一种可用于换电的船用集装箱动力电池装置的制作方法

1.本实用新型涉及船舶技术领域，尤其涉及一种可用于换电的船用集装箱动力电池装置。


背景技术：

2.随着各个国家对本国环境保护的日益重视，以及新能源技术的快速发展，电动船逐渐受到航运业的关注，一系列与船舶环保和可持续发展战略相关的政策相继发布，我国也加快了内河船舶类型的转型升级，传统的柴油机船开始被电动船所取代。电池技术是电动船的核心技术，动力电池也是电动船的核心部件，目前锂电池是船舶动力电池的首选对象，锂电池在电动船上的布置主要为2种，一种是安装于电动船船体内部与船体密不可分，此时电动船的充电过程需要依靠码头的充电桩完成；另一种则是将大量锂电池安置在一个集装箱内部，组成可拆卸的集装箱动力电池，此时电动船的充电过程则可以通过更换集装箱电池代替；相比之下，集装箱动力电池的换电模式更加受到航运业的青睐，但现有的集装箱电池还存在一些问题导致其尚未大规模投入使用，具体问题如下：
3.1、单电池系统的集装箱动力电池在出现电力故障时，电池管理系统会切断整个集装箱的供电线路，使整个集装箱失电，因此，单电池系统集装箱动力电池系统冗余度较低；
4.2、现有的集装箱动力电池其集装箱内部空间十分拥挤，在集装箱内部需要检修与维护工作时，工作难以开展，检修与维护较为困难。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种可用于换电的船用集装箱动力电池装置，用以在集装箱动力电池发生故障时，域控制柜会切断故障部分所包含的电池簇的供电回路，确保其他电池簇供电不会出现异常，减少事故影响范围。
6.本说明书实施例提供一种可用于换电的船用集装箱动力电池装置，包括：
7.集装箱箱体，所述集装箱箱体内设有第一容置区域、第二容置区域；
8.电池架，设置于所述第一容置区域，所述电池架具备多个容置空间；
9.多个电池模块，固定放置于所述容置空间内，预设数量的所述电池模块与电池管理模块串联构成电池簇，所述第一容置区域设置多个所述电池簇；
10.照明灯，设置于所述集装箱箱体内部；
11.报警器，固定于所述集装箱箱体左侧内壁，所述集装箱箱体左侧外壁设有空调；
12.所述第二容置区域装置防爆风机、防火风闸、域控制柜、辅助电源柜、消防装置、电池舱门；
13.所述电池舱门设置于所述集装箱箱体右侧，并设有多个外部电缆接口于所述集装箱箱体右侧外壁。
14.优选的，所述集装箱箱体由多个可拆卸集装箱箱体板拼接组成，所述可拆卸集装箱箱体板内部设有多层钢板，所述钢板之间填充防火阻燃岩棉。
15.优选的，所述电池架分为多层，每层分为多列，以构成多个所述容置空间。
16.优选的，多个所述电池簇并联连接，与所述域控制柜电性连接，所述域控制器设置于所述第二容置区域左上方。
17.优选的，所述电池簇连接充/放电开关，所述电池簇与所述充/放电开关作为一个整体接入所述集装箱箱体的直流汇流排，并通过所述直流汇流排引出线路与所述外部电缆接口连接。
18.优选的，所述电池簇由电池组、电池管理模块构成，所述电池组由多个电池模块串联构成，所述电池模块由多个电池单体串联构成，所述电池管理模块内部设有控制单元。
19.优选的，所述照明灯设置于所述第二容置区域左侧以及对称设置于所述电池架两侧。
20.优选的，所述防爆风机设置于所述第二容置区域中部，所述防爆风机右侧相邻位置设置所述防火风闸。
21.优选的，所述消防装置设置于所述第二容置区域右下方，所述消防装置左侧装置所述辅助电源柜。
22.优选的，所述消防装置采用洁净气体灭火剂。
23.本实用新型使得船舶充/换电过程简洁、方便，该集装箱动力电池箱体为20尺标准集装箱箱体，靠港换电时只需用常规的集装箱吊运及运输工具即可完成，换电时间短，且集装箱内部安装有多套辅助系统，在集装箱动力电池发生故障时，域控制柜会切断故障部分所包含的电池簇的供电回路，确保其他电池簇供电不会出现异常，避免造成更大的事故。
附图说明
24.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
25.图1为本说明书实施例提供的一种可用于换电的船用集装箱动力电池装置的整体结构图；
