一种电源装置及具有其的供电系统

技术领域

本发明实施例涉及电子设备领域，具体涉及一种电源装置及具有其的供电系统。

背景技术

由于家用锂电池储能系统的使用寿命通常都需要达到10年以上的时间，整个系统一旦有任何电芯失效，都需要更换整个电池模组来达到维修的目的，而更换整个电池模组会带来高昂的硬件售后成本。

其次，现有的家用壁挂式锂电池储能系统，未能充分考虑热量对电芯使用寿命的影响。

再次，现有的家用壁挂式锂电池储能系统中，如果有任何电芯充、放电导致热失控，热失控会蔓延到邻近的电芯，会造成热失控的范围进一步扩大，加重了单一电芯热失控对整个系统所造成的损坏。

发明内容

为此，本发明的实施例提供了一种电源装置及具有其的供电系统，以解决现有技术中电池模组更换操作复杂，电源装置内部散热效果差，电芯温度探测装置无法监控到每一个电芯的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

在本发明的实施方式一个方面中，提供了一种电源装置及具有其的供电系统，包括：多个电池模组，用于存储电能和供应电能，所述多个电池模组之间独立设置，单个所述电池模组由多个电芯组件串并联组成，所述多个电芯组件间隙设置；电池管理模块，连接所述多个电池模组，用于所述电源装置的电量管理，所述多个电池模组通过所述电池管理模块输入或输出电能；电芯温度探测装置，包括：多个金属温度导热片，分别设置在所述多个电芯组件上，用于获取所述多个电芯组件的温度；中央集热器，所述中央集热器与所述多个金属温度导热片连接；温度传感器，所述温度传感器设置在所述中央集热器的表面，获取所述中央集热器的温度信号，并将所述温度信号传递给所述电池管理模块；箱体，所述箱体的侧壁设置有散热孔，所述多个电池模组和所述电池管理模块设置在所述箱体内；其中，所述箱体内有多个独立空间，所述多个电池模组和所述电池管理模块分别设置在所述箱体的独立空间内；所述电池管理模块设置成根据所述温度信号控制电能的输入与输出。

进一步地，所述电池管理模块包括：盒体；管理系统模块，设置在所述盒体内，用于对所述电源装置进行电量管理；维护端口，嵌设在所述盒体的侧壁，与所述管理系统模块电连接；通信端口，嵌设在所述盒体的侧壁，与所述管理系统模块电连接；断路器，设置在所述盒体的内部，所述断路器两端分别连接电池模组总正和第一接线端口电连接，所述第一接线端口嵌设在所述盒体的侧壁；其中，所述多个电池模组总负与所述管理系统模块电连接，所述多个电池模组总负与第二接线端口电连接，所述第二接线端口嵌设在所述盒体的侧壁。

进一步地，所述第一接线端口包括：第一极柱套管；第一极柱，所述第一极柱设置在所述第一极柱套管内，在所述第一极柱与所述第一极柱套管之间设置有极柱胶；第一接线端子，连接电能输入装置或用电设备；其中，所述第一极柱的第一端与所述断路器连接，所述第一极柱的第二端与所述第一接线端子连接。

进一步地，所述第二接线端口包括：第二极柱套管；第二极柱，所述第二极柱设置在所述第二极柱套管内，在所述第二极柱与所述第二极柱套管之间设置有极柱胶；第二接线端子，连接电能输入装置或用电设备；其中，所述第二极柱的第一端与所述管理系统模块电连接，所述第二极柱的第二端与所述第二接线端子连接。

进一步地，所述电芯组件包括：电芯，所述电芯为长方体；顶部固定套，所述顶部固定套套设在所述电芯的顶部，所述电芯的正负极接口设置在其顶部端面；底部固定套，所述底部固定套套设在所述电芯的底部；其中，所述顶部固定套的侧壁和所述底部固定套的侧壁上设置有定位柱和定位孔。

