兼容万伏级及以下脉冲放电的模块化储能电池单元的制作方法

1.本实用新型涉及储能电池，具体地，涉及一种兼容万伏级及以下脉冲放电的模块化储能电池单元。尤其是万伏级电压在脉冲放电下的储能电池单元。


背景技术：

2.随着新能源汽车及储能的普及以及对电池的需求范围越来越广，在万伏级电压领域的应用也逐步开展起来。
3.目前直流万伏级储能系统一般直接由大型电力设备经过交直流转换形成高压对负载供电，其机动性和灵活性限制了其应用领域，尤其在军事应用的作战中目标较大容易成为目标靶；另外，当电网系统供电发生异常时则无法对负载进行有限供电；再者，一般脉冲武器或民用领域设备用电功率较大时，直接使用电网供电也会引起电网波动，影响其他设备的正常运行。
4.例如，专利文献cncn204424349u公开了一种储能电池包壳体，包括至少一个电池组安装支架、顶盖、周壳和支撑架，支撑架的一端设置有至少一个凹槽，支撑架的另一端设置有至少一个气流送入装置安装槽，凹槽与气流送入装置安装槽相互连通；电池组安装支架由两个电池组安装支架部件相互配套合并形成，电池组安装支架分层放置于支撑架的凹槽上方，顶盖设置在最上层电池组安装支架的顶部且顶盖的一端与最上层电池组安装支架的顶部之间形成一定夹角的开口，周壳安装固定在电池组安装支架的周边。还提供了一种储能电池包。
5.因此目前亟需开发一种满足万伏级电压下使用的储能电池系统，保证脉冲负载在正常工作下的机动性和便捷性。


