CN110010810A - 一种具有消防结构的储能电池机柜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有消防结构的储能电池机柜，该储能电池机柜包括：机柜本体和电池箱；其中，所述电池箱并列设置于所述机柜本体内，并且，所述电池箱上均设有消防注液口；所述机柜本体上设有消防管路，其与所述消防注液口相连接，用以向所述电池箱内注入灭火剂和复燃抑制剂，以通过灭火剂对所述电池箱内的电池进行灭火，并通过复燃抑制剂浸没所述电池箱内的电池。本发明供的储能电池机柜，通过在机柜本体上设置的消防管路和电池箱上设置的消防注液口，以对电池箱内部注入灭火剂和复燃抑制剂，进而通过灭火剂在电池箱内扑灭明火并通过复燃抑制剂浸没电池，使电池无法复燃，实现快速扑灭明火以及长时间抑制复燃的效果。
Description
技术领域
本发明涉及储能系统技术领域，具体而言，涉及一种具有消防结构的储能电池机柜。
背景技术
锂离子电池具有比容量大、工作电压高、循环寿命长、体积小、重量轻等优点，应用于较多场景。
在电动汽车和储能系统中，电源的动力电池要求具有较大的容量和电压，需要将多个单体电池装置于电池箱内，通过串、并联形成电池组来达到动力源的要求，多个电池箱组合构成大规模储能系统。
然而，大规模储能系统电池串并联数量多、规模大、运行功率大，而且现有储能电池属于本征不安全体系，采用可燃有机物作为电解液，在高能的运行环境中易发生内短路造成热失控，存在自析氧反应自成燃烧体系，常规安全消防措施无法有效应对。
这是因为一方面现有的常规灭火技术主要是针对常规火灾，而锂离子电池火灾具有自身的特殊性，比如电池正极存在自析氧反应、电池热失控后内压大于外压并且电池壳体的物理阻隔使灭火剂无法进入电池内部等特点，这些使得常规灭火剂无法有效扑灭储能系统火灾；另一方面，电池异常状态有大量放热副反应发生，电池组内部存在热扩散，易造成电池间的热失控连锁反应，使储能系统内的电池燃烧成链状迅速扩展蔓延，并且电池热失控的引发具有隐蔽性，这些造成电池火灾难以一次扑灭，易产生复燃，造成二次火灾。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种具有消防结构的储能电池机柜，旨在解决现有储能系统极易出现火灾影响车辆或其他使用场合的安全的问题。
本发明提出了一种具有消防结构的储能电池机柜，该储能电池机柜包括：机柜本体和电池箱；其中，所述电池箱并列设置于所述机柜本体内，并且，所述电池箱上均设有消防注液口；所述机柜本体上设有消防管路，其与所述消防注液口相连接，用以向所述电池箱内注入灭火剂和复燃抑制剂，以通过灭火剂对所述电池箱内的电池进行灭火，并通过复燃抑制剂浸没所述电池箱内的电池。
进一步地，上述具有消防结构的储能电池机柜，所述消防管路设置于所述机柜本体外的端部连接有灭火剂储罐，用以向所述消防管路内注入灭火剂；所述消防管路设置于所述机柜本体外的端部连接有复燃抑制剂储罐，用以向所述消防管路内注入复燃抑制剂。
进一步地，上述具有消防结构的储能电池机柜，所述消防管路和所述灭火剂储罐的输出端之间设有第一连接控制器，用以实现所述消防管路和所述灭火剂储罐之间的连接和中断；所述消防管路和所述复燃抑制剂储罐的输出端之间设有第二连接控制器，用以实现所述消防管路和所述复燃抑制剂储罐之间的连接和中断。