进一步地，所述电池模组包括：多个所述电芯组件，各所述电芯组件之间通过设置在所述顶部固定套和所述底部固定套侧壁的定位柱和定位孔进行连接；其中，所述多个电芯的正负极接口通过导体串联或并联。

进一步地，所述电芯为锂电池。

进一步地，所述多个电芯组件之间设置有间隙。

进一步地，所述箱体侧壁设置有壁挂结构，所述箱体通过所述壁挂结构固定在墙体上。

在本发明的实施方式的另一方面中，提供了一种供电系统，包括：权利要求1-9中任一项所述的电源装置；太阳能板，所述太阳能板与所述电源装置连接，向所述电源装置提供电能；逆变器，所述电源装置通过所述逆变器连接用电设备。

本发明的实施方式具有如下优点：

本发明实施例公开了一种电源装置及具有其的供电系统，其中，电源装置采用多个电池模组，降低了更换单个模组的成本，同时各模组间分散设置，使得热量不易聚集，单个电池模组由多个电芯组件间隙设置组成，多个电芯组件间不接触设置，空气通过电芯组件间的间隙自然对流带走热量，同时防止出现某个电芯热失控导致相邻的电芯组件损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明的实施例提供的一种电源装置的结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的电池管理模块的结构示意图；

图3为本发明的实施例提供的电池管理模块内部电路的结构示意图；

图4为本发明的实施例提供的第一接线端口或第二接线端口的结构示意图；

图4-1为本发明的实施例提供的第一接线端口或第二接线端口剖面结构示意图；

图5为本发明的实施例提供的第一接线端口或第二接线端口的另一结构示意图；

图5-1为传统接线端口的结构示意图；

图6为本发明的实施例提供的温控控制系统的结构示意图；

图7为本发明的实施例提供的电芯组件的结构示意图；

图8为本发明的实施例提供的电池模组的结构示意图；

图9为本发明的实施例提供的箱体的结构示意图。

图中：100-电源装置、10-电池模组、11-电芯组件、110-电芯、111-顶部固定套、112-底部固定套、12-电池模组总负、13-电池模组总正、20-电池管理模块、21-盒体、22-管理系统模块、23-维护端口、24-通信端口、25-断路器、26-第一接线端口、261-第一极柱套管、262-第一极柱、263-第一接线端子、264-极柱胶、27-第二接线端口、30-箱体、31-散热孔、32-壁挂结构、40-温度探测装置、41-金属温度导热片、42-中央集热器、43-温度传感器。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例

参考图1-8所示的电源装置100的结构示意图，本发明的实施例提供了一种电源装置100，包括：多个电池模组10，用于存储电能和供应电能，多个电池模组10之间独立设置；电池管理模块20，连接多个电池模组10，用于电源装置的电量管理，多个电池模组10通过电池管理模块20输入或输出电能；箱体30，箱体30的侧壁设置有散热孔31，多个电池模组10和电池管理模块20设置在箱体内；其中，箱体30内有多个独立空间，多个电池模组10和电池管理模块20分别设置在箱体30的独立空间内；电池模组10由多个电芯组件11串并联组成，多个电芯组件11间隙设置。

具体地，本发明的电源装置100采用多个电池模组10，相比于采用传统的单个电池模组，本发明的电源装置100在使用周期内的维修过程中，可以针对性的仅更换损坏的电池模组10。

电池模组10由多个电芯组件11串并联组成，多个电芯组件11留有间隙，使得相邻的电芯组件11的电芯110间不接触，本发明的电池模组10的设计，有利于电芯110间的自然对流散热，与现有技术相比，能够有效降低电芯110在充放电过程中的温度，并显著提高系统的使用寿命。同时，系统的电芯组件11的设计能够有效避免单个电芯110的热失控传递至其它电芯110，进而避免系统进一步损坏。