技术实现要素：

6.针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种兼容万伏级及以下脉冲放电的模块化储能电池单元。
7.根据本实用新型提供的一种兼容万伏级及以下脉冲放电的模块化储能电池单元，包括外壳、绝缘组件、通讯组件7、bms控制组件12以及一个或多个锂离子电池组件4；
8.所述绝缘组件、锂离子电池组件4、通讯组件7、bms控制组件12设置在所述外壳中；
9.所述锂离子电池组件4电连接bms控制组件12；
10.bms控制组件12电连接通讯组件7；
11.所述绝缘组件形成的腔室包括：第一绝缘腔室a、第二绝缘腔室b、第三绝缘腔室c；其中，所述锂离子电池组件4位于第一绝缘腔室a中，所述通讯组件7位于第二绝缘腔室b中，所述bms控制组件12位于第三绝缘腔室c中。
12.优选地，所述锂离子电池组件4包括电芯组以及电池组绑扎钢带16；
13.所述电芯组包括多个电芯19以及多个跨接铜排20，所述多个电芯19通过跨接铜排20依次连接，所述电芯19的数量比所述跨接铜排20的数量多一个；
14.所述电芯组的顶端与底端均设置有电池组绑扎钢带16。
15.优选地，所述锂离子电池组件4包括电池组绝缘端板17、电池组绝缘侧板18以及第一绝缘板g；
16.所述电芯组的前端、后端均设置有所述电池组绝缘端板17；
17.所述电芯组的左端、右端均设置有电池组绝缘侧板18；
18.所述电芯组的顶端、底端均设置有第一绝缘板g。
19.优选地，所述第二绝缘腔室b包括第一绝缘侧板11以及第一绝缘板g；
20.所述通讯组件7的顶端、底端均设置有第一绝缘板g；
21.所述通讯组件7的左端、右端均设置有第一绝缘侧板11；所述bms控制组件12的后端设置有动力绝缘隔离板15。
22.优选地，所述第三绝缘腔室c包括第一绝缘侧板11、第一绝缘板g、动力绝缘隔离板15以及第一绝缘上盖板3；
23.所述bms控制组件12的顶端、底端分别设置有第一绝缘上盖板3、第一绝缘板g；
24.所述bms控制组件12的左端、右端均设置有第一绝缘侧板11；所述bms控制组件12的后端设置有动力绝缘隔离板15。
25.优选地，所述外壳包括相互连接的电池单元上结构支撑板1、散热前面板6、电池单元下结构支撑板8、侧板结构支撑板10以及散热后面板14。
26.优选地，还包括风扇组件13，所述风扇组件13安装在散热后面板14上。
27.优选地，所述锂离子电池组件4为3p5s的单电池模组；
28.每两个3p5s的单电池模组构成一个3p10s的标准模组d；
29.优选地，所述第二绝缘腔室b、第三绝缘腔室c均位于第一绝缘腔室a内；第二绝缘腔室b、第三绝缘腔室c的间隙之间设置有锂离子电池组件4；或者
30.第一绝缘腔室a、第二绝缘腔室b、第三绝缘腔室c三者中，相邻者之间通过共用的绝缘板件分隔。
31.优选地，所述第一绝缘腔室a包括相互连接的电池单元上结构绝缘板2、电池单元下结构绝缘板、侧板绝缘板9。
32.与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
33.1、本实用新型结构合理，具有机动性和便携性。
34.2、本实用新型采用模块化设计，有助于兼容万伏级及以下多的场景应用。
35.3、本实用新型有助于通过单个锂电池储能单元相对独立，电池带电部分和壳体在20万伏直流测试条件下漏电流小于10μa，即保障了锂电池储能单元在级联后不会发生电压击穿。
附图说明
36.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
37.图1为本实用新型的兼容万伏级及以下脉冲放电的模块化储能电池单元的整体结构透视图；
38.图2为本实用新型的兼容万伏级及以下脉冲放电的模块化储能电池单元的模块化
单元的结构爆炸图；
39.图3为本实用新型的兼容万伏级及以下脉冲放电的模块化储能电池单元的模块化单元的锂离子电池组件爆炸图。
40.图中示出：
[0041][0042]
具体实施方式
[0043]
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
[0044]
本实用新型主要可应用于高压储能领域，但是并不局限于此，也可以是为了达到本实用新型效果的车载高压储能领域。
[0045]
如图1、图2和图3所示，根据本实用新型提供的一种兼容万伏级及以下脉冲放电的模块化储能电池单元，包括外壳、绝缘组件、通讯组件7、bms控制组件12以及一个或多个锂离子电池组件4；所述绝缘组件、锂离子电池组件4、通讯组件7、bms控制组件12设置在所述外壳中；所述锂离子电池组件4电连接bms控制组件12；bms控制组件12电连接通讯组件7；所述绝缘组件形成的腔室包括：第一绝缘腔室a、第二绝缘腔室b、第三绝缘腔室c；其中，所述锂离子电池组件4位于第一绝缘腔室a中，所述通讯组件7位于第二绝缘腔室b中，所述bms控制组件12位于第三绝缘腔室c中。
[0046]
为达到万伏级条件下系统正常运行，锂离子电池组件和外箱体之间采用环氧板及绝缘距离有效隔离；为了适应不同电压等级的负载，所有单元或者大部分单元采用模块化设计，通过模块的多少来适配负载电压等级要求；为了适应车载工况的要求，所有锂离子电池单元通过固定组件固定在结构架上；为了方防止热聚集，在整个模块上安装散热风扇设计。
[0047]
优选地，所述锂离子电池组件4包括电芯组以及电池组绑扎钢带16；
[0048]
所述电芯组包括多个电芯19以及多个跨接铜排20，所述多个电芯19通过跨接铜排20依次连接，所述电芯19的数量比所述跨接铜排20的数量多一个；
[0049]
所述电芯组的顶端与底端均设置有电池组绑扎钢带16。
[0050]
