具有底装式电连接器的动力电池单元

专利摘要:
本实用新型公开了一种具有底装式电连接器的动力电池单元，其包括动力电池单元箱体，还包括连接器母侧和连接器公侧；动力电池单元箱体的底部设有凹槽，连接器母侧嵌设于凹槽内；连接器母侧包括母侧底座，母侧底座上连接有母侧柔性框；母侧柔性框上嵌设有母侧集成接头；连接器公侧包括公侧底座，公侧底座上连接有公侧柔性框，公侧柔性框上嵌设有公侧集成接头；母侧集成接头上设有母接头、就位确认孔和两个导向槽；公侧集成接头上设有公接头、导向柱以及就位确认针。本实用新型使动力电池单元和电网的接通与断开，能够随电池单元的落位安装和起吊同时完成，接通与断开过程不必人工手动干预，操作效率高，安全性好。
公开号:CN214336860U
申请号:CN202120745016.0U
申请日:2021-04-13
公开日:2021-10-01
发明作者:张亦弛；翁爽；杜鹏飞；陆懿东
申请人:Shanghai Merchant Ship Design and Research Institute of CSSC No 604 Research Institute；
IPC主号:H01M50-502

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及船舶技术领域，特别涉及一种具有底装式电连接器的动力电池单元。
[n0002] 近年来，电池性能的发展、电池上船安全性的提高以及价格的下降，电储能在船舶上的应用越来越广泛。通过在船上设置锂电池储能系统并将其接入船舶电网，可以起到应急备用、削峰填谷、调峰调频等作用，从而优化船舶发动机的运行状态，实现降低排放、提升船舶运营经济性的目的。但随着排放政策的日趋严格，电池与常规油、气发动机混合使用的方案将无法满足未来即将生效的最严苛的废气污染物及碳排放限值要求，因而采取更大规模电池应用的纯电池动力船舶需求将逐年增多。
[n0003] 目前已经有纯电池动力船舶投入使用，其技术方案及系统设备较多借鉴了纯电动汽车领域的技术。公开号CN111547203A的专利公开了一种模块化设计的内河小型锂电池动力船，这种技术方案是当前较为典型的采用纯电池作为动力的船舶技术方案。在当前应用较为广泛的技术方案中，锂电池组替代原有的常规油、气发动机，作为船舶的电力来源布置在船体内部，电池系统与船舶电网相连，同时在船体上设置了对外接口，用于连接岸端充电枪，利用陆地电网对船上的电池组进行充电。在这种技术方案中，电池在有充电需求时需要由人员对充电枪或其他形式的连接器进行手动操作实现连接器的接通与断开，操作效率较低，安全性差，如果连接器的电流较大，还会导致电缆过重从而一进步导致操作困难。
[n0004] 现有技术中另一类方案借鉴了陆地箱式储能单元的技术方案，将锂电池组布置在集装箱内，再将集装箱装设在船舶的露天甲板上，电池组通过电缆与船舶电气系统相连。公开号CN110481748A的专利公开了一种集装箱式船用电池储能系统。与前一种技术相比，这种技术方案一定程度上节约了船舶的内部空间，但由于集装箱始终与船舶相连，对集装箱的充电依然需要依靠岸基设施，通过充电枪先将岸电连接至船舶电网、再通过电网向电池充电。这一技术方案只解决了电池在船上应用时占用船体内部空间的问题，但仍然相当于固定安装在船上，和上面电池布置在船体内部的方案相似，其充电效率低、安全性差、操作不便的问题依然没有解决。
[n0005] 现有技术方案中，电池无论是布置在船体内部还是布置在集装箱中，均需通过电缆与船上电网接通，只是布置位置有区别，实质上都是固定安装在船上，锂电池组的充电需要依靠岸上设置与船舶相连，在船舶靠岸时完成充电。受制于充电功率、码头充电设施以及港口配电状况，现有技术方案的船舶难以在短时间内完成能量补充，在能量消耗后需要长时间占用码头停泊时间进行能量补充，影响船舶运营效率。
[n0006] 现有技术方案中，电池的充电技术及设备基本沿用电动汽车的方案，需要人员手动操作充电装置进行连接、断开，操作效率低，安全性差。
[n0007] 现有技术方案中，充电装置的受电端通常布置在船体舱室的侧壁上，充电装置的供电端水平插入受电端进行接通，接通后需要外部装置持续提供水平方向的压紧力或额外设置锁止装置避免充电装置的两侧脱开，从而导致装置结构复杂，并进而提高应用成本。
