模块化标准电池箱的制作方法

本实用新型涉及电池储能设备领域，特别涉及一种模块化标准电池箱。

背景技术：

动力电池作为移动设备的一种新的能源来源，为可移动设备提供了重要的保障。随着环保的要求，对电池的需求越来越大。而移动设备如各种电动车辆其所需要的能量较大，通常需要较大容量的电池提供电能。而一些专用车辆，电能除了需要满足车辆行走所需要能量以外，还要能满足专用设备所需要的能量。例如，在机场中使用的散装货物装载机，专用装置用于航空器装卸行李、包裹等散件货物，如果其为电动式，专用设备电的来源可以是传统铅酸动力电池、也可以是新能源锂离子动力电池。因此，在设计电池供能的专用车辆时，需要考虑车辆的行驶所需要的能量场内车辆的行驶距离，以及允许充电的时间间隔，也需要考虑专用装置进行作业时其所需要的能量；同时需要考虑不同专用设备间动力电池通用性。据此，专用车辆的电池系统的能量要求各有不同，现有的铅酸动力电池一般难以满足专用车辆的电池通用性需求。

在机场使用的动力电池，需要满足一些特别的安全性要求，比如，防火性能要求。

在机场使用的专用设备多样，动力电池标准化模块化，能简化用户对动力电池的安全管理，模块化使用和阶梯化使用需求。

现有技术存在如下技术问题，如何在利用现有技术的普通电池的基础上，能够快速设计并组合出符合电池安全管理、动力管理、特殊要求的动力电池，并且能够适用于多个不同的动力系统总成的情形，比如标准电池箱并联使用以满足不同容量的低压系统的轻型专用车辆需求；串联使用以满足大功率的高压系统重型设备使用需求。

技术实现要素：

为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种模块化标准电池箱，其目的在于能够满足电量不同和多动力系统组合的需求，能够充分利用原电池的安全等充放电管理模块，能够节约生产时间，并且能够满足消防等安全需求。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种模块化标准电池箱，包括：

电池模组，所述电池模组包含电芯单元；

电池模组连接母线，所述电池模组连接母线连接所述电池模组；

电池模组控制线束，所述电池模组控制线束包含内部信号采集接线、控制执行接线和外部信号接线；

内部检测装置，所述内部检测装置用以检测所述模块化标准电池箱的内部参数；

控制执行装置，所述控制执行装置用以执行相关控制信号以调整所述内部参数；

电池信息采集模块，所述电池信息采集模块包括内部信号接口、电池箱外部输出接口，所述电池信息采集模块连接所述电池模组；

所述内部检测装置通过内部信号采集接线连接内部信号接口，所述控制执行接线连接所述控制执行装置；所述外部信号接线连接所述电池箱外部输出接口。

优选地，所述电芯单元数量至少为二；

所述电池模组还包含电池模组结构组件，所述电池模组结构组件包含电池模组侧板、电池模组端部封板、电池模组端部绝缘板、电池模组顶部绝缘板、电池模组中部绝缘隔板；

所述电池模组还包含电芯连接线路，所述电芯连接线路包含电芯单元采集线束、电芯串联母线、电芯末端连接母线；

各个所述电芯单元通过所述电池模组中部绝缘隔板相互分隔地位于所述电池模组结构组件内部；各个所述电芯单元通过所述电芯串联母线串联连接，在第一个电芯单元的第一接线端和最后一个电芯单元的第二接线端连接所述电芯末端连接母线。

优选地，所述电芯单元采集线束连接电芯电压传感器和电芯温度传感器；

所述控制执行装置包含电池箱加热组件，所述电池箱加热组件包含电池加热垫和电池加热温控开关继电器组件；

所述电芯单元采集线束连接所述内部信号接口，所述电池加热温控开关继电器组件连接所述信息采集模块。

优选地，所述模块化标准电池箱还包括电池箱外部接口，所述电池箱外部接口包括电池箱正极接口、电池箱负极接口、电池箱控制接口；

所述电池模组数量至少为二，各个电池模组通过电池模组连接母线串联连接后首末端中的正极端连接所述电池箱正极接口，负极端连接所述电池箱负极接口；

所述电池箱控制接口连接所述电池模组控制线束、电池箱正极接口、电池箱负极接口。

优选地，所述模块化标准电池箱还包含电池箱外部接口和灭火装置安装接口，所述电池箱外部接口包括电池箱灭火外部接口、电池箱控制接口，所述灭火装置安装接口用以连接灭火剂源；

