CN222508851U - 储能电路及电源装置 - Google Patents

Abstract

一种储能电路及电源装置，属于电源技术领域，包括总正线路、总负线路以及连接在总正线路和总负线路之间的电池模块，且电池模块包括依次串联的多个电池组件，多个电池组件分别一一对应由多个支撑件支撑；电池组件与支撑件绝缘设置；储能电路还包括两个分压组件；两个分压组件串联连接在总正线路和总负线路之间；两个分压组件和各个支撑件共接于电平台；其中，至少一个分压组件的电阻可调；从而在满足支撑件等电位设计的同时，提供两种以上可控的电位，使得任意电池组件中电芯发生单点绝缘失效的情况下均能检测出故障，进而可以提前预警，减少电池测热失控的风险，提高了安全性和可靠性。

Description

储能电路及电源装置

技术领域

本申请属于电源技术领域，尤其涉及一种储能电路及电源装置。

背景技术

相关的储能电路包括总正线路和总负线路，以及连接在总正线路和总负线路之间的电池模块，且电池模块中具有依次串联的多个电池包；各电池包中均包括第一金属壳体，设于第一金属壳体内的第二金属壳体，以及设于第二金属壳体内的电芯组，且第一金属壳体与第二金属壳体绝缘设置；各电池包中的第一金属壳体均接地(电平台)设置。

然而，在各电池包中接近电平台电位的电芯单点绝缘失效的情况下，无法检测出单点绝缘失效故障。

故相关的储能电路无法检测出所有单点绝缘失效故障，安全性和可靠性差。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请提供一种储能电路及电源装置，旨在解决相关的储能电路无法检测出所有单点绝缘失效故障的问题。

第一方面，本申请提供了本申请实施例提供了一种储能电路，包括总正线路、总负线路以及连接在总正线路和总负线路之间的电池模块，且所述电池模块包括依次串联的多个电池组件，多个所述电池组件分别一一对应由多个支撑件支撑；

所述电池组件与所述支撑件绝缘设置；

所述储能电路还包括两个分压组件；

两个所述分压组件串联连接在所述总正线路和所述总负线路之间；

两个所述分压组件和各个所述支撑件共接于电平台；

其中，至少一个所述分压组件的电阻可调。

本申请实施例的技术方案中，由于至少一个所述分压组件的电阻可调，从而在满足支撑件等电位设计的同时，提供两种以上可控的电位，使得任意电池组件中电芯发生单点绝缘失效的情况下均能检测出故障，进而可以提前预警，减少电池测热失控的风险，提高了安全性和可靠性。

在一些实施例中，两个所述分压组件包括第一分压组件和第二分压组件；

所述第一分压组件的第一端与所述总正线路连接，所述第二分压组件的第一端与所述总负线路连接，所述第一分压组件的第二端和所述第二分压组件的第二端共接于电平台；

所述第一分压组件包括可调电阻组件；和/或

所述第二分压组件包括可调电阻组件。

通过采用上述方案，采用可调电阻组件实现了至少一个分压组件的电阻可调，成本较低且提高了灵活性。

在一些实施例中，所述可调电阻组件包括数字可调电阻。

通过采用上述方案，采用数字可调电阻实现可调电阻组件，通过数字信号的控制,可以实现对电阻值的高精度调节，使用灵活、调节精度高、无触点、低噪声、不易污损、抗振动、抗干扰且体积小。

所述可调电阻组件包括第一电阻、至少一个开关管和至少一个第二电阻；

各所述开关管与各所述第二电阻串联后的第一端，与所述第一电阻的第一端连接构成所述可调电阻组件的第一端；各所述开关管与各所述第二电阻串联后的第二端与所述第一电阻的第二端连接构成所述可调电阻组件的第二端；各所述开关管的控制端构成所述可调电阻组件的控制端，用于接入控制导通或截止的控制信号。

