电气集成功能电池架的制作方法

1.本技术属于储能电池技术领域，更具体地说，是涉及一种电气集成功能电池架。


背景技术：

2.风电、光伏等新能源在我国能源占比逐渐增加，且风电、光伏等新能源的大力推广就得借助于储能技术。储能被认为是提升风、光新能源电力系统灵活性、经济性、安全性的必备技术手段，也是未来智能电网、可再生能源提高能源供应占比、“互联网+”智慧能源的重要组成部分和关键支撑技术。
3.目前集装箱储能电站的电池pack是一个封装好的箱体，电池pack之间通过电缆或铜排连接，箱体上安装电连接器极耳与外部电缆连接。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为存在以下缺陷：操作繁琐，电缆折弯困难，连接导线如果没有按严格的规定绞接，则接头处的连接不会牢固,容易松动，而且导线的线芯如果没绞好，部分线芯外翘，互碰后一旦通电就会构成短路，因此非常容易产生电火花，甚至可能引起严重火灾事故。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的在于提供一种电气集成功能电池架，以解决电池pack采用电缆连接所存在的安装操作繁琐、容易引发火灾事故的技术问题。
6.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种电气集成功能电池架，包括立式框架、导电铜排、绝缘安装座、快速插拔电气接头和电池pack，所述立式框架上设置有多个间隔布置且供所述电池pack安装的安装空腔，所述立式框架的一外侧面设置若干所述绝缘安装座，所述导电铜排安装于所述绝缘安装座上，所述电池pack和所述导电铜排端部之间通过所述快速插拔电气接头实现可拆式插接装配，相邻两个所述电池pack之间通过所述快速插拔电气接头和所述导电铜排实现导电连接。
7.可选地，所述导电铜排的中间部位设置有凹陷部，所述导电铜排的两端为可变形设计，所述立式框架的外侧面设置有凸起，所述凹陷部、所述绝缘安装座和所述凸起之间通过螺栓固定。
8.可选地，上下相邻的两个所述导电铜排在水平方向上错位布置，且每一列所述电池pack对应两列所述导电铜排。
9.可选地，所述电池pack远离所述快速插拔电气接头的侧面设置有若干个把手，所述立式框架的主要制作材料为方钢管，所述立式框架的底部四角设置有垫高部。
10.可选地，所述快速插拔电气接头包括公插头和母插座，所述公插头和所述母插座均由导电材料制作而成，所述公插头的一端可拆式插接装配于所述母插座的一端，所述公插头与所述电池pack之间螺纹装配，所述母插座与所述导电铜排之间通过螺栓装配。
11.可选地，所述公插头包括插接段和螺纹段，所述插接段可拆式插接于所述母插座内，所述插接段远离所述螺纹段的端部设置有圆锥斜面，所述螺纹段螺纹装配于电池pack
上。
12.可选地，所述插接段和所述螺纹段之间还设置有隔挡旋拧部，所述隔挡旋拧部的最小直径大于所述插接段的最大直径。
13.可选地，所述母插座包括连接部和插筒，所述连接部上设置有若干个与螺栓相适配的安装孔，所述插接段可拆式插接于所述插筒内。
14.可选地，所述插筒内设置有若干个多点接触弹片，所述多点接触弹片为环形结构，所述插接段贯穿所述多点接触弹片，所述多点接触弹片沿其中心轴线方向设置有多个均匀间隔布置的镂空孔。
15.可选地，所述多点接触弹片的直径由两端向中间逐渐变小，所述插接段为圆柱结构，所述插接段的直径在所述多点接触弹片的最大直径和最小直径之间。
16.综上所述，本技术至少包括以下一种有益的技术效果：
17.1.无需按照严格的规定绞接导电线缆，只需要简单的插接操作，即可实现电池pack的快速安装，安装操作更加简单，组装效率更高，且因为插拔力比较适中，使用寿命也更久，且方便后续更换电池pack；
18.2.快速插拔电气接头的接触压力比较小，且接触电阻也比较小，电池pack在组合使用过程中即使有较大的电流通过，也不易发热，电能损耗比较小，而且不容易产生电火花，更不容易引起严重火灾事故，更加安全。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本技术实施例提供的电气集成功能电池架的背面结构示意图。
21.图2为本技术实施例提供的电气集成功能电池架的侧面结构示意图。
22.图3为本技术实施例提供的快速插拔电气接头的结构示意图。
23.图4为本技术实施例提供的公插头的结构示意图。
24.图5为本技术实施例提供的母插座的结构示意图。
25.图6为本技术实施例提供的多点接触弹片的结构示意图。
26.其中，图中各附图标记：