所述内部检测装置包含电池火灾检测装置，所述电池火灾检测装置包含微火花紫外传感器、和/或烟雾传感器；

所述控制执行装置包含灭火触发装置和灭火剂输出连接管，所述灭火剂源连接所述灭火触发装置和所述灭火剂输出连接管；

所述电池模组控制线束包含灭火系统控制线束，所述灭火触发装置通过所述灭火系统控制线束连接所述电池箱控制接口；

所述电池箱灭火外部接口连接所述灭火触发装置连接，并连接所述电池信息采集模块。

优选地，所述模块化标准电池箱还包括：

电池箱外部接口，所述电池箱外部接口包含电池箱快修维护装置和电池箱安全卸载阀、电池箱控制接口；

电池箱箱体，所述电池箱箱体上可拆卸的连接有电池箱顶盖和电池箱电气检修门；

所述内部检测装置包含电池电流传感器；

所述执行控制装置包含电池控制继电器；

所述电池箱快修维护装置内设有电池快修保险装置；

所述电池箱快修维护装置设置于所述电池箱箱体上，所述电池快修保险装置、所述电池控制继电器串联所述电池模组连接母线。

优选地，所述模块化标准电池箱，还包括：电池箱箱体，所述电池箱箱体上设有电池箱吊装装置和电池箱叠装装置；

所述电池箱吊装装置为吊孔、或吊环；所述电池箱叠装装置为安装孔及安装螺栓螺母连接。

所述内部检测装置包含电池电流传感器；

所述执行控制装置包含电池控制继电器；

所述电池箱快修维护装置内设有电池快修保险装置；

所述电池箱快修维护装置设置于所述电池箱箱体上，所述电池快修保险装置、所述电池控制继电器串联所述电池模组连接母线。

本实用新型还提供了一种模块化标准电池箱，包括：

标准电池箱；

并联电源分配单元，所述并联电源分配单元包含电池接线端和外部接线端；所述电池接线端包含电池正接线端和电池负接线端、电池控制接线端；所述外部接线端包含充电输入电源正极、充电输入控制接口、和充电输入电源负极，以及放电输出电源正极、放电输出控制接口、和放电输出电源负极；

所述标准电池箱的数量为至少一，所述电池正接线端和所述电池负接线端成对布置且数量为至少二，所述电池控制接线端数量为一；

各个所述标准电池箱包含电池箱外部接口，所述电池箱外部接口包含电池箱正极接口、电池箱负极接口和电池箱控制接口；

各个所述电池箱正极接口分别连接各个所述电池正接线端，各个所述电池箱负极接口分别连接各个所述电池负接线端，各个所述电池箱控制接口并联后连接所述电池控制接线端。

本实用新型还提供了一种模块化标准电池箱，包括：

标准电池箱；

串联电源分配单元，所述串联电源分配单元包含电池接线端和外部接线端；所述电池接线端包含电池正接线端和电池负接线端、电池控制接线端；所述外部接线端包含充电输入电源正极、充电输入控制接口、和充电输入电源负极，以及放电输出电源正极、放电输出控制接口、和放电输出电源负极；

