一种自卸沙船的动力电池系统的制作方法

1.本发明属于储能装置技术领域，具体涉及一种自卸沙船的动力电池系统。


背景技术：

2.目前，自卸沙船的动力电池系统多采用锂电池系统，现有的电池管理系统所采用的均衡策略大多构造复杂，且故障率较高，不便于维修，容易造成电池维护管理不足，从而导致电芯过快衰减、损坏、退役。因此，开发实用性更强的电池管理系统已刻不容缓。
3.因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种自卸沙船的动力电池系统，以解决缓解现有技术中存在的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种自卸沙船的动力电池系统，所述动力电池系统包括：
7.若干电池柜，每一个所述电池柜均包括柜体和若干电池模组，若干所述电池模组串联设置于所述柜体内，每个所述电池柜组形成一个电池簇，若干所述电池簇并联设置；
8.若干高压盒，所述高压盒的数量与所述电池柜的数量相同，一个所述高压盒对应设置于一个所述电池柜处，并与相应的电池柜电性连接；
9.两个汇流柜，若干所述高压盒中，一部分所述高压盒与其中一个所述汇流柜电性连接，另外一部分所述高压盒与另外一个所述汇流柜电性连接；
10.电池管理系统，包括内置于所述电池柜内的bmu电池模块级管理单元、内置于所述高压盒内的mbms电池簇级管理单元、内置于所述汇流柜内的 bams系统级管理单元，所述bmu电池模块级管理单元、所述mbms电池簇级管理单元和所述bams系统级管理单元之间通讯连接；
11.所述bmu电池模块级管理单元用于监测所述电池模组中电池单体的电压、温度并控制电池单体的电压均衡，所述mbms电池簇级管理单元用于对电池模组的充、放电过程进行管理，并进行故障报警以及应急保护处理，保证电池安全可靠运行，所述bams系统级管理单元用于收集下级mbms信息，实时对电池剩余容量、健康状况进预估，从而对整个电池系统进行集中管理使其安全可靠的进行；
12.所述bams系统级管理单元集成至开关盒内或单独集成。
13.可选地，所述电池柜的柜体为长方体柜体，所述高压盒卧式安装在所述柜体的顶部，所述柜体的侧壁和所述高压盒的侧壁均开设有散热孔。
14.可选地，所述电池系统还包括电池架，所述电池柜安装在所述电池架上；所述电池柜内设置有抽屉架，若干所述电池模组卧放安装在所述抽屉架上。可选地，所述抽屉架包括多层，每层设置有多个安装空间，一个所述电池模组对应安装在一个所述安装空间内。
15.可选地，所述电池柜的数量为10，所述电池模组的数量为42，每个所述电池模组包
含6只电芯，6只电芯的成组方式为1p6s，每5个所述高压盒连接与一个所述汇流柜电性连接；所述抽屉架包括7层，每层设置有6个安装空间。
16.可选地，所述电池柜的柜体侧壁的散热孔设置有多个，一个所述散热孔对应一个所述电池模组分布。
17.可选地，所述汇流柜的柜体正面设有面板；所述汇流柜包括显示单元，所述显示单元包括：显示器，设置在所述面板上，并与所述bams系统级管理单元通讯连接，用于显示电池模组的工作信息；
18.灯板，设置于面板上且由所述bams系统级管理单元控制，用于示出各个电池柜的工作状态；
19.报警灯，由所述bams系统级管理单元控制，且当所述bams系统级管理单元控制监测到系统故障是发出报警信号；
20.急停开关，设置在面板上，并由所述bams系统级管理单元控制，且可断开所述汇流柜内的高压回路。
21.可选地，所述汇流柜分两路输出，一路为dc24v，一路为ac220v。
22.可选地，所述bmu电池模块级管理单元、所述mbms电池簇级管理单元和所述bams系统级管理单元之间采用can2.0b通讯连接。
23.可选地，所述bams系统级管理单元通过rs-485或modbus-tcp/ip的方式与外部控制系统进行通信。
24.有益效果：