27.101、立式框架；11、凸起；12、垫高部；102、导电铜排；21、凹陷部；103、绝缘安装座；104、快速插拔电气接头；41、公插头；411、插接段；4111、圆锥斜面；412、螺纹段；413、隔挡旋拧部；42、母插座；421、连接部；4211、安装孔；422、插筒；43、多点接触弹片；431、镂空孔；105、电池pack；51、把手。
具体实施方式
28.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
29.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
30.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
32.请一并参阅图1-图6，现对本技术实施例提供的电气集成功能电池架进行说明。
33.本技术实施例提供一种电气集成功能电池架，请参阅图1和图2，包括立式框架101、导电铜排102、绝缘安装座103、快速插拔电气接头104和电池pack105，立式框架101上设置有多个间隔布置且供电池pack105安装的安装空腔，立式框架101的一外侧面设置若干绝缘安装座103，导电铜排102安装于绝缘安装座103上，电池pack105和导电铜排102端部之间通过快速插拔电气接头104实现可拆式插接装配，相邻两个电池pack105之间通过快速插拔电气接头104和导电铜排102实现导电连接。
34.导电铜排102由铜板弯折而成，且导电铜排102的非两端部分用绝缘胶皮包裹，导电铜排102的中间部位设置有凹陷部21，导电铜排102的两端为可变形设计，立式框架101的外侧面设置有凸起11，凹陷部21、绝缘安装座103和凸起11之间通过螺栓固定，绝缘安装座103为绝缘橡胶材质。上述形状设计的导电铜排102，为弯折形状，从而导电铜排102的两端能够产生一定角度的变形，以适应电池pack105在插接过程中的定位误差，安装更加方便。
35.上下相邻的两个导电铜排102在水平方向上错位布置，且每一列电池pack105对应两列导电铜排102。
36.电池pack105远离快速插拔电气接头104的侧面设置有两个对称布置把手51，把手51的设计，方便工作人员施加作用力，以取放、插拔电池pack105，立式框架101的主要制作材料为方钢管，方钢管不仅可以使立式框架101的结构比较牢固，而且重量比较轻，方便搬运，立式框架101的底部四角设置有垫高部12，垫高部12可以确保最底部的电池pack105远离地面的潮气，对电池pack105具有良好的保护作用。
37.请参阅图3，快速插拔电气接头104包括公插头41和母插座42，公插头41和母插座42均由导电材料制作而成，主要用于使相邻多个电池pack105之间实现通电，基于导电性能、制作成本和结构牢固性考虑，导电材料在本实施例中优选为铜或者铝，公插头41的一端可拆式插接装配于母插座42的一端。
38.请参阅图3，公插头41与电池pack105相连接，母插座42与导电铜排102相连接，因为电池pack105是很容易被搬运的箱式结构，所以公插头41会跟随电池pack105一起容易切换位置，方便公插头41和母插座42之间对准，这种安装方式更有利于工作人员快速组装电池pack105，当然在其他实施例中，公插头41也可以与导电铜排102相连接，母插座42也可以与电池pack105相连接。
39.请参阅图3和图5，公插头41和电池pack105之间螺纹装配，母插座42和导电铜排102之间通过螺栓装配，上述安装方式有利于公插头41和电池pack105之间快速且牢固装配，有利于母插座42和导电铜排102之间快速且牢固装配，当然在其他实施例中，公插头41和电池pack105之间也可以通过螺栓装配，母插座42和导电铜排102之间也可以螺纹装配。
40.公插头41包括插接段411和螺纹段412，插接段411可拆式插接于母插座42内，螺纹段412螺纹装配于电池pack105上，插接段411和螺纹段412的直径一致且直径在10-14毫米之间，插接段411和螺纹段412的长度一致且长度在30-36毫米之间，上述结构设计的公插头41，不仅结构牢固，不易弯曲，而且可以稳定的和母插座42之间进行插接装配，同时螺纹段412和电池pack105之间的连接也十分牢固。
41.插接段411和螺纹段412之间还设置有隔挡旋拧部413，插接段411为圆柱结构，隔挡旋拧部413的最小直径大于插接段411的最大直径。隔挡旋拧部413大致为圆盘形状，隔挡旋拧部413的厚度在3-5毫米之间，隔挡旋拧部413的直径在16-20毫米之间，且隔挡旋拧部413两个侧边分别设置有一个平面，方便工作人员用扳手等工具卡紧，然后转动公插头41，安装操作更加方便。
