系统更加安全的效果。
6.本实用新型实施例提供了一种可快速更换的标准船用集装箱电池系统，包括：箱体、电池模块、通风模块、消防模块、电池管理模块、控制模块和磁力电缆插头；所述箱体的侧壁设有至少一个通风窗，所述箱体的底部设有盖板孔，用于容纳船上的集线插座；所述电池模块设置于所述箱体内，包括多组电池单元、充电端和供电端；所述通风模块包括多台通风装置，所述通风装置镶嵌设置于所述通风窗；所述消防模块设置于所述箱体内；所述电池管理模块设置于所述箱体内，连接所述电池模块，用于监控所述电池模块的工作参数；所述控制模块用于获取所述通风模块、所述消防模块和所述电池管理模块的工作数据，并控制所述通风模块、消防模块和电池模块的工作状态，所述控制模块包括数据输出端，所述数据输出端用于输出所述工作数据；磁力电缆插头，所述磁力电缆插头与所述供电端和数据输出端电连接，所述磁力电缆插头中不同功能的插头形状不同，用于对接所述集线插座上的不同插孔；
7.其中，所述电池模块用于为所述通风模块、消防模块、电池管理模块、控制模块以及船的动力系统供电。
8.可选地，所述消防模块包括传感器和灭火装置，所述灭火装置设置于所述箱体顶部；所述传感器用于监测所述箱体内的环境参数，并将所述环境参数发送给所述控制模块；所述控制模块用于根据所述环境参数控制所述灭火装置的工作状态。
9.可选地，所述传感器包括：感烟装置和感温装置，所述感烟装置和感温装置分别设置于箱体的底部和顶部。
10.可选地，所述船用集装箱电池系统，还包括：充电模块，所述充电模块设置于箱体外侧，与所述电池模块的充电端连接；所述充电模块与所述控制模块电连接，所述控制模块
还用于获取所述充电模块的工作数据，控制所述充电模块的工作状态以及通过所述数据输出端输出所述充电模块的工作数据。
11.可选地，所述充电模块包括太阳能板。
12.可选地，所述电池单元为锂电池，所述电池模块的供电端经电缆连接所述磁力电缆插头。
13.可选地，所述控制模块还包括：数据获取单元和控制单元；数据获取单元包括数据输入端，所述数据输入端连接所述电池管理模块和消防模块，数据获取单元用于获取所述电池工作参数和环境参数；控制单元与所述数据输出端电连接，所述控制单元连接所述数据获取单元、电池模块、消防模块、通风模块和充电模块，用于分析所述电池工作参数和环境参数，并控制所述电池模块、消防模块、通风模块和充电模块的工作状态。
14.可选地，所述船用集装箱电池系统，还包括：照明模块，所述照明模块设置于所述箱体内，包括至少一组照明灯，所述照明灯设置在箱体的顶部；所述照明模块与所述控制模块电连接，所述控制模块还用于获取所述照明模块的工作数据，控制所述照明模块的工作状态以及通过所述数据输出端输出所述照明模块的工作数据。
15.可选地，所述箱体为20尺标准船用集装箱；所述电池模块的总容量为1.2mwh。
16.可选地，所述多组电池单元容量相同并呈阵列排布；所述通风窗设置在箱体侧壁，呈等间距排布。
17.本实用新型实施例通过设计一种可快速更换的标准船用集装箱电池系统，将多个船用电池单元集合于船用集装箱内，并于箱体内配备消防、通风、控制等辅助模块，并设置有异型磁力电缆插头和盖板孔，实现了船用电池的快速装卸和适配的同时提高了电池系统的安全性，解决了现有的新能源船舶停港充电耗时长的问题，实现新能源船舶充电更加方便、灵活，电池系统更加安全的效果。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例提供的一种可快速更换的标准船用集装箱电池系统的示意图；
19.图2为本实用新型实施例提供的另一种可快速更换的标准船用集装箱电池系统的示意图；
20.图3为本实用新型实施例提供的另一种可快速更换的标准船用集装箱电池系统的示意图；
21.图4为本实用新型实施例提供的另一种可快速更换的标准船用集装箱电池系统的示意图；
22.图5为本实用新型实施例提供的另一种可快速更换的标准船用集装箱电池系统的示意图；
23.图6为本实用新型实施例提供的另一种可快速更换的标准船用集装箱电池系统的俯视图。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处
所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
