(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011483779.9
(22)申请日 2020.12.16
地址 201900 上海市宝山区毛家路31号12
幢J002室
(72)发明人 李德地
(74)专利代理机构 北京鼎承知识产权代理有限
公司 11551
代理人 柯宏达 夏华栋
(51)Int.Cl.
H02H 7/22(2006.01)
H02J 3/28(2006.01)
H02J 7/00(2006.01)
(54)发明名称
储能系统高压箱
(57)摘要
本发明提供一种储能系统高压箱，包括主接
触器、预充正极接触器、预充负极接触器、预充电
主接触器的辅助触点与电池管理系统的主接触
点、预充负极接触器的主触点分别并联在正极线
路和负极线路；预充电阻与预充正极接触器的主
触点串联；第一中间继电器的触点串接在主接触
器的线圈回路；第二中间继电器的触点与第一中
间继电器的线圈串联后，串接在主接触器闭合脉
冲输出端；第二中间继电器的线圈串接在主接触
器断开脉冲输出端。本发明降低了控制回路晃电
时，
接触器非正常通断所带来的安全隐患。权利要求书1页 说明书6页 附图2页CN 112653100 A 2021.04.13
C N 112653100
A
1.一种储能系统高压箱，其特征在于，包括主接触器、预充正极接触器、预充负极接触器、预充电阻、第一中间继电器、第二中间继电器以及电池管理系统；
所述主接触器的主触点串接在电池和储能变流器之间的线路中；所述主接触器的第一和第二辅助触点分别连接电池管理系统的主接触器闭合状态监测端和主接触器断开状态监测端；所述主接触器的第三辅助触点与电池管理系统的主接触器闭合脉冲输出端并联；
所述预充正极接触器的主触点、所述预充负极接触器的主触点分别并联在电池和储能变流器之间的正极线路和负极线路；所述预充电阻与所述预充正极接触器的主触点串联；
所述第一中间继电器的触点串接在所述主接触器的线圈回路；所述第二中间继电器的触点与所述第一中间继电器的线圈串联后，串接在主接触器闭合脉冲输出端；所述第二中间继电器的线圈串接在主接触器断开脉冲输出端。
2.如权利要求1所述的储能系统高压箱，其特征在于，所述主接触器采用GAF型直流接触器，所述主接触器的额定工作电压为1000VDC、额定电流最大为2050A。
3.如权利要求1所述的储能系统高压箱，其特征在于，所述主接触器的线圈采用电子线圈。
4.如权利要求1所述的储能系统高压箱，其特征在于，所述主接触器的第一辅助触点和第二辅助触点为一对相互联动的常开和常闭触点，用于监测主接触器处于闭合状态或是断开状态。
5.如权利要求4所述的储能系统高压箱，其特征在于，所述主接触器的第三辅助触点为常开触点，用于对主接触器的闭合状态进行自锁。
6.如权利要求1所述的储能系统高压箱，其特征在于，所述第一中间继电器的触点为常开触点，用于使主接触器的线圈回路闭合；所述第二中间继电器的触点为常闭触点，用于使主接触器闭合回路断开。
7.如权利要求1所述的储能系统高压箱，其特征在于，所述预充正极接触器的常开辅助触点、所述预充负极接触器的常开辅助触点分别连接电池管理系统的预充正闭合状态监测端和预充负闭合状态监测端；所述预充正极接触器的线圈、所述预充负极接触器的线圈分别串接在电池管理系统的预充正闭合命令输出端和预充负闭合命令输出端。
8.如权利要求1所述的储能系统高压箱，其特征在于，所述主接触器的主触点包括三个常开触点，第一常开触点和第二常开触点依次串接在所述正极线路中；第三常开触点串接在所述负极线路。
9.如权利要求1所述的储能系统高压箱，其特征在于，所述预充正极接触器的主触点、所述预充负极接触
器的主触点均为常开触点。
10.如权利要求1所述的储能系统高压箱，其特征在于，还包括冷却风扇、霍尔传感器和组端电压。
权 利 要 求 书1/1页CN 112653100 A
储能系统高压箱
技术领域
[0001]本发明涉及电池储能领域，尤其涉及一种储能系统高压箱。
背景技术
[0002]目前电池储能技术广泛应用于发电、输电、配电、用电等各个环节，并且应用于调频、调峰、微电网和用户侧储能等各个领域。储能电池系统的高压箱主要功能用于控制电池系统主电气回路的连通或断开，按照需求实现预充电、充放电等，并且实时监测电池电压、电流、开关、接触器等的状态。