如图2、图3所示，电池管理模块20包括：盒体21；管理系统模块22，设置在盒体21内，用于对电源装置100进行电量管理；维护端口23，嵌设在盒体21的侧壁，与管理系统模块22电连接；通信端口24，嵌设在盒体21的侧壁，与管理系统模块22电连接；断路器25，设置在盒体21的内部，断路器25两端分别连接电池模组总正和第一接线端口26电连接，第一接线端口26嵌设在盒体21的侧壁。其中，多个电池模组总负12与管理系统模块22电连接，管理系统模块22与第二接线端口27电连接，第二接线端口27嵌设在盒体21的侧壁。

具体地，管理系统模块22为本领域通用的BMS(电池管理)系统模块，用于控制电量从电池管理模块20输入或输出电池模组10。同时，本发明中，一体式设计的电池管理模块20便于在电源装置100上进行更换和装配，同时，各部件集成设置在电池管理模块20的盒体21上，节省了使用空间。

如图4、图4-1、图5所示，第一接线端口26包括：第一极柱套管261；第一极柱262，第一极柱262设置在第一极柱套管261内，在第一极柱262与第一极柱套管261之间设置有极柱胶264；第一接线端子263，连接电能输入装置或用电设备；其中，第一极柱262的第一端与管理系统模块22电连接，第一极柱262的第二端与第一接线端子263连接。可选的，在本发明的实施例中，第一接线端口26为正极输出端，第二接线端口27为负极输出端。

如图4、图4-1、图5所示，第二接线端口27包括：第二极柱套管；第二极柱，第二极柱设置在第二极柱套管内，在第二极柱与第二极柱套管之间设置有极柱胶；第二接线端子，连接电能输入装置或用电设备；其中，第二极柱的第一端与管理系统模块电连接，第二极柱的第二端与第二接线端子连接。

具体地，传统的接线端口如图5-1所示，第一极柱262直接镶塑在第一极柱套管261内，因为受到第一极柱套管261尺寸的限制，第一极柱262的规格尺寸是固定且无法变更的。无法满足家用储能系统对第一极柱262规格尺寸多样性的需求。家用储能系统根据输入，输出功率的不同，需要配备具有不同电流通过能力的接线端口。传统的接线端口尺寸单一，用于家用储能系统时，无法满足对接线端口定制化的需求，容易带来接线端口过电流能力不足的问题，在家用储能系统的充、放电过程中，会引起接线端口发热严重，并会将热能通过线束传递至电池管理系统，造成电池管理系统高温。高温不仅会降低储能系统的DC-AC，或AC-DC转化效率，还会缩短电池管理系统的使用寿命。如图4-1所示，本发明实施例提供的接线端口，接线端口中第一极柱套管261预留了足够的空间，可以根据不同的需求来配备第一极柱262的规格尺寸，第一极柱262不需要采用注塑的方式嵌入第一极柱套管261内。将第一极柱262水平置入第一极柱套管261内，然后在261与262之间的壁腔内注入极柱胶264，使用极柱胶264来密封、固定第一极柱262与第一极柱套管261。本发明所涉及的第一接线端口26和第二接线端口27，确保了极柱的过电流能力，可以根据家用储能系统的输入，输出功率来进行定制化的设计，以满足家用储能系统对接线端口电流通过能力的要求，确保接线端口在储能系统的使用过程中不会因电流通过能力不足而造成过热的问题。从根本上解决了传统接线端口中极柱在家用储能系统充、放电过程中发热量大，进而降低储能系统的AC-DC，或DC-AC转换效率，缩短电池管理模块20的使用寿命问题。

如图6所示，电源装置100还包括温度探测装置40。在本发明的实施例中，提供了一红分布式电芯温度探测集成装置，该装置包括：中央集热器42、多个金属温度导热片41、柔性薄膜式的温度传感器43。

其中，金属温度导热片41部署在电池模组10中的每一个电芯组件11上，具体地，设置在电芯110的侧面中心位置，通过金属温度导热片442将每个电芯110的温度实时传导至中央集热器42，柔性薄膜温度传感器43固定在中央集热器42的表面，能够实时探测中央集热器42的温度并将此温度值上报给电池管理系统22。