通过采用上述方案，采用分立元件实现可调电阻组件，灵活性高，可以根据具体应用设计，成本较小。

在一些实施例中，所述储能电路还包括电柜；

所述电柜连接于电平台。

通过采用上述方案，由于电柜连接于电平台，提高了接线的便捷性，不用为多种工况配置不同的防护方式，且电柜和各个支撑件均处于非悬浮状态，防护方式简单。

在一些实施例中，还包括滤波电路，所述滤波电路连接在所述总正线路和所述总负线路之间，配置为对所述电池模块输出的第一直流电进行滤波。

通过总正线路和总负线路上连接滤波电路，提高了第一直流电的稳定性。

在一些实施例中，还包括第一隔离开关组件、第二隔离开关组件、第一继电器组件和第二继电器组件；

所述第一隔离开关组件和所述第一继电器组件串联在所述总正线路上；

所述第二隔离开关组件和所述第二继电器组件串联在所述总负线路上。

通过总正线路和总负线路上依次串联连接隔离开关组件和继电器组件，提高了第一直流电输出的灵活性。

在一些实施例中，所述储能电路还包括：

转换电路，与所述总正线路和所述总负线路连接，配置为对所述电池模块输出的第一直流电进行转换，以输出交流电。

通过采用上述方案，对第一直流电进行直交流转换，实现储能模块的交流输出。

在一些实施例中，所述转换电路包括逆变器，所述逆变器的直流侧与所述总正线路和所述总负线路连接，所述逆变器的交流测用于连接外部设备。

通过采用上述方案，采用逆变器实现转换电路，可靠性高，转换效率高且稳定性高。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种电源装置，所述电源装置包括负载和上述的储能电路。

通过采用上述方案，由于电源装置包括以上任一方案的储能电路，故可在满足支撑件等电位设计的同时，提供两种以上可控的电位，使得任意电池组件中电芯发生单点绝缘失效的情况下均能检测出故障，进而可以提前预警，减少电池测热失控的风险，提高安全性和可靠性。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请一实施例提供的储能电路的一种结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的储能电路的另一种结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的储能电路可调电阻组件的一种电路示例原理图；

图4为本申请一实施例提供的储能电路的一种部分电路示例原理图；

图5为本申请一实施例提供的储能电路的另一种结构示意图；

图6为本申请一实施例提供的储能电路的另一种结构示意图；

图7为本申请一实施例提供的储能电路的另一种结构示意图；

图8为本申请一实施例提供的储能电路的另一种结构示意图；

图9为本申请一实施例提供的储能电路的一种部分电路示例原理图；

图10为本申请一实施例提供的储能电路的另一种结构示意图；

图11为本申请一实施例提供的储能电路的一种部分电路示例原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

目前，从市场形势的发展来看，储能电力系统的应用越加广泛。储能电力系统被广泛应用于输配电网领域。随着储能电力系统应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。

随着储能电力系统广泛应用与输配电网，解决设备供电，已经成为目前的社会性课题。储能电路因其放电的安全性和可靠性受到关注。相关的储能电路的一次侧，会存在两个均压电阻，作用是将中性点作为各个电池组件的支撑件(外壳)的电位。储能电路的电池侧是由多个电池组件经过串联构成，每个电池组件包括多个串联的电芯，电池组件的外壳与储能电路的机壳(电柜)连接，使得整个储能电路的机壳和电池组件的外壳处于等电位，达成等电位设计。在已有的等电位设计下，考虑当某个电池正极内单个电芯出现单点绝缘失效后，会导致外壳的电位不再是中性点电位，而是该失效电芯的电位，所以可以通过检测机壳电位，判断是否电池侧有电芯出现了单点绝缘失效，进而做出应对单点绝缘失效的措施。然而，如果是电池侧串联的靠近中间的电芯出现了单点失效，则机壳依然是中性点电位附近的值，无法检测出此情况下的单点绝缘失效故障。

为了解决无法检测出所有单点绝缘失效故障的问题，申请人研究发现，可以在设计上将至少一个分压组件设置为电阻可调，提供两种以上可控的电位，任意电池组件中电芯发生单点绝缘失效均可检测出故障，从而提高了储能电路的安全性和可靠性。

根据本申请的一些实施例，参照图1，图1示出了本申请一实施例提供的储能电路的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