所述标准电池箱的数量为至少二，所述电池正接线端和所述电池负接线端成对布置且数量为一，所述电池控制接线端数量为一；

各个所述标准电池箱包含电池箱外部接口，所述电池箱外部接口包含电池箱正极接口、电池箱负极接口和电池箱控制接口；

各个所述电池箱正极接口和电池箱负极接口依次串联后，首尾形成电源系统正极接口和电源系统负极接口，所述电池箱控制接口并联后形成电源系统控制接口；

所述电源系统正极接口连接所述电池正接线端，所述电源系统负极接口连接所述电池负接线端，所述电源系统控制接口连接所述电池控制接线端。

优选地，各个所述标准电池箱还包含电池灭火装置，所述电池灭火装置包含灭火剂输出连接管和灭火系统控制线束，所述灭火剂输出连接管连接所述标准电池箱内，所述电池接线端还包含灭火控制接线端，各个所述灭火系统控制线束并联后连接所述灭火控制接线端。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种模块化标准电池箱电池模组，包括：电池模组，所述电池模组包含电芯单元；电池模组连接母线，所述电池模组连接母线连接所述电池模组；电池模组控制线束，所述电池模组控制线束包含内部信号采集接线、控制执行接线和外部信号接线；内部检测装置，所述内部检测装置用以检测所述模块化标准电池箱的内部参数；控制执行装置，所述控制执行装置用以执行相关控制信号以调整所述内部参数；电池信息采集模块，所述电池信息采集模块包括内部信号接口、电池箱外部输出接口，所述电池信息采集模块连接所述电池模组；所述内部检测装置通过内部信号采集接线连接内部信号接口，所述控制执行接线连接所述控制执行装置；所述外部信号接线连接所述电池箱外部输出接口。据此，据此，采用该模块化标准电池箱，配合使用不同使用场合的电源分配单元，对电池箱进行组合设计，能够满足不同能量大小和多个动力系统的需求，能够适用于不同的专用设备的动力需求；标准化电池箱设计可配合电池管理系统进行电池系统模块化、不同设备阶梯化安全管理。

附图说明

图1为本实用新型的模块化标准电池箱的系统框架示意图。

图2为本实用新型的模块化标准电池箱的外部接口示意图。

图3为本实用新型的模块化标准电池箱的内部部件示意图。

图4为本实用新型的模块化标准电池箱中的电池模组的一组成示意图。

图5为本实用新型的模块化标准电池箱中的电池模组的又一组成示意图。

图6为本实用新型的模块化标准电池箱的一应用实例示意图。

图7为本实用新型的模块化标准电池箱的又一应用实例示意图。

附图标记说明

1标准电池箱1001电池模组

1002电池模组连接母线1003电池模组控制线束

1004电池信息采集模块1005电池火灾检测装置

1006电池加热组件10061电池箱加热垫

10062电池加热温控开关继电器组件1007电池控制继电器

1008电池快修保险装置1009电池电流传感器

101+电池箱正极接口101-电池箱负极接口

101s电池箱控制接口101f_p电池箱灭火外部接口

101qcd电池箱快修维护装置101e_v电池箱安全卸载阀

102电池箱电气检修门103电池箱箱体

104电池箱叠装螺栓105电池箱吊装接口

106电池箱外设灭火装置安装接口107电池箱顶盖

10011电池模组侧板10012电池模组端部封板

10013电池模组端部绝缘板10014电池模组顶部绝缘板

10015电芯单元采集线束10016电池模组中部绝缘隔板

10017电芯串联母线10018电芯单元

10019电芯末端连接母线3电池灭火装置

301灭火剂输出连接管302灭火系统控制线束

2并联电源分配单元201+充电输入电源正极

201-充电输入电源负极201s充电输入控制接口

202+放电输出电源正极202-放电输出电源负极

202s放电输出控制接口4串联电源分配单元

401+电源系统正极接口401-电源系统负极接口

401s电源系统控制接口

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

参阅图1所示，本实用新型提供了一种模块化标准电池箱1，内部包括：五个电池模组1001、电池模组连接母线1002、电池模组控制线束1003、电池信息采集模块1004、电池火灾检测装置1005、电池加热组件1006、电池控制继电器1007、电池快修保险装置1008；外部接口包括：电池箱正极接口101+、电池箱负极接口101-、电池箱控制接口101s、电池箱灭火外部接口101f_p、电池箱快修维护装置101qcd、电池箱安全卸载阀101e_v。

