一种具有普适性的家庭储能柜的制作方法

1.本实用新型涉及电能储存技术领域，特别是涉及一种具有普适性的家庭储能柜。


背景技术：

2.家庭储能作为后备电源，可离网独立运行，当电力检修、电力故障、意外停电活市电失压的时候军可以做到不间断供电，保证家庭负载的供电需求。家庭储能柜广泛应用于电力供应不稳定或经常停电的地区，所以在偏远地区或城乡结合部具有广阔的市场空间。同时考虑到其他发展中国家的电力系统广泛存在稳定性差的特点，所以对家庭储能柜的需求十分迫切，在世界范围内具有广泛的市场前景。
3.目前市场上的储能柜大多是定制开发，根据客户电量和负载功率的需求，定制开发设计满足要求的储能系统。定制开发周期长，面对不同区域及需求的客户普适性不强。部分家庭客户可能在设计初期对自身的电量需求不明确，而在实际安装使用后，根据体验往往需适配更多的电量，以满足长时间供电的需求，目前的家庭储能柜针对这方面的需求缺少应对方案，常常需要更改整个家庭储能柜，并重新适配电池系统及相应的保护电路，操作工序繁琐。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种具有普适性的家庭储能柜，使其便于合适增配能量单元而无需更改柜体和保护电路，解决了用电用户负载供电时间短、更改方式繁琐、普适性差的缺点。
5.本实用新型提供的一种具有普适性的家庭储能柜，包括柜体，所述柜体内设有依次电连接的能量单元、控制单元以及交流端与电网或负载相连的双向储能逆变器pcs，所述能量单元为电池模块，所述电池模块由多个电池串联组成，所述能量单元为多个电池模块并联组成。
6.在上述技术方案中，所述每个电池模块还包括对应的电池管理系统从控模块bmu，所述电池管理系统从控模块bmu的电源由电池的正极与负极相连提供，电压、温度信号采集端接单体电池的极耳处。
7.在上述技术方案中，所述控制单元是高压盒，所述高压盒包括总正继电器km、总负继电器ks和电池管理系统主控模块bcu，所述总正继电器km一端与电池模块正极相连，所述总正继电器km 另一端与双向储能逆变器pcs的直流正极相连，所述总负继电器ks 一端与电池模块负极相连，所述总负继电器ks另一端与双向储能逆变器pcs的直流负极相连，所述电池管理系统主控模块bcu的控制端分别与总正继电器km的两端相连，所述电池管理系统主控模块 bcu的信号采集端与总正继电器km的正极相连，以检测回路的总体检测正压，所述电池管理系统主控模块bcu的控制端分别与总负继电器ks的两端相连，所述电池管理系统主控模块bcu的信号采集端分别与总负继电器ks的负极和正极相连，以检测回路的负内总压和负外总压，所述电池管理系统主控模块bcu的控制端通过 rs485或rs232与双向储能
逆变器pcs的信号端相连，所述电池管理系统从控模块bmu的信号端通过can通讯总线与电池管理系统主控模块bcu的控制端相连。
8.在上述技术方案中，所述高压盒还包括预充继电器kj，所述电池管理系统主控模块bcu的控制端分别与预充继电器kj的两端相连，所述预充继电器kj的正极与总正继电器km的正极相连，所述预充继电器kj的负极与总正继电器km的负极相连。
9.在上述技术方案中，所述高压盒还包括预充电阻，所述预充电阻一端与预充继电器kj的负极相连，所述预充电阻另一端与总正继电器km的负极相连。
10.在上述技术方案中，所述高压盒还包括分流器fl，所述分流器 fl的负极与电池模块的负极相连，所述分流器fl的正极与总负继电器ks的负极相连，所述分流器fl的电流检测端和温度检测端分别与电池管理系统主控模块bcu的信号端相连。
11.在上述技术方案中，所述高压盒还包括熔断器fu，所述熔断器 fu一端与总正继电器km相连，所述熔断器fu另一端与电池模块正极相连。
12.在上述技术方案中，还包括并联柜，所述电池模块为多个，所述各个电池模块通过并联柜并联相连。
13.在上述技术方案中，所述柜体内顶部分别设有并联柜和高压盒，所述电池模块位于并联柜下方、并从上到下依次设置，所述双向储能逆变器pcs位于柜体外一端顶部。
14.本实用新型具有普适性的家庭储能柜，具有以下有益效果：1、电池模块标准化配置，直接通过正负极接插件改变并联的数量，实现多种供电方案的组合，安装维护方便；2、针对不同用户的用电需求，直接通过插拔电池模块实现，无需定制开发，缩短开发周期；3、电池模块的保护及控制电路部分在集成高压盒，根据负载设定双向储能逆变器pcs的功率，匹配保护回路中各电器件的选型，无须跟随电池电量的变化而重新定制。
附图说明
15.图1为本实用新型具有普适性的家庭储能柜的电路原理图；
16.图2为本实用新型具有普适性的家庭储能柜的结构空间布置图。
具体实施方式