25.本实用新型实施例提供了一种可快速更换的标准船用集装箱电池系统，图1为本实用新型实施例提供的一种可快速更换的标准船用集装箱电池系统的示意图，参见图1，该船用集装箱电池系统100包括：箱体110、电池模块120、通风模块130、消防模块140、电池管理模块150、控制模块170和磁力电缆插头180，箱体110的侧壁设有至少一个通风窗，箱体110的底部设有盖板孔111，用于容纳船上的集线插座112；电池模块120设置于箱体110内，包括多组电池单元121、充电端122和供电端123；通风模块130包括多台通风装置131，通风装置131镶嵌设置于通风窗；消防模块140设置于箱体110内；电池管理模块150设置于箱体110内，连接电池模块120，用于监控电池模块120的工作参数；控制模块170用于获取通风模块130、消防模块140和电池管理模块150的工作数据，并控制通风模块130、消防模块140和电池模块120的工作状态，控制模块170包括数据输出端171，数据输出端171用于输出工作数据；磁力电缆插头180与供电端123和数据输出端171电连接，磁力电缆插头180中不同功能的插头形状不同，用于对接集线插座112上的不同插孔。
26.其中，箱体110作为船用集装箱电池系统100的外壳，示例性地，箱体110可以是二十尺标准船用集装箱，二十尺标准船用集装箱的内部尺寸为5898mmx2352mmx2393mm，可以将电池单元121集合在箱体110内，放置于大型轮船的甲板上，方便靠岸装卸电池；电池模块120包括多组电池单元121、充电端122和供电端123，示例性地，电池模块120的总容量可以为1.2mwh，电池模块120可以为通风模块130、消防模块140、电池管理模块150和控制模块170供电；供电端123经电缆连接磁力电缆插头180，为船的动力系统供电，示例性地，电池单元121可以是锂电池；通风模块130包括多台镶嵌于通风窗的通风装置131，示例性地，通风装置131可以是排风扇；消防模块140用于采集箱体110内的环境参数，并在火灾发生时进行灭火操作；电池管理模块150，用于采集电池模块120的供电电压、供电电流、内阻、电量等工作参数，监控各电池单元121的状态，防止电池单元121出现过充电和过放电；控制模块170通过获取和分析电池模块120的工作参数、通风模块130的工作状态和消防模块140采集的环境参数，控制电池模块120、消防模块140和通风模块130的工作状态，示例性地，当温度过高时控制通风模块130工作，以加强通风降低温度；控制模块170包括数据输出端171，数据输出端171连接磁力电缆插头180，可以将控制模块170获取到的设备工作参数和环境参数传输至驾驶室内的总监控系统；盖板孔111设置在箱体110底部的任意位置，可以容纳船上的集线插座112，使集线插座112进入箱体110，盖板孔111的形状和集线插座112的截面形状相同，方便放置箱体的过程中进行准确对接；磁力电缆插头180连接供电端123和数据输出端171，为船舶提供电能并将船用集装箱电池系统100中各模块的工作状态等信息传输至驾驶室内的总监控系统；不同的功能的磁力电缆插头180形状不同，可以磁力引导对接集线插座112上不同形状的插孔，示例性地，在船靠港吊装更换电池系统时，箱体110底部的盖板孔111对准船上的集线插座112放置，放置稳后，可以将用于供电的磁力插头和用于输出信息的磁力插头分别插入集线插座112上对应的插孔中，电池系统便可以开始工作。
27.需要说明的是，本实施例以磁力电缆插头180用于供电和输出信息为例，不认为是对本实用新型的限定，在其他实施例中还可以包括磁力电缆插头180用作其它作用。
28.下面以船用集装箱电池系统100处于不同状态为例进行说明。
29.示例性地，当船用集装箱电池系统100的电池模块120处于低电量状态，可以将船停泊码头，把磁力电缆插头180从集线插座112上拔下，利用吊车吊装箱体110将船用集装箱电池系统100整体吊装，并把码头上另一个已经充满电的船用集装箱电池系统100吊装上船，继续为船供电；而卸下的船用集装箱电池系统100可以选择夜间用电低谷时进行充电，节省充电费用。
30.当船用集装箱电池系统100的箱体110内温度过高，消防模块140将采集到的温度数据传输至控制模块170，控制模块170经分析得到温度过高的结论并控制通风装置131开始工作，通过加快通风的方式为箱体110降温，防止火灾发生。