25.本发明的自卸沙船的动力电池系统结构较为简单，且所采用的电池管理系统构造简单，故障率较低，便于维修。并且，本发明的的自卸沙船的动力电池系统具有可靠性高、通讯及时、管理系统架构比较完善的特点，具有广泛的实用性。
附图说明
26.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
27.图1为本发明实施例的自卸沙船的动力电池系统的模块示意图；
28.图2为本发明实施例的自卸沙船的动力电池系统的布置示意图。
29.图3为本发明实施例的自卸沙船的动力电池系统中电池柜的另一视角的结构示意图。
30.图中：1-电池柜；11-电池模组；12-散热孔；2-高压盒；3-汇流柜；4-电网。
具体实施方式
31.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.针对现有技术存在的问题，本发明提出了一种自卸沙船的动力电池系统。
34.如图1和图2所示，本发明实施例中，自卸沙船的动力电池系统包括：若干电池柜1、若干高压盒2、两个汇流柜3和电池管理系统，每一个电池柜 1均包括柜体和若干电池模组11，若干电池模组11串联设置于柜体内，每个电池柜1组形成一个电池簇，若干所述电池簇并联设置；高压盒2的数量与电池柜1的数量相同，一个高压盒2对应设置于一个电池柜1处，并与相应的电池柜1电性连接；若干高压盒2中，一部分高压盒2与其中一个汇流柜 3电性连接，另外一部分高压盒2与另外一个汇流柜3电性连接；电池管理系统包括内置于电池柜1内的bmu电池模块级管理单元、内置于高压盒2 内的mbms电池簇级管理单元、内置于汇流柜3内的bams系统级管理单元，bmu电池模块级管理单元、mbms电池簇级管理单元和bams系统级管理单元之间通讯连接；bmu电池模块级管理单元用于监测所述电池模组11中电池单体的电压、温度并控制电池单体的电压均衡，mbms电池簇级管理单元用于对电池模组11的充、放电过程进行管理，并进行故障报警以及应急保护处理，保证电池安全可靠运行，bams系统级管理单元用于收集下级mbms信息，实时对电池剩余容量、健康状况进预估，从而对整个电池系统进行集中管理使其安全可靠的进行；bams系统级管理单元集成至开关盒内或单独集成。
35.本实施例中，电池模组11为锂电池模组11，是由若干锂电池单体组成，锂电池单体可选为磷酸铁锂电池，其额定电压为dc806.4v，额定容量为 142ah，额定电量为115.08kwh。锂电池单体也大致呈长方体状，其电芯尺寸可选为70.5mm
×
149mm
×
115mm。电池柜1大致呈长方体状，包括柜体和设置在柜体内的若干电池模组11，若干电池模组11通过线束串联连接，电池柜1的尺寸可选为1115mm
×
1280mm
×
556mm。每簇电池簇由1个电池柜1组成，也即由多个电池模组11串联。
36.汇流柜3为电池系统对外供电、通讯，对内电池管理的单元。电池管理系统中，每个电池柜1均内置bmu电池模块级管理单元，每簇配置mbms 电池簇级管理单元，也即每个高压盒2均内置mbms电池簇级管理单元，每个汇流柜3均内置bams系统级管理单元，bams系统级管理单元与dc/dc 或pms通讯，以实现电池系统充放电控制和保护。
37.可以理解的，本发明的电池管理系统分为三级，第一级为bmu电池模块级管理单元，用于监测电池单体的电压、温度，控制电池单体的均衡，主要参数如下：均衡电流为100ma，电压采集范围为0-5v，温度检测分4路检测，采集范围为-40℃～125℃。第二级为电池簇级mbms，能够实现电池系统生命周期的全方位实时采集、控制、处理、存储、诊断、预警。支持锂电池单体、温度、总压、总电流、绝缘等重要信息采集，并与上级模块通讯及外部设备如充电机、斩波器等进行信息交互，为电池系统运行过程提供安全、可靠、易用的数据信息支撑，是电池系统的关键组成部分。第三级为系统级bams，通过与簇级主机模块通信实时获取电池电压、电流、温度、 soc等电池簇数据，还可借助网络通讯监控空调、消防设备、断路器等设备运行状况，并完成相关数据分析、报警处理、参数自主设定与更改及事件存储功能，也可配合dc/dc主机、储能调度监控系统(ems)等按照实际功率输出需要及各组电池的soc优化负荷控制策略进行自动调节实现联动控制，保证电池系统运行安全稳定并促进电池寿命延长。并且，bams系统级管理单元集成至开关盒内或单独集成，这样可以实现系统的集成化，减少占用空间，且通讯快速有效。