17.下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本实用新型的限制。
18.参见图1，本实用新型具有普适性的家庭储能柜，包括柜体1，所述柜体1内设有依次电连接的能量单元、控制单元以及交流端与电网或负载相连的双向储能逆变器pcs5，所述能量单元为电池模块 2，所述电池模块2由多个电池串联组成，所述能量单元为多个电池模块2并联组成。
19.所述双向储能逆变器pcs5将电池侧的直流电逆变为交流电并入电网供负载侧使用，同时将市电侧的交流电整流为直流电给电池系统充电。当储能柜系统检测到市电失压时，即可无缝切换供电(切换时间小于100ms)，进行并离网操作，在无市电的条件下利用电池系统给负载供电，保证负载正常运行。
20.所述每个电池模块2还包括对应的电池管理系统从控模块bmu，所述电池管理系统从控模块bmu的电源由电池的正极与负极相连提供，电压、温度信号采集端接单体电池的极
耳处。
21.所述电池模块2包含电芯、铜铝排、端侧板固定结构件、正负极接插件、电池管理系统(bms)从控模块bmu、电压及温度采集线束组成。所述电池模块2标准化装配，所述电池管理系统从控模块 bmu进行电压、温度的采集，实时监测电芯的状态，将电池状态上报给电池管理系统主控模块bcu。电池模块2可通过正负极接插件快速连接，改变储能柜存储电量，这都是直接通过并联不同数量的电池模块2来实现的，易于安装，方便快捷。
22.所述控制单元是高压盒4，所述高压盒4包括总正继电器km、总负继电器ks和电池管理系统主控模块bcu，所述总正继电器km 一端与电池模块2正极相连，所述总正继电器km另一端与双向储能逆变器pcs5的直流正极相连，所述总负继电器ks一端与电池模块 2负极相连，所述总负继电器ks另一端与双向储能逆变器pcs5的直流负极相连，所述电池管理系统主控模块bcu的控制端分别与总正继电器km的两端相连，所述电池管理系统主控模块bcu的信号采集端与总正继电器km的正极相连，以检测回路的总体检测正压，所述电池管理系统主控模块bcu的控制端分别与总负继电器ks的两端相连，所述电池管理系统主控模块bcu的信号采集端分别与总负继电器ks的负极和正极相连，以检测回路的负内总压和负外总压，所述电池管理系统主控模块bcu的控制端通过rs485或rs232与双向储能逆变器pcs5的信号端相连，所述电池管理系统从控模块bmu 的信号端通过can通讯总线与电池管理系统主控模块bcu的控制端相连。
23.所述高压盒4还包括预充继电器kj，所述电池管理系统主控模块bcu的控制端分别与预充继电器kj的两端相连，所述预充继电器kj的正极与总正继电器km的正极相连，所述预充继电器kj的负极与总正继电器km的负极相连。
24.所述高压盒4还包括预充电阻，所述预充电阻一端与预充继电器 kj的负极相连，所述预充电阻另一端与总正继电器km的负极相连。
25.所述高压盒4还包括分流器fl，所述分流器fl的负极与电池模块2的负极相连，所述分流器fl的正极与总负继电器ks的负极相连，所述分流器fl的电流检测端和温度检测端分别与电池管理系统主控模块bcu的信号端相连。
26.所述高压盒4还包括熔断器fu，所述熔断器fu一端与总正继电器km相连，所述熔断器fu另一端与电池模块2正极相连。
27.所述高压盒4包含总正继电器km、总负继电器ks、预充继电器kj、预充电阻、分流器fl、熔断器fu、动力及通讯接插件和电池管理系统主控模块bcu。所述总正继电器km与总负继电器ks 均接收来自电池管理系统主控模块bcu的信号控制，接通或断开整个充放电回路，保证系统正常工作。负载侧有容性负载时，在上电瞬间有大电流产生，电流过大会直接损坏电容或直流接触器等开关器件，故需要适配预充回路，预充继电器kj的作用是保护负载侧电容、保险及总正继电器km，所述预充电阻起到限流的作用，从而保护整个回路。所述分流器fl的作用是整个回路电流采集。所述熔断器fu 对整个回路起过载及短路保护的作用。动力接插件即正负极接插件，与电池模块2的正负极连接，通讯接插件与电池模块2的电池管理系统从控模块bmu通讯部分连接，通过can通讯上报电池信息。电池管理系统主控模块bcu对整个电池模块2完成实时电压、温度、电流的采集及测量、系统管理、系统保护、故障诊断和报警功能，从而保障整个家庭储能柜的安全充放电运行。
28.本实用新型具有普适性的家庭储能柜，还包括并联柜3，所述电池模块2为多个，所
述各个电池模块2通过并联柜3并联相连。
29.所述并联柜3内部为正负极铜排，所述电池模块2为通用化模组，适配动力接插件为一个正极、一个负极，多个电池模块2之间需在柜体1内部通过正负极铜排并联，更改整个储能系统的可选电量。