进一步地，上述具有消防结构的储能电池机柜，还包括：第一触发装置和第二触发装置；其中，所述第一触发装置与所述第一连接控制器相连接，用以在火灾发生时触发所述第一连接控制器，以使所述灭火剂储罐内的灭火剂注入至所述消防管路中；所述第二触发装置与所述第二连接控制器相连接，用以在消防管路内注入灭火剂并延时预设时间段后触发所述第二连接控制器，以使所述复燃抑制剂储罐内的复燃抑制剂注入至所述消防管路中。
进一步地，上述具有消防结构的储能电池机柜，所述第一触发装置和/或第二触发装置为手动触发装置，其设置在所述机柜本体的外壁或所述电池箱的操作区，用以通过所述手动触发装置人为触发所述第一连接控制器和/或所述第二连接控制器。
进一步地，上述具有消防结构的储能电池机柜，所述第一触发装置和/或第二触发装置为自动触发装置，其与所述电池箱内部的温度传感器电连接，在所述温度传感器检测到所述电池箱的温度大于预设温度时，触发所述第一连接控制器和/或所述第二连接控制器；或，所述第一触发装置和/或第二触发装置为自动触发装置，其与所述电池箱内部的烟雾传感器电连接，在所述烟雾传感器检测到所述电池箱内的烟雾浓度大于预设浓度时，触发所述第一连接控制器和/或所述第二连接控制器。
进一步地，上述具有消防结构的储能电池机柜，所述消防管路与各所述电池箱上的消防注液口之间均设有截止阀，用以独立控制所述消防管路与各所述消防注液口之间的导通与截止。
进一步地，上述具有消防结构的储能电池机柜，各所述截止阀均与其对应所述电池箱内部的温度传感器或其对应所述电池箱内部的烟雾传感器电连接，用以在所述温度传感器检测到所述电池箱的温度大于预设温度时或所述烟雾传感器检测到所述电池箱内的烟雾浓度大于预设浓度时，进行开启，以向对应所述电池箱内注入灭火剂和复燃抑制剂。
进一步地，上述具有消防结构的储能电池机柜，该储能电池机柜还包括：报警器；其中，所述报警器与所述电池箱内部的温度传感器或所述电池箱内部的烟雾传感器电连接，用以在所述温度传感器检测到所述电池箱的温度大于预设温度时或所述烟雾传感器检测到所述电池箱内的烟雾浓度大于预设浓度时，进行报警。
进一步地，上述具有消防结构的储能电池机柜，所述机柜本体包括：壳体和隔板；其中，所述壳体为内部中空结构；所述隔板设置于所述壳体内，用以将所述壳体内的中空型腔分割为若干个用以放置一个所述电池箱的存放型腔。
进一步地，上述具有消防结构的储能电池机柜，所述消防管路设置在所述机柜本体的顶部。
本发明提供的具有消防结构的储能电池机柜，通过在机柜本体上设置的消防管路和电池箱上设置的消防注液口，以对电池箱内部注入灭火剂和复燃抑制剂，进而通过灭火剂在电池箱内扑灭明火并通过复燃抑制剂浸没电池，使电池无法复燃，实现快速扑灭明火以及长时间抑制复燃的效果，从而避免火灾的发生和扩大，提高其安全性，同时保证了电池安全稳定的运行。
附图说明
通过阅读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，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的具有消防结构的储能电池机柜的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的具有消防结构的储能电池机柜的剖视图；
图3为本发明实施例提供的具有消防结构的储能电池机柜的结构框图
图4为本发明实施例提供的电池箱的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参见图1至图4，其示出了本发明实施例提供的具有消防结构的储能电池机柜的优选结构。如图所示，该储能电池机柜包括：机柜本体1和电池箱2；其中，