26.图2为本说明书实施例提供的一种可用于换电的船用集装箱动力电池系统的结构图。
具体实施方式
27.现在将参考附图更全面地描述本实用新型的示例性实施例。然而，示例性实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为本实用新型仅限于在此阐述的实施例。相反，提供这些示例性实施例能够使得本实用新型更加全面和完整，更加便于将实用新型构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的元件、组件或部分，因而将省略对它们的重复描述。
28.在符合本实用新型的技术构思的前提下，在某个特定的实施例中描述的特征、结构、特性或其他细节不排除可以以合适的方式结合在一个或更多其他的实施例中。
29.在对于具体实施例的描述中，本实用新型描述的特征、结构、特性或其他细节是为了使本领域的技术人员对实施例进行充分理解。但是，并不排除本领域技术人员可以实践本实用新型的技术方案而没有特定特征、结构、特性或其他细节的一个或更多。
30.附图中所示的图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
31.附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
32.参照图1为本说明书实施例提供的一种可用于换电的船用集装箱动力电池装置连接图，包括：
33.集装箱箱体01，所述集装箱箱体01内设有第一容置区域010、第二容置区域011；
34.电池架02，设置于所述第一容置区域010，所述电池架02具备多个容置空间；
35.多个电池模块033，固定放置于所述容置空间内，预设数量的所述电池模块033与电池管理模块032串联构成电池簇03，所述第一容置区域010设置多个所述电池簇03；
36.照明灯11，设置于所述集装箱箱体01内部；
37.报警器13，固定于所述集装箱箱体01左侧内壁，所述集装箱箱体01左侧外壁设有空调12；
38.所述第二容置区域011装置防爆风机04、防火风闸05、域控制柜06、辅助电源柜10、消防装置09、电池舱门08；
39.所述舱门08设置于所述集装箱箱体01右侧，并设有多个外部电缆接口07于所述集装箱箱体01右侧外壁。
40.在本实用新型较佳的实施例中，一种船用集装箱式动力电池装置，其包括集装箱箱体01、电池系统以及其他辅助系统，集装箱箱体01内部空间分为第一容置区域010、第二容置区域011，第一容置区域010用于储存电池系统，包括电池架02、多个电池簇03、照明灯11、报警器13；第二容置区域011放置爆风机04、防火风闸05、域控制柜06、辅助电源柜10、消防装置09；除此以外，集装箱箱体01左侧外壁设有空调12，集装箱箱体01右侧外壁安装有外部电缆接口07、电池舱门08，电池系统冗余性高，单个电池簇发生故障时，域控制柜06立刻切断该电池簇03所在的电路，保证其他电池簇03不会因此受到影响，不会导致整个集装箱动力电池停止电力供应，且集装箱动力电池内部不安装dc/dc转换器，达到了对集装箱动力电池内部空间进行优化的目的。
41.在本实用新型较佳的实施例中，每个集装箱动力电池箱体为标准20尺集装箱箱体，箱体一侧安装有3个外部电缆接口07，每个外部电缆接口07可接收最大电流为250a。当船舶靠近码头进行充/换电服务时，船上工作人员断开与集装箱动力电池装置连接的所有外部电缆，码头则无需准备专用装置，使用通用的集装箱起吊设备及运输工具即可将集装箱动力电池装置进行更换，当集装箱动力电池装置送至充电点时，可选择多路接口同时充电，极大的减少了的单个集装箱动力电池装置充满电的时间，船舶充/换电过程简洁、方便。
42.在本实用新型较佳的实施例中，每个集装箱布置一套空调系统，由2个挂在集装箱箱体01外部的空调12组成，每个空调12不间断供电以确保电池系统所在环境温度无较大变化。
43.进一步地，所述集装箱箱体01由多个可拆卸集装箱箱体板14拼接组成，所述可拆卸集装箱箱体板14内部设有多层钢板，所述钢板之间填充防火阻燃岩棉。