38.如图3所示，本发明的可选实施例中，电池柜1的柜体为长方体柜体，高压盒2卧式安装在所述柜体的顶部，柜体的侧壁和高压盒2的侧壁均开设有散热孔12。散热孔12的设置
可以有效地将电池柜1柜体内的热量和高压盒2内的热量散发出去，从而保证了电池柜1和高压盒2的使用寿命和可靠性。
39.本发明的可选实施例中，电池系统还包括电池架，电池柜1安装在电池架上；电池柜1内设置有抽屉架，若干电池模组11卧放安装在抽屉架上。电池架的设置不仅可以实现电池柜1的安装，同时还使得电池柜1布局较为合理；抽屉架的设置可方便于若干电池模组11的安装，且使得若干电池模组 11布局较为合理。
40.本发明可选的实施例中，抽屉架包括多层，每层设置有多个安装空间，一个电池模组11对应安装在一个安装空间内。如此可以使得若干电池模组 11呈阵列分布，布局更为合理。
41.本发明的可选实施例中，如图1和图2所示，电池柜1的数量为10，所述电池模组11的数量为42，每个所述电池模组11包含6只电芯，6只电芯的成组方式为1p6s，每5个所述高压盒2连接与一个所述汇流柜3电性连接。
42.本实施例中，电池组分为10簇，即为1#电池簇、2#电池簇
……
10#电池簇，每簇由一个电池柜1组成，也即电池柜1的数量为10，呈5-5两列分布，每个电池柜1由42个1p6s电池模组11串联组成，每台电池柜1的顶部均安装有一个高压盒2，也即高压盒2的数量为10，即为1#高压盒2、2#高压盒2
……
10#高压盒2，10台电池柜1以5-5的形式分为2组，经由2台汇流柜3，通过dc/dc分两路输出为外部电网4供电。
43.进一步地，抽屉架包括7层，每层设置有6个安装空间。也即是，抽屉架的安装空间为7层6列设置，对应安装42台电池模组11。
44.进一步地，电池柜1的柜体侧壁的散热孔12设置有多个，一个所述散热孔12对应一个所述电池模组11分布。如此的设置，能够更有效地将每一个电池组工作时所散发的热量排出。
45.本发明可选实施例中，所述汇流柜3的柜体正面设有面板；所述汇流柜 3包括显示单元，显示单元包括：显示器，设置在所述面板上，并与bams 系统级管理单元通讯连接，用于显示电池模组11的工作信息；灯板，设置于面板上且由bams系统级管理单元控制，用于示出各个电池柜1的工作状态；报警灯，由bams系统级管理单元控制，且当bams系统级管理单元控制监测到系统故障是发出报警信号；急停开关，设置在面板上，并由bams系统级管理单元控制，且可断开汇流柜3内的高压回路。
46.本实施例中，显示器可以将bams系统级管理单元内部的数据进行图形化显示，同时便于管理者查看历史数据计量、设置运行限制参数，实时的管理和监控各个电池柜1。灯板上设置有多个指示灯，分布于各个电池柜1对应，当某个电池柜1处于工作状态时，灯板上对应的指示灯处于常亮状态，当某个电池柜1停止工作时，对应的指示灯熄灭。当电池系统出现故障(过流、过压)时，报警灯发出报警信号，指示工作人员维护。当出现紧急状况时，急停开关能够断开汇流柜3内的高压回路。
47.本发明的可选实施例中，汇流柜3分两路输出，一路为dc24v，一路为 ac220v。
48.本发明的可选实施例中，bmu电池模块级管理单元、所述mbms电池簇级管理单元和所述bams系统级管理单元之间采用can2.0b通讯连接。
49.本发明的可选实施例中，bams系统级管理单元通过rs-485或modbus-tcp/ip的方式与外部控制系统进行通信。
50.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。