电池箱2并列设置于机柜本体1内，并且，电池箱2上均设有消防注液口21。具体地，机柜本体1内部中空，用以放置电池箱2。为减小电池箱2的占地面积，优选地，电池箱2并列设置于机柜本体1内，本实施例中以两列且各列均设有7个电池箱2为例进行说明，即机柜本体1内设有14个电池箱。电池箱2内并列设置有若干个电池（图中未示出），电池通过串并联组成电池组放置在电池箱2内，本实施例中以电池经2并16串组成电池组为例进行说明。为避免电池箱2内的电池发生火灾，优选地，电池箱2上均设有消防注液口21，用以对电池箱2内部注入灭火剂和复燃抑制剂，以通过灭火剂在电池箱内扑灭明火并通过复燃抑制剂浸没电池，使电池无法复燃。为避免消防注液口21影响电池箱2的正常使用，优选地，消防注液口21设置于电池箱2的后侧壁22上。进一步优选地，消防注液口21设置于后侧壁22的中上部，以确保注入的灭火剂和复燃抑制剂可对电池箱2内的所有电池进行灭火，并将所有电池进行浸没，以避免电池的复燃。其中，消防注液口21可以为设置在电池箱2上的管道，且管道与电池箱2之间进行密封处理。为避免注入的灭火剂和复燃抑制剂的泄露，优选地，电池箱2为密封结构，不仅避免灭火剂和复燃抑制剂的泄露，同时可避免电池箱2内的火向外蔓延，以阻止火灾的发生。另外，各电池箱2与机柜本体1之间密封连接，以进一步避免灭火剂和复燃抑制剂的泄露。
机柜本体1上设有消防管路11，其与消防注液口相连接，用以向电池箱内注入灭火剂和复燃抑制剂，以通过灭火剂对电池箱2内的电池进行灭火，并通过复燃抑制剂浸没电池箱2内的电池。具体地，机柜本体1上设有消防管路11，优选地，消防管路11穿设于机柜本体1的壳体12，使得消防管路11的部分设置在机柜本体1内，以便实现消防管路11和各个电池箱2的消防注液口21之间的连接，进而通过消防管路11设置在机柜本体1外的端部（如图1所示的上端）进行灭火剂和复燃抑制剂的注入，从而扑灭明火且阻止电池复燃。其中，当储能电池机柜内的电池发生热失控时，首先消防系统可将气体灭火剂经消防管路11和消防注液口21喷洒在电池箱2内扑灭明火，10-300秒后将复燃抑制剂经消防管路11和消防注液口21注入电池箱2内，直至将电池箱2内注满复燃抑制剂，使得复燃抑制剂浸没电池箱2内的电池，使电池无法复燃，从而实现快速扑灭明火以及长时间抑制复燃的效果，10-300秒的间隔亦可选择其他时间段，本实施例中对其做任何限定。为便于注入的灭火剂和复燃抑制剂的流动，优选地，消防管路11设置在机柜本体1的顶部（相对于图1所示的位置而言）。
在上述实施例中，为实现对电池箱2的监控，优选地，电池箱2内设有温度传感器3和/或烟雾传感器4，其中，温度传感器3用以检测电池箱2内部的温度，烟雾传感器4 用以检测电池箱2内部的烟雾浓度，进而检测电池箱2内的电池是否发生热失控。
进一步优选地，该储能电池机柜还可包括：报警器5；其中，报警器5与电池箱2内部的温度传感器3或电池箱2内部的烟雾传感器4电连接，用以在温度传感器3检测到电池箱2的温度大于预设温度时或烟雾传感器4检测到电池箱2内的烟雾浓度大于预设浓度时，进行报警。其中，报警器5可以为蜂鸣器或报警灯。当然，报警器5亦可与温度传感器3和烟雾传感器4同时连接，以便在温度传感器3检测到电池箱2的温度大于预设温度时、烟雾传感器4检测到电池箱2内的烟雾浓度大于预设浓度时，两个条件满足其一便进行报警。其中，预设温度和烟雾浓度可以根据实际情况确认，本实施例中对其不做任何限定。