[n0008] 以上现有方案造成的对效率、安全和成本的影响导致纯电池动力船舶的应用场景收到制约，目前纯电池动力船舶基本仅能应用于小型船舶，且局限于短航程、有固定运营时段、有较长码头停泊时间的游览船、渡船等，难以将方案向货物运输船领域推广。
[n0009] 本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种具有底装式电连接器的动力电池单元。
[n0010] 本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[n0011] 一种具有底装式电连接器的动力电池单元，其包括应用于船舶上的动力电池单元箱体，动力电池单元箱体内设有内部电池系统；所述具有底装式电连接器的动力电池单元还包括连接器母侧和连接器公侧；动力电池单元箱体的底部设有凹槽，连接器母侧嵌设于凹槽内，连接器母侧不凸出于动力电池单元箱体的底部；连接器母侧包括固设于动力电池单元箱体的母侧底座，母侧底座上连接有母侧柔性框；母侧柔性框上嵌设有母侧集成接头；连接器公侧包括固设于船舶或陆地上的公侧底座，公侧底座上连接有公侧柔性框，公侧柔性框上嵌设有公侧集成接头；母侧集成接头上设有电连接于内部电池系统的母接头，母侧集成接头上还开设有就位确认孔和两个导向槽；公侧集成接头上设有与母接头相适配的公接头；公侧集成接头上还设有与导向槽相适配的导向柱以及与就位确认孔相适配的就位确认针，导向柱为两个。
[n0012] 连接器公侧上设有防护罩，防护罩和连接器公侧之间为可拆卸式连接。
[n0013] 公接头电连接于船舶电网或者陆地电网。
[n0014] 两个导向槽分别设于母接头的两侧，两个导向柱分别设于公接头的两侧。
[n0015] 就位确认孔设于两个导向槽之间，就位确认针设于两个导向柱之间。
[n0016] 公接头包括用于动力电路连接的部分和用于信号线路连接的部分；母接头包括用于动力电路连接的部分和用于信号线路连接的部分。
[n0017] 就位确认孔内设有可在与就位确认针触碰时发出连接器就位信号的信号发生器。
[n0018] 动力电池单元箱体为船用集装箱。
[n0019] 母侧柔性框的宽度不大于凹槽的宽度，公侧柔性框的宽度不大于凹槽的宽度。
[n0020] 动力电池单元箱体的底部设有安装座板，安装座板围成凹槽，母侧底座固设于安装座板。
[n0021] 本实用新型的有益效果在于：本实用新型在动力电池单元落位时利用重力完成连接器的接通就位，并在接通后利用重力实现接通保持，不需另设锁止或紧固装置，通过单元起吊即可脱开，全过程能够实现自动且结构简单，能够降低成本。本实用新型通过设置底装式电连接器，使动力电池单元和船舶电网、动力电池单元和陆上电网的接通与断开，能够随电池单元的落位安装和起吊同时完成，接通与断开过程不必人工手动干预，操作效率高，安全性好。本实用新型可以实现应用电池技术的船舶以换电的模式进行运营，可以提高动力电池单元在船上的应用规模，在节省船内空间的同时提高了船舶携带的能量总量，加之能够通过更换单元的方式快速补充能量，使电池技术在船上的应用不再局限于短航程、需要长时间停靠充电的内河小型渡船或游览船，而能够将应用范围扩展至长航程的货物运输船。
[n0022] 图1为本实用新型较佳实施例的结构示意图。
[n0023] 图2为本实用新型较佳实施例的连接器母侧的结构示意图。
[n0024] 图3为图2中A向视图。
[n0025] 图4为本实用新型较佳实施例的连接器公侧的结构示意图。
[n0026] 图5为图4中B向视图。
[n0027] 下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。
[n0028] 如图1、图2、图3、图4和图5所示，一种具有底装式电连接器的动力电池单元，其包括应用于船舶上的动力电池单元箱体10，动力电池单元箱体10内设有内部电池系统11。
[n0029] 具有底装式电连接器的动力电池单元还包括连接器母侧20和连接器公侧30。
[n0030] 动力电池单元箱体10的底部设有凹槽12，连接器母侧20嵌设于凹槽12内，连接器母侧20不凸出于动力电池单元箱体10的底部。
[n0031] 连接器母侧20包括固设于动力电池单元箱体10的母侧底座21，母侧底座21上连接有母侧柔性框22；母侧柔性框22上嵌设有母侧集成接头40。
