一种模块化的磷酸铁锂储能电源管理系统的制作方法

本实用新型涉及电源管理系统设计领域，具体涉及一种模块化的磷酸铁锂储能电源管理系统。

背景技术：

能源日益匮乏迫使人类寻求更加清洁、环保、高效的能源，锂离子电池以其高效、环保、可重复使用等特点受到青睐，与其相关的锂离子电池产品被广泛地应用于各行各业。UPS成套系统主要应用于地铁和轨道交通综合电源整合系统领域，承担着向车站用关键机电设备、调控系统提供不间断电源的任务。交直流屏电源系统适用于轨道交通、隧道、发电厂、变电站以及商住高楼等需要消防设施、应急照明、事故照明场所。磷酸铁锂电池组产品主要适用于UPS电源系统、直流屏电源系统、大规模储能系统、光伏储能系统、家庭储能系统等领域。磷酸铁锂储能电源管理系统BMS是磷酸铁锂电池组产品正常工作的大脑,具有浮充保护、均衡管理、欠压保护、短路保护、过流保护、通信丢失保护以及远程监控等功能。优化后的磷酸铁锂储能电源管理系统外观更加美观、实用，便于售后人员安装、调试，很大程度上降低生产成本、优化工艺。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种模块化的磷酸铁锂储能电源管理系统，以改善已有磷酸铁锂储能电源管理系统(BMS)生产成本高、工艺复杂，售后人员安装、调试不便的问题。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种模块化的磷酸铁锂储能电源管理系统，其包括：机箱壳体及设置在所述机箱壳体内的元器件；所述机箱壳体包括：呈L形的机箱底座、安装在所述机箱底座的底面上的元器件安装支架、安装在所述机箱底座上并与其配合形成U形结构的机箱面板及呈U形的机箱上盖；所述机箱上盖分别与所述机箱底座和机箱面板连接，并形成长方体结构。

上述的模块化的磷酸铁锂储能电源管理系统，其中，所述机箱底座、元器件安装支架、机箱面板和机箱上盖为钣金折弯成型结构。

上述的模块化的磷酸铁锂储能电源管理系统，其中，所述机箱底座、元器件安装支架、机箱面板和机箱上盖表面需进行表面喷塑处理。

上述的模块化的磷酸铁锂储能电源管理系统，其中，所述机箱壳体通过压铆螺母和锥形孔组装。

上述的模块化的磷酸铁锂储能电源管理系统，其中，所述元器件安装支架上设置有桥式整流模块安装螺孔、继电器安装螺孔、电流传感器安装螺孔、AC/DC电源模块安装螺孔及电池管理单元(BMU)板安装螺孔。

上述的模块化的磷酸铁锂储能电源管理系统，其中，所述机箱底座的侧壁上设置有接线端子安装孔、主网接口安装孔、电源插座安装孔、诊断接口安装孔及通信转接板安装孔。

上述的模块化的磷酸铁锂储能电源管理系统，其中，所述机箱面板上安装有把手。

上述的模块化的磷酸铁锂储能电源管理系统，其中，所述元器件包括：设置在元器件安装支架上的桥式整流模块、继电器、电流传感器、AC/DC电源模块、BMU板及线束盒；设置在机箱底座的侧壁上的接线端子、主网接口、电源插座、诊断接口及通信转接板；用于引入电流的电池端正极接入铜排，及，用于输出电流的输出端正极引出铜排；所述电源插座与所述AC/DC电源模块通过线束连接；所述BMU板分别与所述AC/DC电源模块、电流传感器、继电器、通信转接板、主网接口及诊断接口通过线束连接；所述线束布置于所述线束盒内；所述电池端正极接入铜排与所述接线端子连接后穿过所述电流传感器，再依次与所述继电器和桥式整流模块连接；所述输出端正极引出铜排依次与所述桥式整流模块、继电器及接线端子连接。

上述的模块化的磷酸铁锂储能电源管理系统，其中，所述线束盒呈T形；所述桥式整流模块、继电器及电流传感器设置在所述线束盒的一侧；所述AC/DC电源模块及BMU板设置在所述线束盒的另一侧。

上述的模块化的磷酸铁锂储能电源管理系统，其中，所述桥式整流模块、继电器、电流传感器和接线端子在所述机箱壳体内沿一方向依次排列。

相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

现有的磷酸铁锂储能电源管理系统结构复杂,不便售后人员安装、调试、后期维护，且工艺复杂、生产成本高。本实用新型所提供的模块化的磷酸铁锂储能电源管理系统采用插拔式的方式安装在机柜中，结构简单、外观美观，便于售后人员安装、调试、后期维护，且工艺简单、生产成本低。