在上述实施例中，消防管路11与各个电池箱2的消防注液口21之间均设置有截止阀10，用以独立控制消防管路11与各消防注液口21之间的导通与截止。当其中某个电池箱2内发生火灾时，可通过其对应的截止阀10的控制，以便使得对应的截止阀10开启，以注入灭火剂和复燃抑制剂，当然亦可选择性的开启其他截止阀10，例如可开启该电池箱2周边的电池箱2对应的截止阀10，以便部分电池箱2进行灭火剂和复燃抑制剂的注入。
为实现对截止阀10的控制，优选地，各截止阀10均与其对应电池箱2内部的温度传感器3或其对应电池箱2内部的烟雾传感器4电连接，用以在温度传感器3检测到电池箱2的温度大于预设温度时或烟雾传感器4检测到电池箱2内的烟雾浓度大于预设浓度时，进行开启，以向对应电池箱2内注入灭火剂和复燃抑制剂。当然，截止阀10亦可与温度传感器3和烟雾传感器4同时连接，以便在温度传感器3检测到电池箱2的温度大于预设温度时、烟雾传感器4检测到电池箱2内的烟雾浓度大于预设浓度时，两个条件满足其一便进行报警。其中，预设温度和烟雾浓度可以根据实际情况确认，本实施例中对其不做任何限定。
在上述实施例中，消防管路11设置于机柜本体1外的端部（如图1所示的上端）连接有灭火剂储罐（图中未示出），用以向消防管路1内注入灭火剂；消防管路11设置于机柜本体1外的端部连接有复燃抑制剂储罐（图中未示出），用以向消防管路11内注入复燃抑制剂。具体地，灭火剂储罐和复燃抑制剂储罐可通过两支路管道连接到消防管路11上，以便通过灭火剂储罐和复燃抑制剂储罐对消防管路11进行灭火剂和复燃抑制剂的注入。
为实现对消防管路11注入灭火剂和复燃抑制剂的控制，优选地，消防管路11和灭火剂储罐的输出端之间设有第一连接控制器6，用以实现消防管路11和灭火剂储罐之间的连接和中断；消防管路11和复燃抑制剂储罐的输出端之间设有第二连接控制器7，用以实现消防管路11和复燃抑制剂储罐之间的连接和中断。具体地，第一连接控制器6的主要功能是实现消防管路11和灭火剂储罐之间的连接，当发生火灾时可以触发第一连接控制器6打开灭火剂储罐的开关，使灭火剂储罐内的灭火剂进入消防管路11，并通过消防管路11和消防注液口21注入至电池箱2内扑灭明火。第二连接控制器7的主要功能是实现消防管路11和复燃抑制剂储罐之间的连接，当消防管路11内注入灭火剂并延时预设时间段后触发第二连接控制器7打开复燃抑制剂储罐的开关，使复燃抑制剂储罐内的复燃抑制剂进入消防管路11，并通过消防管路11和消防注液口21注入至电池箱2内，直至将电池箱2内注满复燃抑制剂，使得复燃抑制剂浸没电池箱2内的电池，使电池无法复燃，从而实现快速扑灭明火以及长时间抑制复燃的效果。
为实现第一连接控制器6和第二连接控制器7的触发，进一步优选地，该储能电池机柜还可包括：第一触发装置8和第二触发装置9；其中，
第一触发装置8与第一连接控制器6相连接，用以在火灾发生时触发第一连接控制器6，以使灭火剂储罐内的灭火剂注入至消防管路11中。
第二触发装置9与第二连接控制器7相连接，用以在消防管路11内注入灭火剂并延时预设时间段后触发第二连接控制器7，以使复燃抑制剂储罐内的复燃抑制剂注入至消防管路11中。
具体地，第一触发装置8和/或第二触发装置9可以为手动触发装置，其设置在机柜本体1的外壁或电池箱2的操作区，用以通过手动触发装置人为触发第一连接控制器6和/或第二连接控制器7，进而实现灭火剂和复燃抑制剂的注入。当然，第一触发装置8和/或第二触发装置9也可以为自动触发装置，以便实现该储能电池系统消防结构的自动化，自动触发装置可以与电池箱2内部的温度传感器3电连接，在温度传感器3检测到电池箱2的温度大于预设温度时，触发第一连接控制器6和/或第二连接控制器7；当然，自动触发装置亦可与电池箱2内部的烟雾传感器5电连接，在烟雾传感器5检测到电池箱2内的烟雾浓度大于预设浓度时，触发第一连接控制器6和/或第二连接控制器7；另外，自动触发装置还可以同时与温度传感器3和烟雾传感器4连接，以便在温度传感器3检测到电池箱2的温度大于预设温度时、烟雾传感器4检测到电池箱2内的烟雾浓度大于预设浓度时，两个条件满足其一便触发第一连接控制器6和/或第二连接控制器7。