[0003]现有的高压箱中，主接触器普遍采用用于电动汽车领域的直流接触器；电动汽车领域的直流接触器采用封闭式灭弧室结构，触点在大电流下切换时，封闭灭弧室有爆炸风险，从而导致更严重的电池火
灾事故。此类型接触器灭弧能力差，安全系数低，不适用于高倍率、大功率型电池储能系统，并且在额定电压比较高时，带负载切断能力差。
[0004]现有方案中，主接触器断开、闭合采用单一继电器进行控制，在电气回路晃电时，存在安全风险，并且需要继电器长期得电。
发明内容
[0005]为了解决或者至少缓解上述技术问题中的至少一个，本发明提供了一种储能系统高压箱，以提高安全性和稳定性。
[0006]根据本发明的一个方面，一种储能系统高压箱，包括主接触器、预充正极接触器、预充负极接触器、预充电阻、第一中间继电器、第二中间继电器以及电池管理系统；[0007]所述主接触器的主触点串接在电池和储能变流器之间的线路中；所述主接触器的第一和第二辅助触点分别连接电池管理系统的主接触器闭合状态监测端和主接触器断开状态监测端；所述主接触器的第三辅助触点与电池管理系统的主接触器闭合脉冲输出端并联；
[0008]所述预充正极接触器的主触点、所述预充负极接触器的主触点分别并联在电池和储能变流器之间的正极线路和负极线路；所述预充电阻与所述预充正极接触器的主触点串联；
[0009]所述第一中间继电器的触点串接在所述主接触器的线圈回路；所述第二中间继电器的触点与所述第一中间继电器的线圈串联后，串接在主接触器闭合脉冲输出端；所述第二中间继电器的线圈串接在主接触器断开脉冲输出端。
[0010]根据本发明的至少一个实施方式，所述主接触器采用GAF型直流接触器，所述主接触器的额定工作电压为1000VDC、额定电流最大为2050A。
[0011]根据本发明的至少一个实施方式，所述主接触器的线圈采用电子线圈。
[0012]根据本发明的至少一个实施方式，所述主接触器的第一辅助触点和第二辅助触点为一对相互联动的常开和常闭触点，用于监测主接触器处于闭合状态或是断开状态。[0013]根据本发明的至少一个实施方式，所述主接触器的第三辅助触点为常开触点，用
于对主接触器的闭合状态进行自锁。
[0014]根据本发明的至少一个实施方式，所述第一中间继电器的触点为常开触点，用于使主接触器的线圈回路闭合；所述第二中间继电器的触点为常闭触点，用于使主接触器闭合回路断开。
[0015]根据本发明的至少一个实施方式，所述预充正极接触器的常开辅助触点、所述预充负极接触器的常开辅助触点分别连接电池管理系统的预充正闭合状态监测端和预充负闭合状态监测端；所述预充正极
接触器的线圈、所述预充负极接触器的线圈分别串接在电池管理系统的预充正闭合命令输出端和预充负闭合命令输出端。
[0016]根据本发明的至少一个实施方式，所述主接触器的主触点包括三个常开触点，第一常开触点和第二常开触点依次串接在所述正极线路中；第三常开触点串接在所述负极线路。
[0017]根据本发明的至少一个实施方式，所述预充正极接触器的主触点、所述预充负极接触器的主触点均为常开触点。
[0018]根据本发明的至少一个实施方式，还包括冷却风扇、霍尔传感器和组端电压。[0019]本发明的储能系统高压箱采用了电池管理系统对主接触器、第一中间继电器、第二中间继电器的状态监控，通过第一中间继电器、第二中间继电器和主接触器线圈、辅助触点的配合，实现了主接触器闭合自锁，脉冲触发闭合和断开，高效节能，稳定可靠，防止误合闸、重合闸。降低了控制回路晃电时，接触器非正常通断所带来的安全隐患。
附图说明
[0020]附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
[0021]图1是本发明高压箱的示例性的布置结构示意图。
[0022]图2是本发明高压箱的示例性的主回路电气连接示意图。
[0023]图3是本发明高压箱的示例性的控制回路示意图，图中的a部分代表BMS的连接关系图，b部分代表主接触器的线圈所在回路的连接关系图。
[0024]附图标记说明：
[0025]Q01‑主接触器；K01‑预充正极接触器；K02‑预充负极接触器；R01‑预充电阻；K03‑第一中间继电器；K04‑第二中间继电器；B01‑电池管理系统。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