附图说明

图1为现有的磷酸铁锂储能电源管理系统壳体上盖的结构示意图；

图2为现有的磷酸铁锂储能电源管理系统壳体底座的结构示意图；

图3为本实用新型机箱底座、元器件安装支架及机箱面板的组合结构示意图；

图4为本实用新型机箱上盖的结构示意图；

图5为本实用新型机箱底座的结构示意图；

图6为本实用新型机箱底座的侧壁的结构示意图；

图7为本实用新型机箱底座的底面的结构示意图；

图8为本实用新型元器件安装支架的结构示意图；

图9为本实用新型元器件安装支架上的安装螺孔布置示意图；

图10为本实用新型机箱面板的机构示意图；

图11为本实用新型输出端正极引出铜排的结构示意图；

图12为本实用新型输出端正极引出铜排的俯视图；

图13为本实用新型电池端正极接入铜排的结构示意图；

图14为本实用新型电池端正极接入铜排的俯视图；

图15为现有的磷酸铁锂储能电源管理系统内线束布置示意图；

图16为本实用新型磷酸铁锂储能电源管理系统内线束布置示意图；

图17为本实用新型磷酸铁锂储能电源管理系统线束连接示意图；

图18为本实用新型铜排及相连电子元器件连接示意图；

图19为本实用新型磷酸铁锂储能电源管理系统内部结构示意图；

图20为现有的磷酸铁锂电池组产品的结构示意图；

图21为模块化的磷酸铁锂电池组产品的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施例对本实用新型作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本实用新型，并不是对本实用新型保护范围的限制。

本实用型解决技术问题所采用的技术方案是：磷酸铁锂储能电源管理系统1主要包括机箱壳体及设置在所述机箱壳体内的元器件。

所述元器件包括：设置在元器件安装支架3上的桥式整流模块17、继电器18、电流传感器19、AC/DC电源模块20、BMU板21及线束盒23；设置在机箱底座2的侧壁上的接线端子24、主网接口25、电源插座26、诊断接口27及通信转接板28；用于引入电流的电池端正极接入铜排29，及，用于输出电流的输出端正极引出铜排30；

1.机箱壳体

机箱壳体可以选择4U尺寸，主要包括机箱底座2、元器件安装支架3、机箱面板4、机箱上盖5。四个零件采用钣金折弯的方法加工而成，加工工艺简单、生产效率高、生产成本低。现有技术采用注塑的方法生产壳体，工艺复杂、成本高，开模的模具需要几万甚至更高，给生产带来不便，经过优化后的壳体很好地解决上述问题。

如图1和图2所示，现有的磷酸铁锂储能电源管理系统1壳体结构复杂，生产成本高，不便于后序产品的安装，给售后人员的调试带来不便。

如图3和图4所示，模块化的壳体主要由钣金折弯等工序加工而成，与优化前壳体的加工相比，工序简单、生产成本低、生产效率高，提高了产品的竞争力。优化后的壳体可以安装在机柜中配合现有的综合UPS系统、交直流屏系统、磷酸铁锂电池组产品使用。

下面具体介绍机箱壳体的各部分结构：

1.1机箱底座2

如图5、图6和图7所示，经过分析，设计出的机箱底座2需满足承重、强度等相关指标要求。机箱底座2呈L形状结构，由钣金折弯等加工工序完成，表面经过喷塑处理，提高底座耐腐蚀、耐磨性，满足磷酸铁锂电池组产品工作环境要求。

机箱底座2的侧壁上设置有接线端子安装孔11、主网接口安装孔12、电源插座安装孔13、诊断接口安装孔14及通信转接板安装孔15。

1.2元器件安装支架3

如图8所示，经过分析，设计出的元器件安装支架3需满足承重、强度等相关指标要求。元器件安装支架3安装在所述机箱底座2的底面上，由钣金折弯等加工工序完成，表面经过喷塑处理，提高底座耐腐蚀、耐磨性，满足磷酸铁锂电池组产品工作环境要求。综合考虑安装元器件方便、内部元器件排布美观、优化铜排设计等因素，设计出此种元器件安装支架3。

如图9所示，元器件安装支架3上设置有桥式整流模块安装螺孔6、继电器安装螺孔7、电流传感器安装螺孔8、AC/DC电源模块安装螺孔9及BMU板安装螺孔10。

1.3机箱面板4

如图10所示，面板由钣金折弯等加工工序完成，表面经过喷塑处理，提高底座耐腐蚀、耐磨性，满足磷酸铁锂电池组产品工作环境要求。面板上面的压铆螺母31便于安装把手16，锥形孔32便于面板与壳体安装。