上述储能电路包括总正线路、总负线路以及连接在总正线路和总负线路之间的电池模块，且电池模块包括依次串联的多个电池组件11，多个电池组件11分别一一对应由多个支撑件12支撑。

电池组件11与支撑件12绝缘设置；储能电路还包括两个分压组件13；两个分压组件13串联连接在总正线路和总负线路之间；两个分压组件13和各个支撑件12共接于电平台。

其中，至少一个分压组件13的电阻可调。

可以理解的是，电池组件11包括一个或多个并联和/或串联的电芯。支撑件12包括壳体(亦可称为电箱)或冷板，壳体或冷板均可以为金属材质。值得注意的是，该冷板即电池冷板，电池冷板指位于电池组件11下方的一个薄片，其主要作用是将电池内部的热量传导出来，保持电池的温度稳定，从而提高电池的工作效率。

需要说明的是，电平台可以为等电位的物体，在一些实施例中，电平台可以与电源地连接，或者为电源地。

任意一个支撑件12均可以与电平台连接，从而适应各种应用场景，丰富了产品的功能。

下面结合工作原理对图1所示作具体说明：

在分压组件13调节前，两个分压组件13对总正线路和总负线路之间的电压进行分压得到第一电位，从而两个分压组件13和电平台共接点的电压为分压后得到的第一电位；此时，如果第一电压对应的电池组件11的电芯发生单点绝缘失效，则无法检测出故障。然而，分压组件13的电阻调节后，两个分压组件13对总正线路和总负线路之间的电压进行分压得到第二电位，第一电压对应的电池组件11的电芯发生单点绝缘失效，此时电平台的电位不为分压后得到的第第二电位，而等于单点绝缘失效的电芯输出的第一电位，从而检测出第一电压对应的电池组件11的电芯发生单点绝缘失效故障。

本申请实施例的技术方案中，至少一个分压组件13的电阻可调，从而在满足支撑件12等电位设计的同时，提供两种以上可控的电位，使得任意电池组件11中电芯发生单点绝缘失效的情况下均能检测出故障，进而可以提前预警，减少电池测热失控的风险，提高了安全性和可靠性。

根据本申请的一些实施例，可选地，请继续参考图2，两个分压组件13包括第一分压组件131和第二分压组件132。

第一分压组件131的第一端与总正线路连接，第二分压组件132的第一端与总负线路连接，第一分压组件131的第二端和第二分压组件132的第二端共接于电平台；

第一分压组件131包括可调电阻组件；和/或

第二分压组件132包括可调电阻组件。

可以理解的是，可调电阻组件包括分立电路或数字可调电阻。

通过设置两个分压组件13，且将电平台的电位钳位在两个分压组件13的共接点的电位，提高了储能电路的安全性，且使得总正线路的电压的绝对值与总负线路的电压的绝对值的最大值最小，进一步提高了储能电路的安全性和可靠性。

通过采用上述方案，采用可调电阻组件实现了至少一个分压组件13的电阻可调，成本较低且提高了灵活性。

根据本申请的一些实施例，可选地，可调电阻组件包括数字可调电阻。

可以理解的是，数字可调电阻的控制端与控制电路连接，控制电路输出控制信号，以调节数字可调电阻的电阻。

通过采用上述方案，采用数字可调电阻实现可调电阻组件，通过数字信号的控制,可以实现对电阻值的高精度调节，使用灵活、调节精度高、无触点、低噪声、不易污损、抗振动、抗干扰且体积小。

根据本申请的一些实施例，可选地，请继续参考图3，图3示出了本申请另一实施例提供的储能电路中可调电阻组件的的一种示意电路原理图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

可调电阻组件包括第一电阻R1、至少一个开关管Q1和至少一个第二电阻R2；

各开关管Q1与各第二电阻R2串联后的第一端，与第一电阻R1的第一端连接构成所述可调电阻组件的第一端；各开关管Q1与各第二电阻R2串联后的第二端与第一电阻R1的第二端连接构成可调电阻组件的第二端；各开关管Q1的控制端构成可调电阻组件的控制端，用于接入控制导通或截止的控制信号。