[n0032] 连接器公侧30包括固设于船舶或陆地上的公侧底座31，公侧底座31上连接有公侧柔性框32，公侧柔性框32上嵌设有公侧集成接头50。
[n0033] 母侧集成接头40上设有电连接于内部电池系统的母接头41，母侧集成接头40上还开设有就位确认孔42和两个导向槽43。
[n0034] 公侧集成接头50上设有与母接头相适配的公接头51。公侧集成接头50上还设有与导向槽43相适配的导向柱53以及与就位确认孔相适配的就位确认针52，导向柱53为两个。公接头51电连接于船舶电网或者陆地电网。
[n0035] 两个导向槽43分别设于母接头41的两侧，两个导向柱53分别设于公接头51的两侧。就位确认孔42设于两个导向槽43之间，就位确认针52设于两个导向柱53之间。
[n0036] 公接头51包括用于动力电路连接的部分和用于信号线路连接的部分；母接头41包括动力电路的部分和信号线路的部分。
[n0037] 就位确认孔42内设有可在与就位确认针触碰时发出连接器就位信号的信号发生器(图上未示出)。
[n0038] 动力电池单元箱体10为船用集装箱。
[n0039] 母侧柔性框22的宽度不大于凹槽12的宽度；公侧柔性框32的宽度不大于凹槽12的宽度。
[n0040] 连接器公侧30上设有防护罩13，防护罩13和连接器公侧30之间为可拆卸式连接。
[n0041] 动力电池单元箱体10的底部固设有安装座板14，安装座板14围成凹槽12，母侧底座21固设于安装座板14。
[n0042] 本实用新型中，动力电池单元箱体采用标准集装箱，在箱体内部装设由内部电池系统。动力电池单元箱体底部位置开孔并设置安装座板，安装座板围成凹槽。连接器母侧设于凹槽内，并固接于安装座板上。连接器母侧朝向箱体内部的一侧为接线端，电缆接至内部电池系统。
[n0043] 连接器母侧和连接器公侧可以在连接后接通电路，实现电力的输入、输出以及监测、控制信号的输入、输出。
[n0044] 连接器公侧安装在船舶上或陆地上预设的动力电池单元箱位处，当动力电池单元吊装就位时，连接器公侧和连接器母侧能够对准并完成连接。
[n0045] 在连接器公侧的安装位置设有防护罩，用于防止雨水、灰尘进入连接器导致故障。防护罩能够以机械或者人工的方式打开或关闭。
[n0046] 连接器公侧和连接器母侧分别由各自的集成接头、柔性框和底座组成。集成接头安装在柔性框上，柔性框与底座连接。电缆穿过底座和柔性框后直接与集成接头连接。
[n0047] 柔性框的材质可在实践中结合实际情况进行优选，通过设置柔性框，可以纠正连接器公侧和母侧接头在连接时可能出现的细微偏差，从而确保连接可靠。
[n0048] 连接器公侧集成接头上设有用于电气连接的公接头，公接头包括用于动力电路连接的部分和用于信号线路连接的部分。
[n0049] 连接器母侧集成接头上设有用于电气连接的母接头，母接头包括用于动力电路连接的部分和用于信号线路连接的部分。
[n0050] 在公侧集成接头上设就位确认针，在母侧集成接头上设就位确认孔，当连接器公侧、母侧对接完成时，就位确认针插入就位确认孔，当插入深度达到预先设定的位置时由就位确认针触发信号发生器，信号发生器发出连接器就位信号，该信号是连接器连接到位、可以开始运行的一个指令。
[n0051] 在公侧集成接头上设有导向柱，在母侧集成接头上设有导向槽，当连接器公侧和连接器母侧基本对准，开始对接时，导向柱插入导向槽，可以引导两侧连接器上的柔性框产生适当形变，从而确保连接可靠。
[n0052] 本实用新型在实施时，通过将动力电池单元箱体吊起至预设位置并下落，通过重力即可实现连接器公侧和连接器母侧的连接，同时还可利用重力使连接器公侧和连接器母侧保证连接状态，不必通过其他方式进行锁紧或固定。
[n0053] 通过将动力电池单元箱体起吊即可实现连接器母侧和连接器公侧的脱开。
[n0054] 在连接器接通、断开的过程中，不必对连接器进行人工手动操作，可以提高操作效率和使用安全。
[n0055] 本实用新型中，连接器是双向通路的连接器，可以用于动力电池的电力对船输出，也可用于岸上电网对动力电池单元的充电。
[n0056] 本实用新型通过在动力电池单元上设置底装式电连接器，使动力电池单元可以在船、岸之间高效转移，动力电池单元不必在船上进行充电，而是可以采取换电的运营模式，这样使船舶能够高效完成能源补充和替换，也使电池单元能够在良好的环境条件下以适宜工况完成充电，提高了运营效率，改善了电池工作条件。
