一种储能系统的制作方法

本申请涉及电池领域，尤其涉及一种储能系统。

背景技术：

随着锂离子电池技术发展，锂离子电池在通信电源、数据中心、微网储能、电动车等领域应用越来越广泛。随着工艺与技术的成熟，单体电芯容量逐步增大。目前行业内大容量电芯已经达到300安培小时(ah)左右，但与铅酸相比容量依然较小，因此一般需要多串并应用。当前电动车、储能使用锂电时，通常先将电芯通过串并联连接，组合成标准pack模块，再将标准pack模块装配到储能机柜、机架、电动车底盘等安装空间内，分别连接好功率、采样线束，形成备电系统对外供电。

以通信储能应用为例，锂离子电池经过规格筛选后，通常进行串并联组合成15至16串(磷酸铁锂)的pack模块，pack模块中包含采样线束、功率连接排，绝缘片，固定支架等零部件；再将电池管理系统(batterymanagementsystem，bms)控制板与pack模块组合成一体的48伏(v)电池产品，在实际应用中，将48v电池产品在安装到机柜中，将通信线、功率线连接好。

在此方案中，电芯需要组装成pack，然后配合bms组装成电池模组，需要配置大量的防护、固定装置，从而提升成本和生产周期。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种储能系统，用于简化锂电pack生产，且提升锂电安装效率、降低成本，提升系统可靠性。

第一方面，本申请实施例提供一种储能系统，具体包括：电芯、插框、背板和电池管理系统(batterymanagementsystem，bms)；其中，该插框中预留了多个电芯槽位，以便该电芯可以通过该电芯槽位与该背板相连；而该背板安装在该插框中，且该背板上与该电芯槽位相对应的位置预留第一功率端子，该电芯的第二功率端子通过该电芯槽位与该第一功率端子形成插拔功率端子；而该背板上集成功率电路、采样电路和均衡电路，在该第二功率端子与该第一功率端子插拔对接之后，该功率电路、该采样电路和该均衡电路连通；而该bms与该背板相连，用于管理该储能系统。

本实施例中，该储能系统的插框中预留的电芯槽位可以根据具体应用场景来确定，比如，若该储能系统的应用场景要求该储能系统以48v的电压输出，则该插框可以设计为预留18个电芯槽位或者更多电芯槽位。该bms还可以与上位机进行通信。该电芯放电产生的电流通过功率回路，与正负极母排连接；而采样回路和均衡回路采集每一节电芯的电压等参数，支持对每一节电芯放电，不与正负极母排连接。

本申请实施例提供的技术方案中，该电芯不再需要组装成pack然后再固定安装，而是直接与背板形成可插拔功率端子，从而实现电芯的可插拔安装，这样可以有效的简化锂电pack生产，且提升锂电安装效率、降低成本。

可选的，在该储能系统中，该背板上集成的功率电路中可以增加旁路开关(这里可以将该功率电路称为电芯支路)，然后在该电芯通过该插框上的预留电芯槽位与该背板实现连接(即该第二功率端子与该第一功率端子实现对接时)，该旁路开关断开(避免短路)，该电芯支路开关闭合，实现该电芯与功率电路、采样电路和均衡电路的连通；在该电芯未与背板相连(即该第二功率端子与该第一功率端子未实现对接时)或者该电芯出现故障时，该电芯支路开关断开，该旁路开关闭合(实现电路导通，防止断路)。这样可以实现在某一个电芯出现故障时，系统自动旁路故障电芯，并通过bms升压输出对应的功率，系统可以正常工作，维护人员直接更换出现故障的电芯，而不需要断电将整个电芯组合都进行更换，从而实现系统高可靠供电，并且降低维护成本。

可选的，该bms管理该储能系统可以采用如下具体方式：在该储能系统的输出电压低于预设负载值时，该bms增加该储能系统的输出电压至该预设负载值(即该bms对该储能系统进行升压)；在该储能系统的输出电压高于该预设负载值时，该bms降低该储能系统的输出电压至该预设负载值(即该bms对该储能系统进行降压)；在该储能系统的输出电压符合该预设负载值时，该bms采用直通模式支持负载。这样可以保证该储能系统在应用过程中保证输出电压一致，从而增加该储能系统的可靠性。