通过闭合和断开开关管Q1，可以提供两种以上的电位。

在实际执行中，可通过以一定时间间隔闭合和断开开关管Q1，然后检测支撑件12的电位，就可以检测单点绝缘失效故障。

需要说明的是，开关管Q1包括三极管、场效应管和IGBT管。

例如，如图4所示，第一分压组件131包括第三电阻R3；第二分压组件132包括可调电阻组件，且可调电阻组件包括第一电阻R1、开关管Q1和第二电阻R2。

设定R3:R1:R2为3:6:2，在开关管Q1断开的情况下，支撑件12的电位是各个电池组件11总压的2/3，会存在但电池侧2/3位置左右的电池组件11的电芯发生单点失效后，检测不出；但是开关管Q1闭合后，支撑件12的电位应该是电池侧总压的1/3，如果实际测量不是1/3电池侧电压，而是2/3电池侧电压，则就可以判定出开关管Q1闭合前无法检测的失效问题。

通过采用上述方案，采用分立元件实现可调电阻组件，灵活性高，可以根据具体应用设计具体参数的电路结构，成本较小。

根据本申请的一些实施例，可选地，请继续参考图5，图5示出了本申请另一实施例提供的储能电路的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

上述储能电路除如图1所示的储能电路的所有元器件和组件以外，储能电路还包括电柜20。

电柜20连接于电平台。

需要说明的是，各个电池组件11、各个支撑件12和各个分压组件13均设置于电柜20中。

通过采用上述方案，由于电柜20连接于电平台，提高了接线的便捷性，不用为多种工况配置不同的防护方式，且电柜20和各个支撑件12均处于非悬浮状态，防护方式简单。

根据本申请的一些实施例，可选地，请继续参考图6，图6示出了本申请另一实施例提供的储能电路的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

上述储能电路除如图1所示的储能电路的所有元器件和组件以外，还包括滤波电路30，滤波电路30连接在总正线路和总负线路之间滤波电路30，配置为对电池模块输出的第一直流电进行滤波。

具体实施中，如图7所示，滤波电路3040包括第一电容C1；第一电容C1连接在总正线路和总负线路之间。

通过总正线路和总负线路上连接滤波电路30，提高了第一直流电的稳定性。

根据本申请的一些实施例，可选地，请继续参考图8，图8示出了本申请另一实施例提供的储能电路的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

上述储能电路除如图1所示的储能电路的所有元器件和组件以外，还包括第一隔离开关组件100、第二隔离开关组件200、第一继电器组件300和第二继电器组件400。

第一隔离开关组件100和第一继电器组件300串联在总正线路上；

第二隔离开关组件200和第二继电器组件400串联在总负线路上。

具体实施中，如图9所示，第一隔离开关组件100包括第一隔离开关KG1；第二隔离开关组件200包括第二隔离开关KG2；第一隔离开关KG1串联连接在总正线路上，第二隔离开关KG2串联连接在总负线路上。

第一继电器组件300包括串联连接在总正线路上的预充组件；第二继电器组件400包括串联连接在总负线路上第一继电器K1；其中，预充组件包括第二继电器K2、第三继电器K3以及第四电阻R4；第三继电器K3以及第四电阻R4串联连接后与第二继电器K2并联连接。

通过总正线路和总负线路上依次串联连接隔离开关组件和继电器组件，提高了第一直流电输出的灵活性。

根据本申请的一些实施例，可选地，请继续参考图10，图10示出了本申请另一实施例提供的储能电路的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

上述储能电路除如图1所示的储能电路的所有元器件和组件以外，储能电路还包括转换电路40。

转换电路40，与总正线路和总负线路连接，配置为对电池模块输出的第一直流电进行转换以输出交流电。

作为示例而非限定，如图11所示，转换电路40包括第一IGBT管M1、第二IGBT管M2、第三IGBT管M3以及第四IGBT管M4；第一IGBT管M1的漏极、第三IGBT管M3的漏极、第二IGBT管M2的源极和第四IGBT管M4的源极共同作为转换电路4050的第一直流电输入端，与总正线路和总负线路连接，以接入第一直流电；第一IGBT管M1的源极、第三IGBT管M3的源极、第二IGBT管M2的漏极和第四IGBT管M4的漏极共同作为转换电路4050的交流电输出端，以输出交流电。