[n0057] 本实用新型通过设置底装式电连接器，使动力电池单元和船舶电网、动力电池单元和陆上电网的接通与断开，能够随电池单元的落位安装和起吊同时完成，接通与断开过程不必人工手动干预，操作效率高，安全性好。
[n0058] 本实用新型中，连接器集成接头具有电力输入输出和信号输入输出的功能；连接器通过就位确认针与就位确认孔的接触发出就位信号，该信号作为连接器连接到位、可以开始运行的一个指令，保证连接有效、运行可靠。
[n0059] 本实用新型中，通过所设的导向柱、导向槽以及公、母两侧的柔性框实现对接时微小偏差的纠正，保证连接的可靠性与安全性。
[n0060] 本实用新型在动力电池单元落位时利用重力完成连接器的接通就位，并在接通后利用重力实现接通保持，不需另设锁止或紧固装置，通过单元起吊即可脱开，全过程能够实现自动且结构简单，能够降低成本。
[n0061] 本实用新型可以实现应用电池技术的船舶以换电的模式进行运营，可以提高动力电池单元在船上的应用规模，在节省船内空间的同时提高了船舶携带的能量总量，加之能够通过更换单元的方式快速补充能量，使电池技术在船上的应用不再局限于短航程、需要长时间停靠充电的内河小型渡船或游览船，而能够将应用范围扩展至长航程的货物运输船。
[n0062] 虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

权利要求:
Claims (10)
[0001] 1.一种具有底装式电连接器的动力电池单元，其包括应用于船舶上的动力电池单元箱体，动力电池单元箱体内设有内部电池系统；其特征在于，所述具有底装式电连接器的动力电池单元还包括连接器母侧和连接器公侧；动力电池单元箱体的底部设有凹槽，连接器母侧嵌设于凹槽内，连接器母侧不凸出于动力电池单元箱体的底部；连接器母侧包括固设于动力电池单元箱体的母侧底座，母侧底座上连接有母侧柔性框；母侧柔性框上嵌设有母侧集成接头；连接器公侧包括公侧底座，公侧底座上连接有公侧柔性框，公侧柔性框上嵌设有公侧集成接头；母侧集成接头上设有电连接于内部电池系统的母接头，母侧集成接头上还开设有就位确认孔和两个导向槽；公侧集成接头上设有与母接头相适配的公接头；公侧集成接头上还设有与导向槽相适配的导向柱以及与就位确认孔相适配的就位确认针，导向柱为两个。
[0002] 2.如权利要求1所述的具有底装式电连接器的动力电池单元，其特征在于，连接器公侧上设有防护罩，防护罩和连接器公侧之间为可拆卸式连接。
[0003] 3.如权利要求1所述的具有底装式电连接器的动力电池单元，其特征在于，公接头电连接于船舶电网或者陆地电网。
[0004] 4.如权利要求1所述的具有底装式电连接器的动力电池单元，其特征在于，两个导向槽分别设于母接头的两侧，两个导向柱分别设于公接头的两侧。
[0005] 5.如权利要求4所述的具有底装式电连接器的动力电池单元，其特征在于，就位确认孔设于两个导向槽之间，就位确认针设于两个导向柱之间。
[0006] 6.如权利要求1所述的具有底装式电连接器的动力电池单元，其特征在于，公接头包括用于动力电路连接的部分和用于信号线路连接的部分；母接头包括用于动力电路连接的部分和用于信号线路连接的部分。
[0007] 7.如权利要求1所述的具有底装式电连接器的动力电池单元，其特征在于，就位确认孔内设有可在与就位确认针触碰时发出连接器就位信号的信号发生器。
[0008] 8.如权利要求1所述的具有底装式电连接器的动力电池单元，其特征在于，动力电池单元箱体为船用集装箱。
[0009] 9.如权利要求1所述的具有底装式电连接器的动力电池单元，其特征在于，母侧柔性框的宽度不大于凹槽的宽度，公侧柔性框的宽度不大于凹槽的宽度。
[0010] 10.如权利要求1所述的具有底装式电连接器的动力电池单元，其特征在于，动力电池单元箱体的底部设有安装座板，安装座板围成凹槽，母侧底座固设于安装座板。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120745016.0U|CN214336860U|2021-04-13|2021-04-13|具有底装式电连接器的动力电池单元|CN202120745016.0U| CN214336860U|2021-04-13|2021-04-13|具有底装式电连接器的动力电池单元|