42.插接段411远离螺纹段412的端部设置有圆锥斜面4111，圆锥斜面4111的设计，方便公插头41对准母插座42，组装更加方便。圆锥斜面4111与可变形的导电铜排102之间配合作用，只要插接段411设有圆锥斜面4111的端部可以插入母插座42中，导电铜排102(详见图1)就可以针对性发生一定程度变形，以便公插头41快速且精准的插入。
43.请参阅图3和图5，母插座42包括连接部421和插筒422，连接部421上设置有两个于螺栓相适配的安装孔4211，安装孔4211的数量在其他实施例中还可以为一个、三个或者更多，插接段411可拆式插接于插筒422内。连接部421为板条状结构，插筒422为圆柱结构，且连接部421和插筒422之间圆弧形过渡，插筒422的外直径和隔挡旋拧部413的直径相一致，插筒422的内直径比插接段411的直径大1-2毫米，整个母插座42的长度在85毫米左右，连接部421的长度和插筒422的长度均在40-42毫米之间。
44.请参阅图3和图6，插筒422内卡接有2个间隔布置的多点接触弹片43，多点接触弹片43具体为铜材质，多点接触弹片43的长度在12-15毫米之间，且相邻两个多点接触弹片43之间的间隔为1-3毫米，多点接触弹片43为环形结构，插接段411贯穿多点接触弹片43。多点接触弹片43的数量在其他实施例中还可以为一个、三个或者更多。
45.该快速插拔电气接头104的机械性能其实就是该快速插拔电气接头104的拔插力，也就是公插头41插入母插座42时候所需要的力，以及拔出时所需要的力。这个力f的大小是由触头的压力大小和摩擦系数所决定的，f＝μn，式中f为插拔力，n为触头的接触压力，μ为摩擦系数。公插头41在拔插时会有一定的磨损，磨损会造成接触松动，接触电阻上升，影响该快速插拔电气接头104的电气性能，所以此磨损需要控制在相对比较低的范围，以满足一定的最小插拔次数的要求，也就是该快速插拔电气接头104需满足使用寿命的要求。
46.该快速插拔电气接头104的电气性能也就是该快速插拔电气接头104的接触电阻r的大小，该快速插拔电气接头104的电阻越低，其实代表着该快速插拔电气接头104在使用方面更加的稳定。储能电池pack105通常都是很大的电流，一般额定电流都为200a左右，该快速插拔电气接头104的发热功率是i2r，为了保证该快速插拔电气接头104的温升在允许的范围内，所以接触电阻r的值至关重要。而且接触压力对接触电阻的影响十分重要，没有
足够的压力，只靠加大接触面，并不能使接触电阻明显下降。
47.环境性能，也是快速插拔电气接头104非常重要的一大性能，储能电池pack105通常是在集装箱中使用，其运行环境相对稳定，要求不高，温度一般为-20℃至+65℃，相对湿度在85％以下，集装箱一般都能达到ip45的要求，所以快速插拔电气接头104的设计要保证能在以上的环境条件中可靠的运行。
48.多点接触弹片43的直径由两端向中间逐渐变小，插接段411的直径在多点接触弹片43的最大直径和最小直径之间，多点接触弹片43沿其中心轴线方向设置有多个均匀间隔布置的镂空孔431。多点接触弹片43的最大直径和插筒422的内直径一致，多点接触弹片43的最小直径略小于插接段411的最大直径。
49.该快速插拔电气接头104专门用来应对储能系统电池pack105连接的大电流连接的特点，为了使该快速插拔电气接头104的接触电阻不会太大而引起温升的提高，所以必须有足够的触头压力，但如果触头压力过大会造成安装时所需要的插拔力较大，操作不方便，过大的触头压力也会影响该快速插拔电气接头104的使用寿命。
50.多点接触弹片43的设计刚好就解决这个问题，因为多点接触弹片43的存在，所以触头压力比较适中，插接段411插入插筒422内时，多点接触弹片43的材料产生塑性变形，多点接触弹片43的表面膜被压碎，有效抑制表面膜对接触电阻的影响，同时多点接触弹片43的有效接触面积较大，可使接触电阻迅速下降，并得到较稳定的值。
51.且多点接触弹片43的设计，可以尽量避免插接操作所带来的磨损，减小磨损就不会轻易造成接触松动，所以接触电阻不会随意上升，确保了该快速插拔电气接头104具有良好的电气性能，可插拔次数更多。
52.综上，本技术提供的电气集成功能电池架，与现有技术相比，该快速插拔电气接头104的接触压力比较小，且电阻也比较小，电池pack105在组合使用过程中即使有较大的电流通过，也不易发热，电能损耗比较小，而且不容易产生电火花，更不容易引起严重火灾事故，更加安全。
53.无需按照严格的规定绞接导电线缆，只需要简单的插接操作，即可实现电池pack105的快速安装，安装操作更加简单，组装效率更高，且因为插拔力比较适中，使用寿命也更久，且方便后续更换电池pack105。
54.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。