所述电池模组连接母线1002在图1中用实线表示，串联连接五个电池模组1001，电池正极一端通过电池控制继电器1007到电池箱正极接口101+；电池负极一端通过电池快修保险装置1008到电池箱负极接口101-。

所述电池模组控制线束1003在图1中用虚线表示，包含图4中连接电池模组1001中电芯单元采集线束10015，对电池电压和温度的采集；输入到电池信息采集模块1004中，连接到标准电池箱1外部接口，即电池箱控制接口101s上，进行与模块化电源分配单元通讯控制。

所述电池信息采集模块1004同时采集电池箱火灾检测装置1005信号采集，电池箱火灾检测装置1005包括位于标准电池箱1内部微火花紫外(uv)传感器、烟雾传感器等；所述电池加热组件1006也受电池信息采集模块1004控制，包括图3中的电池箱加热垫10061和电池加热温控开关继电器组件10062，当环境温度低于一定限值时，当电池电压不在低压范围，在供电或充电过程中自动加热，使电池工作在性能优越的温度范围。

参阅图2所示，标准电池箱1外部由电池箱箱体103、电池箱顶盖107和电池箱电气检修门102构成。

所述电池箱箱体103上安装有电池箱正极接口101+、电池箱负极接口101-、电池箱控制接口101s和电池箱灭火外部接口101f_p，组成模块化电源接口，进行串、并联使用；标准电池箱1的火灾抑制系统通过电池箱灭火外部接口101f_p连接灭火剂喷入进行标准电池箱1内部灭火。标准电池箱1箱体结构具备ip67防护等级，安全起见，标准电池箱1配备防爆系统的电池箱安全卸载阀101e_v，能够快速排泄电池箱内突然蓄积的高压，防止发生爆炸；同时配备电池箱电气检修门102，方便检修内部电池控制继电器1007、电池火灾检测装置1005和电池信息采集模块1004和电池模组控制线束1003等；配备电池箱顶盖107，方便检修电池模组1001和电池模组连接母线1002等。电池箱箱体103上配置电池箱快修维护装置101qcd，进行电池包过流保护和方便检修。

所述电池箱箱体103顶部布置有方便电池箱吊装的电池箱吊装接口105、底部配置有便于电池箱模块化直接安装的电池叠装装置，电池叠装装置包含电池箱叠装螺栓104和与之相配合安装孔以及螺母、侧边有预留电池箱外设灭火装置安装接口106，便于电池箱模块化配置对应的电池箱外置灭火系统。

参阅图3所示，标准电池箱1内部包括五个电池模组1001、电池模组连接母线1002、电池模组控制线束1003、电池信息采集模块1004、电池火灾检测装置1005、电池加热组件1006、电池控制继电器1007、电池快修保险装置1008和电池电流传感器1009。

所述五块电池模组1001保持一定的散热空间，固定在电池箱箱体103上；电池模组1001底部由电池加热垫10061按需加热，连接电池加热温控开关继电器组件10062，由电池信息采集模块1004控制；电池火灾检测装置1005布置在电池信息采集模块1004背面，检测电池箱箱体103内部的微火花和烟雾，进行火灾预警和抑制，确保电源系统安全。

所述电池模组连接母线组件1002串联连接五块电池模组1001，电池快修保险装置1008(位于图示电池箱快修维护装置101qcd内部)、电池控制继电器1007和电池电流传感器1009，并输出到电池包两端电池箱正极接口101+和电池箱负极接口101-上。

参阅图4和图5所示，电池模组1001包含电池模组侧板10011、电池模组端部封板10012、电池模组端部绝缘板10013、电池模组顶部绝缘板10014、电芯单元采集线束10015、电池模组中部绝缘隔板10016、电芯串联母线10017、电芯单元10018和电芯末端连接母线10019。