31.当船用集装箱电池系统100的箱体110内发生火灾时，消防模块140将采集到的温度数据和烟雾浓度数据传输至控制模块170，控制模块170经分析得到起火结论，发送起火警报至驾驶室内的总监控系统，同时控制消防模块140进行灭火。
32.由上述分析可知，本实用新型实施例通过设计一种可快速更换的标准船用集装箱电池系统，将多个船用电池单元集合于船用集装箱内，并于箱体内配备消防、通风、控制等辅助模块，并设置有异型磁力电缆插头和盖板孔，实现了船用电池的快速装卸和适配的同时提高了电池系统的安全性，解决了现有的新能源船舶停港充电耗时长的问题，实现新能源船舶充电更加方便、灵活，电池系统更加安全的效果。
33.图2为本实用新型实施例提供的另一种可快速更换的标准船用集装箱电池系统的示意图，参见图2，可选地，消防模块140包括传感器241和灭火装置242，灭火装置242设置于箱体110顶部；传感器241用于监测箱体110内的环境参数，并将环境参数发送给控制模块170；控制模块170用于根据环境参数控制灭火装置242的工作状态。
34.其中，传感器241监测箱体110内的温度、烟雾浓度等环境参数，并将环境参数发送至控制模块170；控制模块170获取并分析传感器241采集的环境参数，控制灭火装置242和通风模块130的工作状态；灭火装置242受控制模块170控制，用于扑灭箱体110内的火源，示例性地，灭火装置242可以为干粉自动灭火装置、泡沫自动灭火装置或者干冰自动灭火装置等。
35.示例性地，在箱体110内温度高于设定温度时，传感器241将包含高于设定值的温度等环境参数发送至控制模块170，控制模块170将箱体110内高温的信息发送至驾驶室内的总监控系统，同时控制通风模块130工作，进行通风降温，防止高温引起火灾。在箱体110内发生火灾时，传感器241将包含高于设定值的温度和烟雾浓度等环境参数发送至控制模块170，控制模块170分析后将箱内发生火灾的警报消息发送至驾驶室内的总监控系统，同时控制灭火装置242进行灭火。本实用新型实施例通过设计一种集装箱式的电池系统，将多个船用电池单元121集合于集装箱内，并于箱体110内配备传感器241和灭火装置242用以探测火灾的发生并进行灭火，实现了船用电池的快速装卸的同时提高了电池系统的安全性，实现新能源船舶充电更加灵活、安全的效果。
36.图3为本实用新型实施例提供的另一种可快速更换的标准船用集装箱电池系统的示意图，参见图3，可选地，传感器241包括：感烟装置342和感温装置341，感烟装置342和感温装置341分别设置于箱体110的底部和顶部。
37.其中，感烟装置342用于探测箱体110内的烟雾浓度，示例性地，感烟装置342可以是光电式烟雾传感器或者离子式烟雾传感器等；感温装置341用于探测箱体110内的温度，
示例性的，感温装置341可以是热电阻传感器或热电偶传感器等。本实用新型实施例通过设计一种集装箱式的电池系统，将多个船用电池单元121集合于集装箱内，并于箱体110内配备感烟装置342和感温装置341用以探测箱体110内的环境参数，实现了船用电池的快速装卸的同时提高了电池系统的安全性，实现新能源船舶充电更加灵活、安全的效果。
38.图4为本实用新型实施例提供的另一种可快速更换的标准船用集装箱电池系统的示意图，参见图4，可选地，船用集装箱电池系统100还包括：充电模块410，充电模块410设置于箱体110外侧，与电池模块120的充电端122连接；充电模块410与控制模块170电连接，控制模块170还用于获取充电模块410的工作数据，控制充电模块410的工作状态以及通过数据输出端171输出充电模块410的工作数据。
39.其中，充电模块410是设置于箱体110外侧的，与电池模块120的充电端122连接，为电池模块120充电的装置，示例性的，充电模块410可以包括太阳能板411；充电模块410受控制模块170控制，并将工作状态信息反馈给控制模块170。
40.示例性地，船舶在晴天于海面航行时，由于海面对阳光的反射作用，船表面接收到的太阳能非常丰富，太阳能板411设置于箱体110的外侧，接收光能转换成电能为箱体110内的电池模块120充电。充电模块410将太阳能板411的工作状态和参数信息传输至控制模块170，控制模块170根据工作状态和参数信息控制充电模块410的工作状态，例如，改变电池板的放置角度或者自动清洁电池板表面。