30.参见图2，所述柜体1内顶部分别设有并联柜3和高压盒4，所述电池模块2位于并联柜3下方、并从上到下依次设置，所述双向储能逆变器pcs5位于柜体1外一端顶部。
31.本实用新型提供一种具有普适性的家庭储能柜，包含柜体1、电池模块2、并联柜3、高压盒4、双向储能逆变器pcs5，柜体1输出接口为交流电，可直接与负载或电网(图中未示出)相连。
32.所述柜体1用于固定电池模块2组、并联柜3、高压盒4及双向储能逆变器pcs5，一体化安装，装配灵活且安装方便。
33.本实用新型具有普适性的家庭储能柜包含柜体1、电池模块2、并联柜3、高压盒4和双向储能逆变器pcs5。所述柜体1内含钢结构的固定支架，用于固定电池模块2、并联柜3、高压盒4以及双向储能逆变器pcs5，各个电池模块2之间并联的动力线及通讯线均固定绑扎在柜体1内，所述柜体1对外接口为通过双向储能逆变器pcs5 将直流电逆变为市电频率的交流电后接交流接口，可直接接负载与并网。
34.所述电池模块2为标准电池模组，内部含电芯和电池管理系统从控模块bmu，所述电池管理系统从控模块bmu完成电池电压、温度的采集，通过can通讯将电池的信息实时上报给电池管理系统主控模块bcu。每个电池模块2的外部结构件含滑轨和锁止结构，可直接固定安装于柜体1内，方便快捷。所述电池模块2数量可调，通过电池模块2的正、负极接插件在并联柜3内部连接铜排实现正、负极的并联，通过并联不同数量的电池模块2，达到储能系统具有不同电量储备的目的。
35.所述双向储能逆变器pcs5带有开关器件及保护部分，所述双向储能逆变器pcs5通过rs485与高压盒4内的电池管理系统主控模块 bcu实现通讯连接，所述双向储能逆变器pcs5的控制开关(图中未示出)进行充放电状态和并离网操作切换。
36.所述高压盒4是与电池模块2配套的保护及控制电路，高压盒4 内含电池管理系统主控模块bcu，与电池管理系统从控模块bmu通讯，完成电池系统电压、温度信息采集。所述高压盒4内部进行电流采集，继电器信号控制，电池系统内、外总电压检测，判断继电器是否粘连的状态，完成故障报警、信息管理及故障保护功能，从而保证整个系统安全运行。同时与双向储能逆变器pcs5通讯，完成充放电指令与并离网操作。当电池系统欠压时，所述电池管理系统主控模块 bcu上报给双向储能逆变器pcs5，所述双向储能逆变器pcs5接收指令后断开负载供电回路，电池系统断开总正继电器km和总负继电器ks，停止放电。当电池系统需要充电时，所述电池管理系统主控模块bcu发送请求充电指令，所述双向储能逆变器pcs5检测市电状态，闭合开关，所述双向储能逆变器pcs5将交流电整流为直流电，高压盒4内闭合总负继电器ks、总正继电器km，主回路接通即可进行充电。电压或soc达到设定的充电截止条件后，所述电池管理系统主控模块bcu上报充电完成，所述双向储能逆变器pcs5交流侧开关断开，继电器断开，充电完成。电力系统故障或线路检修时，所述双向储能逆变器pcs5端检测到市电失压，负载侧开关接通，断开市电开关，电池端先闭合总负继电器ks再闭合预充继电器kj，预充完成后断开预充继电器kj接通总正继电器km，电池系统放电回路接通即为
负载侧正常供电，保障用户电力运行。
37.可选配电池容量的家庭储能柜安装灵活，设计防护等级为ip65，适用场景广泛，易于安装，可满功率放电。当电池充满电后自动断开充电器，离网可满功率输出，瞬态1.5倍过载，采用软启动方式，可带空调、水泵等负载。家庭储能柜含电池管理系统bms(包括电池管理系统主控模块bcu和电池管理系统从控模块bmu)及双向储能逆变器pcs5，有绝缘检测、接地故障检测、孤岛保护等防止触电事故发生，保障安全运行，同时配有通讯模块，可实现电脑和手机端信息查看和监控。
38.该实用新型具有普适性的家庭储能柜，在市电失压以后，可无缝切换保障负载侧设备的正常运行，有如下优势，
39.优点一：电池系统为模块化安装，直接通过钢结构支架固定在储能系统柜体内，直接通过正负极接插件并联不同数量的电池模块，满足用户不同电量的需求；
40.优点二：高压盒4集成了电池系统的保护及控制电路部分，根据市场调查，目前的双向储能逆变器pcs5功率满足大多数用户的负载功率匹配，即可确认保护回路中各电器件的选型，直接满足客户需求，不需要跟随电池电量的变化而重新定制；
41.优点三：所述电池模块2直接并联安装，改变系统电量，适配的保护及控制回路集成在高压盒4，普适性强，电池系统无需定制开发，节约时间周期成本。
42.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
43.本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。