具体地，传统的电芯110温度探测方法是将单个或数个(一般不会超过4个)温度传感器分布在对应的单个或数个电芯110表面，此传统方法无法覆盖到电源装置100内的所有的电芯110，未安装有温度传感器的电芯110一旦发生高温热失控，电池管理系统因为无法采集到这颗电芯110的温度值，也就无法及时切断储能系统的输入或输出，这颗电芯的热失控就会蔓延到整个电池系统内，而热失控的蔓延会造成整个系统发生严重的火灾事故。通过公开的信息检索，分析市场上其他品牌家用储能系统已发生的火灾事故，根本原因是由于电芯110热失控在整个系统内的蔓延引起的。采用传统方式布置的电芯温度传感器，由于只能检测到家用储能系统内单个或数个电芯110的温度，而无法检测到所有电芯110的温度，无法从根源上解决电芯110热失控在系统内蔓延的问题。在本发明的实施例中，是通过家用储能系统内固定在每一颗电芯110侧面的金属温度导热片41，将家用电源装置100内所有电芯110的表面温度实时传导到中央集热器42上，再通过固定在中央集热器42上的柔性薄膜温度传感器43，将中央集热器42上的温度值实时上报至电池管理模块20。电池管理模块20设置成根据温度信号控制电能的输入与输出。具体地，电池管理模块20包括管理系统模块22，管理系统模块22具有控制器的功能，当管理系统模块22判断接收到的温度信号大于预设值时，控制发出报警信号，并切断电能的输入与输出。

此发明所涉及的分布式电芯温度探测集成装置表面覆盖有低导热系数的改良塑胶材料，能够确保金属温度导热片41将热量损失降低到最小的情况下，高效地将电芯表面的温度实时传导至中央集热器42上。电源装置100内如果有任何一颗电芯110发生了热失控现象，固定在这颗电芯侧面的金属温度导热片41就会将此颗电芯表面的高温实时传导至中央集热器42，连接中央集热器42的柔性薄膜温度传感器43能够实时将中央集热器42上的高温温度值上报给管理系统模块22，管理系统模块22可以及时切断电源装置100电能的输入或输出，进而避免热失控在系统内蔓延。分布式电芯温度探测集成装置的实施，可以确保电池管理模块20能够监控到电源装置100内每一颗电芯110可能发生的热失控行为，并及时采取保护措施，防止单个电芯110的热失控在整个装置内蔓延，可以显著地提高电源装置100的安全性。

如图7所示，电芯组件11包括：电芯110，电芯110为长方体；顶部固定套111，顶部固定套111套设在电芯110的顶部，电芯110的正负极接口设置在其顶部端面；底部固定套112，底部固定套112套设在电芯110的底部；其中，顶部固定套111的侧壁和底部固定套112的侧壁上设置有定位柱和定位孔。在本发明的实施例中，可以通过增减模块化的电芯组件11的数量调整电池模组10的瓦时能量。

如图8所示的电池模组10的结构示意图，电池模组10包括：多个电芯组件11，各电芯组件11之间通过设置在顶部固定套111和底部固定套112侧壁的定位柱和定位孔进行连接；其中，多个电芯110的正负极接口通过导体串联或并联。具体地，顶部固定套111和底部固定套112套设在电芯110的两端，电芯组件11之间通过设置在顶部固定套111和底部固定套112侧壁的定位柱和定位孔，进行拼接，同时，使得相邻电芯组件11之间的电芯110不会接触，留有缝隙，当电池模组10工作时，空气通过缝隙自然对流，带走热量。

具体地，在本发明的实施例中，电芯110为锂电池。可选的，电芯110还可以为镉镍电池或氢镍电池。

如图9所示的箱体30结构示意图，箱体30侧壁设置有壁挂结构32，箱体30通过壁挂结构32固定在墙体上。

在本发明的实施例中，提供了一种供电系统，包括：如上所述的电源装置100；太阳能板，太阳能板与电源装置100连接，向电源装置100提供电能；逆变器，电源装置100通过逆变器连接用电设备。本领域技术人员可知的，逆变器用于将直流电能转变成定频定压或调频调压的交流电。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明做了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。