所述电池模组1001由五块电芯单元10018通过电池模组中间绝缘隔板10016和两端由电池模组端部绝缘板10013成组固定，保持电芯单元10018间足够的散热空间和减少电芯单元10018间接触面，降低相互间热传递和确保安全。成组的五块电芯单元10018通过电芯串联母线10017串联成组，两端通过电芯末端连接母线10019固定在电池模组端部绝缘板10013上；成组的电池模组1通过电池模组侧板10011和电池模组端部封板10012组成的不锈钢框架固定。

参阅图6所示，模块化的电池系统应用实例中采用四套标准电池箱1并联到并联电源分配单元(pdu4-4)2上，能够并联四套标准电池箱,每个标准电池箱1配置1套外置电池灭火装置3，通过灭火剂输出连接管301连接到电池箱灭火外部接口101f_p上；并联电源分配单元2内部电池管理系统控制输出接口根据每个电池包火灾传感器状态，通过灭火系统控制线束302控制外置电池灭火装置3触发灭火控制。

所述并联电源分配单元2上设置有连接四套电池正接线端和电池负接线端用以连接电池箱正极接口101+和电池箱负极接口101-，以及一个电池控制接线端连接电池箱控制接口101s，从而可以进行数据交换和控制。

所述并联电源分配单元2包含一个或多个(图中所示为二个)充电输入电源正极201+、充电输入电源负极201-和充电输入控制接口201s对并联的四个标准电池箱1充电；同时配置一个或多个(图中所示为一个)放电输出电源正极202+、放电输出电源负极202-和放电输出控制接口202s对专用设备提供电源，控制接口包含与专用设备系统can通讯，电源开关控制和电源信息参数显示。

参阅图7所示，模块化的电池系统应用实例中采用六套标准电池箱1串联到串联电源分配单元(pdu1-hv)4上，每个标准电池箱1配置1套外置电池灭火装置3，通过灭火剂输出连接管301连接到电池箱灭火外部接口101f_p上；并联电源分配单元2内部电池管理系统控制输出接口根据每个电池包火灾传感器状态，通过灭火系统控制线束302控制外置电池灭火装置3触发灭火控制。

所述串联电源分配单元4上设置有一套电池箱正极输出101+、电池箱负极输出101-和一个控制接口连接电池箱控制接口101s予以数据交换和控制。

所述串联电源分配单元4包含一个或多个充电输入电源正极201+、充电输入电源负极201-和充电输入控制接口201s对并联的四个标准电池箱1充电；同时配置一个或多个放电输出电源正极202+、放电输出电源负极202-和放电输出控制接口202s对专用设备提供电源，控制接口包含与专用设备系统can通讯，电源开关控制和电源信息参数显示。

综上所述，由一种电芯单元10018，组成一种电池模组1001构成一种模块化的标准电池箱1；可以根据不同设备需要配置相同电压等级不同容量需求，即并联使用一个、二个、三个或四个标准电池箱1，或配置相同容量不同电压需求，即串联使用多个标准电池箱1构成高压系统，即80v*n，如4*80v，或6*80v的320v或480v系统，实现电池箱1标准化，模块化。

本实用新型提供的实施例的主要技术方案，展示部件和部件间的连接关系。本实用新型能达到的技术效果在于：采用标准电池箱1，利用不同电源分配单元pdu能组合串、并联连接成不同电源系统，满足不同专用设备电动化需求；而且，不同专用设备采用相同的标准电池箱，可为用户电源系统管理提供阶梯化管理，即重型且能源要求高的设备可使用崭新电池箱；能源要求不高的轻型设备可以二次使用退役下来的电池箱；二手专用设备市场可以使用寿命末端的电池箱；模块化的标准电池箱1设计，方便检修维护；防爆安全阀设计和灭火系统接口，能最大限度的确保电源系统安全。

上述具体实施例和附图说明仅为例示性说明本实用新型的技术方案及其技术效果，而非用于限制本实用新型。任何熟于此项技术的本领域技术人员均可在不违背本实用新型的技术原理及精神的情况下，在权利要求保护的范围内对上述实施例进行修改或变化，均属于本实用新型的权利保护范围。