41.需要说明的是，在上述实施例中，示例性地示出了充电模块410包括太阳能板411，并非对本实用新型的限定。在其他实施例中还可以设置充电模块410包括其他供电设备，示例性地，风能发电设施和潮汐能发电设施等。
42.由上述分析可知，本实用新型实施例通过设计一种集装箱式的电池系统，将多个船用电池单元集合于集装箱内，并于箱体110内配备消防、通风、控制等辅助模块，添加了充电模块410用于充电，实现了船用电池的快速装卸的同时，提高了电池系统的安全性和供电时长，解决了现有的新能源船舶停港充电耗时长的问题，实现新能源船舶充电更加灵活、安全的效果。
43.图5为本实用新型实施例提供的另一种可快速更换的标准船用集装箱电池系统的示意图，参见图5，可选地，控制模块170还包括：数据获取单元571和控制单元573，数据获取单元571包括数据输入端572，数据输入端572连接电池管理模块150和消防模块140，数据获取单元571用于获取电池工作参数和环境参数；控制单元573与数据输出端171电连接，控制单元573连接数据获取单元571、电池模块120、消防模块140、通风模块130和充电模块410，用于分析电池工作参数和环境参数，并控制电池模块120、消防模块140、通风模块130和充电模块410的工作状态。
44.其中，数据获取单元571用于获取电池工作参数、环境参数，示例性地，电池工作参数可以是充电速率，供电电压或者电池单元121的剩余电量等信息；控制单元573根据获取的电池工作参数和环境参数进行分析，并控制电池模块120、消防模块140、通风模块130和充电模块410的工作状态。
45.示例性地，在船用集装箱电池系统100的一种工作状态中，控制模块170的数据获取单元571获取电池管理模块150采集的电池工作参数和消防模块140采集的环境参数，经控制单元573的分析，控制电池模块120、通风模块130和消防模块140中灭火装置242的工作
状态；控制单元573的数据输出端171经电缆连接磁力电缆插头180，将船用集装箱电池系统100中各模块的工作状态信息发送至驾驶室内的总监控系统。
46.由上述分析可知，本实用新型实施例通过设计一种集装箱式的电池系统，将多个船用电池单元集合于集装箱内，采用数据获取单元571和控制单元573获取和分析其他模块采集的信息并控制其他模块工作状态，实现了船用电池的快速装卸的同时，提高了电池系统的安全性和供电时长，解决了现有的新能源船舶停港充电耗时长的问题，实现新能源船舶充电更加灵活、安全、智能的效果。
47.继续参照图5，可选地，船用集装箱电池系统100还包括：照明模块560，照明模块560设置于箱体110内，包括至少一组照明灯，照明灯设置在箱体110的顶部；照明模块560与控制模块170电连接，控制模块170还用于获取照明模块560的工作数据，控制照明模块560的工作状态以及通过数据输出端171输出照明模块560的工作数据。
48.图6为本实用新型实施例提供的另一种可快速更换的标准船用集装箱电池系统的俯视图，参见图6，可选地，箱体110为20尺标准船用集装箱；电池模块120的总容量为1.2mwh。
49.其中，箱体110设置为20尺标准船用集装箱，二十尺标准船用集装箱的内部尺寸为5898mmx2352mmx2393mm，针对箱体110船上可以留出固定的电池系统放置区域；电池模块120的容量设置为1.2mwh，针对电池容量船上配备固定的配套设施，不需要随电池系统的更换而更换。
50.继续参照图6，可选地，多组电池单元121容量相同并呈阵列排布；通风窗设置在箱体110侧壁，呈等间距排布。
51.其中，多组电池单元121容量相同并呈阵列排布可以让检修人员快速定位故障单元并快速更换。
52.本实用新型实施例通过设计一种集装箱式的电池系统，将多个相同容量的船用电池单元集合于固定尺寸的集装箱内，盖板孔和磁力电缆插头的设置可以实现船用电池的更快速装卸和对接，同时提高了电池系统的安全性和供电时长，解决了现有的新能源船舶停港充电耗时长的问题，实现新能源船舶充电更加灵活，电池系统更加安全、标准化的效果。
53.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。