可选的，为了使得该电芯可以与该背板实现热插拔对接功能，该电芯的第二功率端子可以设计为焊接在电芯盖板上的插拔端子公头，而该背板的第一功率端子设计为焊接在背板上的插拔端子母头；或者，该电芯的第二功率端子可以设计为焊接在电芯极柱上的插拔端子公头，而该背板的第一功率端子设计为焊接在该背板上的插拔端子母头；或者，该电芯的第二功率端子可以设计为焊接在电芯盖板上的插拔端子母头，而该背板的第一功率端子设计为焊接在背板上的插拔端子公头；或者，该电芯的第二功率端子可以设计为焊接在电芯极柱上的插拔端子母头，而该背板的第一功率端子设计为焊接在该背板上的插拔端子公头。具体情况此处不做限定。

可选的，该bms与该背板之间的连接也可以使用热插拔。这样可以方便维护该bms。

可选的，该电芯可以是组合成的电池模块，也可以是单支的电芯，只要可以支持上述储能系统中的热插拔功能即可。

附图说明

图1为电池模组的组装示意图；

图2为本申请实施例中储能系统的一个实施例示意图；

图3为本申请实施例中背板集成电路的一个示意图；

图4为本申请实施例中旁路开关与电芯支路的一个示意图；

图5为本申请实施例中电芯盖板的一个示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种储能系统，用于提升储能系统备电可靠性、安装配置灵活性，并且简化锂电pack生产，提升锂电安装效率、降低成本。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

随着锂离子电池技术发展，锂离子电池在通信电源、数据中心、微网储能、电动车等领域应用越来越广泛。随着工艺与技术的成熟，单体电芯容量逐步增大。目前行业内大容量电芯已经达到300安培小时(ah)左右，但与铅酸相比容量依然较小，因此一般需要多串并应用。如图1所示，目前的锂电池通常先将电芯通过串并联连接，组合成标准pack模块；再将标准pack模块装配到储能机柜、机架、电动车底盘等安装空间内，分别连接好功率、采样线束，形成备电系统对外供电。以通信储能应用为例，锂离子电池经过规格筛选后，通常进行串并联组合成15至16串的pack模块，pack模块中包含采样线束、功率连接排，绝缘片，固定支架等零部件；再将电池管理系统(batterymanagementsystem，bms)控制板与pack模块组合成一体的48v电池产品，在实际应用中，将48v电池产品在安装到机柜中，将通信线、功率线连接好。在此方案中，电芯需要组装成pack，然后配合bms组装成电池模组，然后配合bms组装成电池模组，需要配置大量的防护、固定装置，从而提升成本和生产周期。

本申请实施例提供如下储能系统，具体包括：电芯、插框、背板和电池管理系统(batterymanagementsystem，bms；其中，该插框中预留了多个电芯槽位，以便该电芯可以通过该电芯槽位与该背板相连；而该背板安装在该插框中，且该背板上与该电芯槽位相对应的位置预留第一功率端子，该电芯的第二功率端子通过该电芯槽位与该第一功率端子形成插拔功率端子；而该背板上集成功率电路、采样电路和均衡电路，在该第二功率端子与该第一功率端子插拔对接之后，该功率电路、该采样电路和该均衡电路连通；而该bms与该背板相连，用于管理该储能系统。

具体请参阅图2所示，该储能系统200具体包括：电芯201、插框202、背板203以及bms204；其中，该插框202上预留多个电芯槽位2021，以使得该电芯201可以通过该电芯槽位2021与该背板203相连；该背板203安装在该插框202内，该背板203上与该预设的电芯槽位2021相对应的位置为预留的第一功率端子2031；该电芯201的第二功率端子2011与该第一功率端子2031形成插拔功率端子；该背板203上还集成功率电路、采样电路和均衡电路，在该第二功率端子2011与该第一功率端子2031形成插拔对接时，该功率电路、采样电路和均衡电路接通，形成供电回路；而该bms204与该背板203相连，并管理该储能系统200。