[0027]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
[0028]根据本发明的一个方面，参见图1、图2和图3所示，提供了一种储能系统高压箱，包括主接触器Q01、预充正极接触器K01、预充负极接触器K02、预充电阻R01、第一中间继电器
K03、第二中间继电器K04以及电池管理系统(BMS)B01。需要说明的是，电池管理系统B01具有状态监测输入端口和执行输出端口，具体的，状态监测输入端口包括主接触器Q01闭合状态监测端、主接触器Q01断开状态监测端、预充正闭合状态监测端、预充负闭合状态监测端。执行输出端口包括主接触器Q01闭合脉冲输出端、主接触器Q01断开脉冲输出端、预充负闭合命令输出端以及预充正闭合命令输出端。储能变流器(PCS，Power Conversion System)可控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。PCS由DC/AC双向变流器、控制单元等构成。PCS控制器通过通讯接收后台控制指令，根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电，实现对电网有功功率及无功功率的调节。PCS控制器通过CAN接口与BMS通讯，获取电池组状态信息，可实现对电池的保护性充放电，确保电池运行安全。
[0029]主接触器Q01包括线圈、主触点和辅助触点。主接触器Q01的主触点串接在电池和储能变流器之间的线路中，用于控制电池和储能变流器之间的线路的通断。所述主接触器Q01的第一辅助触点连接电池管理系统B01的主接触器Q01闭合状态监测端，第二辅助触点连接电池管理系统B01的主接触器Q01断开状态监测端，通过检测第一辅助触点和第二辅助触点的开闭状态来监测主接触器Q01是处于闭合状态还是处于断开状态。所述主接触器Q01的第三辅助触点与电池管理系统B01的主接触器Q01闭合脉冲输
出端并联。通过第三辅助触点与主接触器Q01闭合脉冲输出端并联，当主接触器Q01闭合脉冲输出端发出一个脉冲之后，只要第三辅助触点闭合，即使不再给该输出端送电，主接触器Q01闭合回路也会继续导通。
[0030]所述预充正极接触器K01的主触点并联在电池和储能变流器之间的正极线路上，所述预充负极接触器K02的主触点并联在电池和储能变流器之间的负极线路上。所述预充电阻R01与所述预充正极接触器K01的主触点串联。
[0031]所述第一中间继电器K03的触点串接在所述主接触器Q01的线圈回路；第一中间继电器K03的触点闭合则主接触器Q01的线圈通电，否则主接触器Q01的线圈断电。所述第二中间继电器K04的触点与所述第一中间继电器K03的线圈串联，然后两者作为整体串接在主接触器Q01闭合脉冲输出端，与主接触器Q01的第三辅助触点之间形成串联关系；第二中间继电器K04的触点断开则第一中间继电器K03的线圈断电，否则第一中间继电器K03的线圈可以通电。所述第二中间继电器K04的线圈串接在主接触器Q01断开脉冲输出端。主接触器Q01断开回路的通断受主接触器Q01断开脉冲输出端的控制，主接触器Q01断开脉冲输出端发出的脉冲期间主接触器Q01断开回路通电，脉冲期间之外的其他时间主接触器Q01断开回路断电。
[0032]从以上内容可以看出，主接触器Q01断开、闭合采用第一中间继电器K03和第二中间继电器K04分
别控制，并且继电器为脉冲得电，主接触器Q01常开辅助触点用于自锁保持，晃电时可以及时断开回路，极大降低了安全风险。
[0033]在本发明的一个实施方式中，主接触器Q01采用GAF型直流接触器，所述主接触器Q01的额定工作电压为1000VDC、额定电流最大可为2050A。GAF直流接触器采用特殊灭弧技术，触点在大电流下切换时，使用永久磁铁部件把电弧快速引入电弧室，将接触器触点表面出现的电弧迅速消灭，提高了安全性和可靠性。
[0034]在本发明的一个实施方式中，所述主接触器Q01的线圈采用电子线圈。采用电子线
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