1.4机箱上盖5

如图4所示，机箱上盖5呈U形结构，由钣金折弯等加工工序完成，表面经过喷塑处理，提高底座耐腐蚀、耐磨性，满足磷酸铁锂电池组产品工作环境要求。所述机箱上盖5分别与所述机箱底座2和机箱面板4连接，并形成长方体结构。机箱上盖5的压铆螺母31、锥形孔32便于上盖与壳体安装，保证安装的准确度、稳固性。

2.铜排

本实用新型采用两种铜排，分别是输出端正极引出铜排30(如图11和图12所示，下文以P+铜排简称)和电池端正极接入铜排29(如图13和图14所示，下文以B+铜排简称)。B+铜排用于引入电流，P+铜排用于输出电流。

所述电池端正极接入铜排29与所述接线端子24连接后穿过所述电流传感器19，再依次与所述继电器18和桥式整流模块17连接；所述输出端正极引出铜排30依次与所述桥式整流模块17、继电器18及接线端子24连接。

以放电模式为例，B+铜排连接贯通式接线端子24的B+端，便于电池模块正极与贯通式接线端子24的B+连接，电流由B+铜排流入，依次流经电流传感器19、继电器18、桥式整流模块17，由P+铜排流出。P+铜排根据实际需求连接贯通式接线端子24的P+，便于贯通式接线端子24的P+端与充电机连接。通过此回路实现放电过程。

2.1P+铜排

为满足元器件安装方便、元器件排布美观的要求，经过分析，设计出如图11和图12所示的铜排结构。P+铜排的第一圆孔33便于安装桥式整流模块17“K1、A2”，第一腰型孔34便于连接贯通式接线端子24的P+端，第二腰型孔35便于安装继电器18的“A2-”,降低安装误差地影响。铜排采用电镀镍处理，提高铜排耐磨、耐腐蚀性，同时也使铜排外观更加美观。

2.2B+铜排

为满足元器件安装方便、元器件排布美观的要求，经过分析，设计出如图13和图14所示的铜排结构。B+铜排的第二圆孔36便于安装桥式整流模块17“A1K2”；第三腰型孔37用于安装贯通式接线端子24的B+极，降低安装误差地影响；第四腰型孔38用于安装继电器18“A1+”，降低安装误差地影响。铜排采用电镀镍处理，提高铜排耐磨、耐腐蚀性，同时也使铜排更加美观。

3.线束

根据机箱壳体、元器件安装位置，设计线束22，模块化前的线束22、模块化后的线束22分别如图15和图16所示。

如图15所示，磷酸铁锂储能电源管理系统1模块化前的线束22复杂，不便安装，成本较高，且外观不美观。

如图16所示，磷酸铁锂储能电源管理系统1模块化后的线束22加工简单，便于安装、成本低、外观美观，适合大规模生产。

磷酸铁锂储能电源管理系统1的线束22连接图如图17所示。

本实用新型专利中，BMU板21J1、J2、J3功能如下：J1:充放电干接点的控制；J2:BMU板21供电控制、LECU供电控制；J3:CAN通信、485通信的控制。

所述电源插座26与所述AC/DC电源模块20通过线束22连接；所述BMU板21分别与所述AC/DC电源模块20、电流传感器19、继电器18、通信转接板28、主网接口25及诊断接口27通过线束22连接；所述线束22布置于所述线束盒23内；所述线束盒23呈T形；所述桥式整流模块17、继电器18及电流传感器19设置在所述线束盒23的一侧；所述AC/DC电源模块20及BMU板21设置在所述线束盒23的另一侧；所述桥式整流模块17、继电器18、电流传感器19和接线端子24在所述机箱壳体内沿一方向依次排列。

磷酸铁锂储能电源管理系统1BMU板21引脚和DB9引脚的对应关系如表1所示：

表1.BMU板引脚和DB9引脚对应关系

4.磷酸铁锂储能电源管理系统1现有的与本实用新型模块化的内部结构图如图18和图19所示。

模块化的磷酸铁锂储能电源管理系统1广泛地应用于磷酸铁锂电池组产品，抽拉式的结构便于安装在机柜中。优化工艺、降低成本的同时，方便售后人员安装、调试，提高了产品竞争力。

5.应用在磷酸铁锂电池组产品的磷酸铁锂储能电源管理系统1现有的与本实用新型模块化后的结构图如图20和图21所示。

现有的磷酸铁锂储能电源管理系统结构复杂,不便售后人员安装、调试、后期维护，且工艺复杂、生产成本高。本实用新型所提供的模块化的磷酸铁锂储能电源管理系统采用插拔式的方式安装在机柜中，结构简单、外观美观，便于售后人员安装、调试、后期维护，且工艺简单、生产成本低。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。