优选地，所述锂离子电池组件4包括电池组绝缘端板17、电池组绝缘侧板18以及第一绝缘板g；所述电芯组的前端、后端均设置有所述电池组绝缘端板17；所述电芯组的左端、右端均设置有电池组绝缘侧板18；所述电芯组的顶端、底端均设置有第一绝缘板g。所述锂离子电池组件4通过电池组绝缘侧板18，把电芯进行有效的固定，满足一定条件下的振动和冲击的要求；
[0051]
所述第二绝缘腔室b包括第一绝缘侧板11以及第一绝缘板g；所述通讯组件7的顶端、底端均设置有第一绝缘板g；所述通讯组件7的左端、右端均设置有第一绝缘侧板11；所述bms控制组件12的后端设置有动力绝缘隔离板15。
[0052]
所述第三绝缘腔室c包括第一绝缘侧板11、第一绝缘板g、动力绝缘隔离板15以及第一绝缘上盖板3；所述第一绝缘上盖板3、第一绝缘侧板11和动力绝缘隔离板15等共同组成对bms控制区的绝缘防护，可有效防止外部高压串入导致bms控制组件12和采集通讯组件7损坏，系统失效；
[0053]
所述bms控制组件12的顶端、底端分别设置有第一绝缘上盖板3、第一绝缘板g；所述bms控制组件12的左端、右端均设置有第一绝缘侧板11；所述bms控制组件12的后端设置有动力绝缘隔离板15。所述散热前面板6、侧板绝缘板9、动力绝缘隔离板15、电池组绝缘端板17、电池组绝缘侧板18等共同构建满足用于万伏级电压下的绝缘要求。所述第一绝缘上盖板3、第一绝缘侧板11和动力绝缘隔离板15等共同组成对bms控制区的绝缘防护，可有效防止外部高压串入导致bms控制组件12和采集通讯组件7损坏，系统失效；所述散热前面板6、侧板绝缘板9、动力绝缘隔离板15、电池组绝缘端板17、电池组绝缘侧板18等共同构建满足用于万伏级电压下的绝缘要求。
[0054]
所述外壳包括相互连接的电池单元上结构支撑板1、散热前面板6、电池单元下结构支撑板8、侧板结构支撑板10以及散热后面板14。所述电池单元上结构支撑板1、电池单元下结构支撑板8、和侧板结构支撑板10等共同构成锂电池单元的外框，起到电池防护和结构
加强的作用；
[0055]
兼容万伏级及以下脉冲放电的模块化储能电池单元还包括风扇组件13，所述风扇组件13安装在散热后面板14上。所述bms控制组件12通过通讯组件7对锂离子电池组件4的电池电压采集和温度的采集，有效判断动作进行安全策略的实施，并通过温度数据控制风扇组件13的开启和关闭；所述风扇组件13通过散热后面板14安装在框架组件侧面，在锂离子电池组件4温度超过设定值时，风扇组件13通过接受bms采集通讯组件7的数据，进行分析和下发控制指令开启或关闭风扇，对整个电池单元进行散热；
[0056]
所述锂离子电池组件4为3p5s的单电池模组；每两个3p5s的单电池模组构成一个3p10s的标准模组d。具体地，所述锂离子电池组件4通过电池组绑扎钢带16、电池组绝缘侧板18和跨接铜排20，把电芯19进行有效的组合，形成一个3p5s的单电池模组，再通过2个3p5s的单电池模组形成一个3p10s的标准模组。
[0057]
所述第二绝缘腔室b、第三绝缘腔室c均位于第一绝缘腔室a内；第二绝缘腔室b、第三绝缘腔室c的间隙之间设置有锂离子电池组件4；或者
[0058]
第一绝缘腔室a、第二绝缘腔室b、第三绝缘腔室c三者中，相邻者之间通过共用的绝缘板件分隔。
[0059]
所述第一绝缘腔室a包括相互连接的电池单元上结构绝缘板2、电池单元下结构绝缘板、侧板绝缘板9。
[0060]
所述锂离子电池组件4通过电池组绝缘侧板18和侧板绝缘板9，把电池进行有效绝缘防护，满足在万伏级条件下耐压要求；所述bms控制组件12通过第一绝缘上盖板3、侧板绝缘板9和第一绝缘侧板11，对控制组件进行防护，有效阻断高压对控制板的损坏；
[0061]
所述对接口前面板5安装在框架的正面，通过bms控制组件12把电池单体电压和温度信息传送给后端ems控制系统，并同时接受ems控制系统的指令信号，通过跨接铜排20与负载进行动力连接并有效传输能量。
[0062]
本实用新型的工作原理如下：
[0063]
兼容万伏级及以下脉冲放电的模块化储能电池单元接口前面板5上具有的总正、总负铜排直接和负载连接，当接收到后端ems控制系统发送的充电或放电指令时，在bms控制组件12内执行相应的指令动作，进行兼容万伏级及以下脉冲放电的模块化储能电池单元充电或对外放电，在充放电过程中当bms控制组件12检测到温度超过40℃后开启风扇组件13给兼容万伏级及以下脉冲放电的模块化储能电池单元进行散热，当温度下降到35℃时，bms控制组件12关闭风扇单元停止散热。在bms控制组件12检测到电池充满或放空状态下反馈信息给后端ems控制系统并主动断开继电器，完成充电或放电过程。
[0064]
本方案提供的模块化储能电池单元能够兼容万伏级及以下脉冲充放电。且本方案采用模块化设计，满足军民两用的万伏级产品需求，实现兼容万伏级及以下脉冲放电的模块化储能电池单元内模块化，除此以外，可将不同数量的兼容万伏级及以下脉冲放电的模块化储能电池单元级联(以串联为主)以满足不同电压等级的负载，实现可换性和快速维修性，尤其可以车载使用，满足机动性和便捷性要求的。
[0065]
在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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技术和简化描述，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技术的限制。
[0066]
以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。