通过采用上述方案，对第一直流电进行直交流转换，实现储能模块的交流输出。

根据本申请的一些实施例，可选地，转换电路40包括逆变器，逆变器的直流侧与总正线路和总负线路连接，逆变器的交流测用于连接外部设备。

通过逆变器使得储能电路接入电网，储能电路存储电能，并在电网欠能量时将储能模块输出的第一直流电转换为交流电以释放电能。

通过采用上述方案，采用逆变器实现转换电路40，可靠性高，转换效率高且稳定性高。

根据本申请的一些实施例，本申请还提供了一种电源装置，包括以上任一方案的储能电路。

具体实施中，电源装置可以包括储能站，储能电路为储能站存储电能，并在电网欠能量时释放电能。

由于电源装置包括以上任一方案的储能电路，故可在满足支撑件等电位设计的同时，提供两种以上可控的电位，使得任意电池组件中电芯发生单点绝缘失效的情况下均能检测出故障，进而可以提前预警，减少电池测热失控的风险，提高安全性和可靠性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种储能电路，其特征在于，包括总正线路、总负线路以及连接在总正线路和总负线路之间的电池模块，且所述电池模块包括依次串联的多个电池组件，多个所述电池组件分别一一对应由多个支撑件支撑；

所述电池组件与所述支撑件绝缘设置；

所述储能电路还包括两个分压组件；

两个所述分压组件串联连接在所述总正线路和所述总负线路之间；

两个所述分压组件和各个所述支撑件共接于电平台；

其中，至少一个所述分压组件的电阻可调。

2.如权利要求1所述的储能电路，其特征在于，两个所述分压组件包括第一分压组件和第二分压组件；

所述第一分压组件的第一端与所述总正线路连接，所述第二分压组件的第一端与所述总负线路连接，所述第一分压组件的第二端和所述第二分压组件的第二端共接于电平台；

所述第一分压组件包括可调电阻组件；和/或

所述第二分压组件包括可调电阻组件。

3.如权利要求2所述的储能电路，其特征在于，所述可调电阻组件包括数字可调电阻。

4.如权利要求2所述的储能电路，其特征在于，所述可调电阻组件包括第一电阻、至少一个开关管和至少一个第二电阻；

各所述开关管与各所述第二电阻串联后的第一端，与所述第一电阻的第一端连接构成所述可调电阻组件的第一端；各所述开关管与各所述第二电阻串联后的第二端与所述第一电阻的第二端连接构成所述可调电阻组件的第二端；各所述开关管的控制端构成所述可调电阻组件的控制端，用于接入控制导通或截止的控制信号。

5.如权利要求1所述的储能电路，其特征在于，所述储能电路还包括电柜；

所述电柜连接于电平台。

6.如权利要求1至5任意一项所述的储能电路，其特征在于，还包括滤波电路，所述滤波电路连接在所述总正线路和所述总负线路之间；所述滤波电路配置为对所述电池模块输出的第一直流电进行滤波。

7.如权利要求1至5任意一项所述的储能电路，其特征在于，还包括第一隔离开关组件、第二隔离开关组件、第一继电器组件和第二继电器组件；

所述第一隔离开关组件和所述第一继电器组件串联在所述总正线路上；

所述第二隔离开关组件和所述第二继电器组件串联在所述总负线路上。

8.如权利要求1至5任意一项所述的储能电路，其特征在于，还包括：

转换电路，与所述总正线路和所述总负线路连接，配置为对所述电池模块输出的第一直流电进行转换，以输出交流电。

9.如权利要求8所述的储能电路，其特征在于，所述转换电路包括逆变器，所述逆变器的直流侧与所述总正线路和所述总负线路连接，所述逆变器的交流测用于连接外部设备。

10.一种电源装置，其特征在于，所述电源装置包括如权利要求1至9任意一项所述的储能电路。