可以理解的是，该背板203中集成的通电电路、采样电路和均衡电路的的一种示例方式可以如图3所示，电芯201通过功率电路串联，并连接到总正极母排和总负极母排；而采样电路和均衡电路分别与每一个电芯201连通，采集该电芯201的电压等参数发送到电池管理系统bms的采样芯片电路中，以使得该bms可以管理由电芯201组成的储能系统。该bms204管理该储能系统可以采用如下具体方式：在该储能系统200的输出电压低于预设负载值时，该bms204增加该储能系统200的输出电压至该预设负载值(即该bms204对该储能系统200进行升压)；在该储能系统的输出电压高于该预设负载值时，该bm204s降低该储能系统200的输出电压至该预设负载值(即该bms204对该储能系统进行降压)；在该储能系统200的输出电压符合该预设负载值时，该bms204采用直通模式支持负载。这样可以保证该储能系统200在应用过程中保证输出电压一致，从而增加该储能系统200的可靠性。可以理解的是，该bms204也该背板之间也可以形成热插拔连接，这样可以方便维护该bms。

可以理解的是，该背板201集成的功率电路中对每一个电芯都增加一个旁路开关(这里可以将该功率电路称为电芯支路)，然后在该电芯201通过该插框202上的预留电芯槽位2021与该背板203实现连接(即该第二功率端子2011与该第一功率端子2031实现对接时)，该旁路开关断开(避免短路)，该电芯支路开关闭合，实现该电芯与功率电路、采样电路和均衡电路的连通；在该电芯201未与背板203相连(即该第二功率端子2011与该第一功率端子2031未实现对接时)或者该电芯201出现故障时，该电芯支路开关断开，该旁路开关闭合(实现电路导通，防止断路)。这样可以实现在某一个电芯出现故障时，系统自动旁路故障电芯，并通过bms升压输出对应的功率，系统可以正常工作，维护人员直接更换出现故障的电芯，而不需要断电将整个电芯组合都进行更换，从而实现系统高可靠供电，并且降低维护成本。其具体电路的一种示例可以如图4所示。其中，图4中开关k1是为电芯1配置的旁路开关，开关k2是为电芯2配置的旁路开关，开关k3是为电芯1配置的电芯支路开关，开关k4是为电芯2配置的电芯支路开关。在该电芯1和该电芯2均正常工作(即该电芯1和该电芯2均插入电芯槽位，且正常供电)时，开关k1和开关k2断开，开关k3和开关k4闭合；假设电芯1出现故障或者电芯1的电芯支路出现短路等故障，而电芯2正常工作时，则该开关k1闭合，开关k3断开，开关k2断开，开关k4闭合；假设电芯2出现故障或者电芯2的电芯支路出现短路等故障，而电芯1正常工作时，则该开关k2闭合，开关k4断开，开关k1断开，开关k3闭合。

在图2所示的储能系统中，为了使得该电芯201可以与该背板203实现热插拔对接功能，该电芯201的第二功率端子2011可以设计为焊接在电芯201盖板2012上的插拔端子公头，而该背板203的第一功率端子2031设计为焊接在背板203上的插拔端子母头；或者，该电芯201的第二功率端子2011可以设计为焊接在电芯极柱上的插拔端子公头，而该背板203的第一功率端子2031设计为焊接在该背板203上的插拔端子母头；或者，该电芯201的第二功率端子2011可以设计为焊接在电芯盖板上的插拔端子母头，而该背板203的第一功率端子2031设计为焊接在背板203上的插拔端子公头；或者，该电芯201的第二功率端子2011可以设计为焊接在电芯极柱上的插拔端子母头，而该背板203的第一功率端子2031设计为焊接在该背板203上的插拔端子公头。其中，该电芯201的盖板2012可以如图5所示，该盖板2012包括正极极柱2012a和负极极柱2012b，以及防爆阀门2012c。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。