44.在本实用新型较佳的实施例中，每个集装箱箱体01均由多块可拆卸集装箱箱体板14拼接组成，当集装箱内部需要检修与维护时，工作人员只需拆下部分集装箱箱体板14，无需进入集装箱内部即可完成检修与维护工作，每块集装箱箱体板内部14均有两层钢板，钢板中间填充a级防火阻燃岩棉，使集装箱箱体01具有保温功能，同时箱体防火等级达到a60。
45.进一步地，所述电池架02分为多层，每层分为多列，以构成多个所述容置空间。
46.进一步地，多个所述电池簇02并联连接，与所述域控制柜06电性连接，所述域控制器06设置于所述第二容置区域011左上方。
47.进一步地，所述电池簇03由电池组031、电池管理模块032构成，所述电池组031由多个电池模块033串联构成，所述电池模块033由多个电池单体034串联构成，所述电池管理模块032内部设有控制单元。
48.在本实用新型较佳的实施例中，参照图2，每个集装箱动力电池装置布置一套电池系统，电池系统包括2套电池架02，每套电池架02被分为6列，每列容置空间被分为7层，每个电池簇03占据2列容置空间，共包含14个容置空间，每个电池簇03由13个电池模块033和一个电池管理模块032组成，每个电池簇03内部的电池模块033均相同，每个电池模块033成组方式均相同，每个电池模块033采用相同的电池单体034及组成方式，因此电量、电压、充/放电系数均一致。每个电池簇03均设有一个电池管理模块032，电池管理模块032内部为bms(battery management system，电池管理系统)控制单元，用于对每个电池簇03中的所有电池模块进行控制；多个电池簇03并联接入域控制柜06，当任何电池簇03出现故障时，域控制柜06都会切断该电池簇03所在的供电回路，确保其他电池簇03的供电不会出现异常。需要说明的是，电池管理模块032内部不设置dc/dc转换器。
49.进一步地，所述电池簇02连接充/放电开关035，所述电池簇02与所述充/放电开关035作为一个整体接入所述集装箱箱体01的直流汇流排，并通过所述直流汇流排引出线路与所述外部电缆接口07连接，通过上述方式实现电池簇02与外部电缆接口07的连接。
50.进一步地，所述照明灯11设置于所述第二容置区域011左侧以及对称设置于所述电池架02两侧。
51.在本实用新型较佳的实施例中，每个集装箱动力电池布置一套照明系统，由至少7个照明灯11组成，其中6个照明灯11在电池架02两侧对称布置，用于电池架所处空间位置的照明，另外一个照明灯11布置于第二容置区域011内部，为第二容置区域011提供照明。
52.进一步地，所述防爆风机04设置于所述第二容置区域011中部，所述防爆风机04右侧相邻位置设置所述防火风闸05。
53.在本实用新型较佳的实施例中，每个集装箱动力电池布置一套应急排风系统，应急排风系统包括防爆风机04与防火风闸05，当集装箱箱体01内部出现燃烧、明火或电池热失控时，除报警器与消防装置开始工作外，防爆风机04需立刻停止工作，让消防装置09的灭火剂能顺利充满整个集装箱箱体01，等待火灾扑灭后，工作人员再次开启防爆风机04将集装箱箱体01内部因燃烧产生的气体排出箱外。
54.进一步地，所述消防装置09设置于所述第二容置区域011右下方，所述消防装置09左侧装置所述辅助电源柜10。
55.进一步地，所述消防装置09采用洁净气体灭火剂。
56.在本实用新型较佳的实施例中，每个集装箱动力电池布置报警器13与消防装置
09，所述消防装置09使用的灭火剂为fm200，fm200气体灭火剂为一种洁净气体灭火剂，具有灭火速度快、效率高、环保等特点。当集装箱内部出现燃烧、明火或电池热失控时，报警器13发出声光报警，声光报警信号自动引起消防装置09工作，向集装箱箱体释放大量气体灭火剂并迅速充满整个集装箱箱体01内部，达到扑灭明火的效果。
57.每个集装箱动力电池布置一个辅助电源柜10，辅助电源柜10包括1套ups不间断电源、1套30kw dc/ac逆变器与一套微网控制器，该辅助电源柜10将直流电转化为交流电后对集装箱箱体01内部的其他电力设备进行供电。
58.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。