继续参见图1至图4，机柜本体1包括：壳体12和隔板13；其中，
壳体12为内部中空结构。具体地，壳体12为长方体结构，其内部中空以便放置电池箱2。
隔板13设置于壳体12内，用以将壳体12内的中空型腔分割为若干个用以放置一个电池箱2的存放型腔。具体地，壳体12内设置有若干个隔板13，以使壳体12内的中空型腔隔设成多个方形的存放型腔，当然，存放型腔也可以为其他形状，其取决于电池箱2的外部结构，本实施例对其不做任何限定。
综上，本实施例提供的储能电池机柜，通过在机柜本体1上设置的消防管路11和电池箱2上设置的消防注液口21，以对电池箱2内部注入灭火剂和复燃抑制剂，进而通过灭火剂在电池箱2内扑灭明火并通过复燃抑制剂浸没电池，使电池无法复燃，实现快速扑灭明火以及长时间抑制复燃的效果，从而避免火灾的发生和扩大，提高其安全性，同时保证了电池安全稳定的运行。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (11)
1.一种具有消防结构的储能电池机柜，其特征在于，包括：机柜本体（1）和电池箱（2）；其中，
所述电池箱（2）并列设置于所述机柜本体（1）内，并且，所述电池箱（2）上均设有消防注液口（21）；
所述机柜本体（1）上设有消防管路（11），其与所述消防注液口（21）相连接，用以向所述电池箱（2）内注入灭火剂和复燃抑制剂，以通过灭火剂对所述电池箱（2）内的电池进行灭火，并通过复燃抑制剂浸没所述电池箱（2）内的电池。
2.根据权利要求1所述的具有消防结构的储能电池机柜，其特征在于，
所述消防管路（11）设置于所述机柜本体（1）外的端部连接有灭火剂储罐，用以向所述消防管路（11）内注入灭火剂；
所述消防管路（11）设置于所述机柜本体（1）外的端部连接有复燃抑制剂储罐，用以向所述消防管路（11）内注入复燃抑制剂。
3.根据权利要求2所述的具有消防结构的储能电池机柜，其特征在于，
所述消防管路（11）和所述灭火剂储罐的输出端之间设有第一连接控制器（6），用以实现所述消防管路（11）和所述灭火剂储罐之间的连接和中断；
所述消防管路（11）和所述复燃抑制剂储罐的输出端之间设有第二连接控制器（7），用以实现所述消防管路（11）和所述复燃抑制剂储罐之间的连接和中断。
4.根据权利要求3所述的具有消防结构的储能电池机柜，其特征在于，还包括：第一触发装置（8）和第二触发装置（9）；其中，
所述第一触发装置（8）与所述第一连接控制器（6）相连接，用以在火灾发生时触发所述第一连接控制器（6），以使所述灭火剂储罐内的灭火剂注入至所述消防管路（11）中；
所述第二触发装置（9）与所述第二连接控制器（7）相连接，用以在消防管路（11）内注入灭火剂并延时预设时间段后触发所述第二连接控制器（7），以使所述复燃抑制剂储罐内的复燃抑制剂注入至所述消防管路（11）中。
5.根据权利要求4所述的具有消防结构的储能电池机柜，其特征在于，
所述第一触发装置（8）和/或所述第二触发装置（9）为手动触发装置，其设置在所述机柜本体（1）的外壁或所述电池箱（2）的操作区，用以通过所述手动触发装置人为触发所述第一连接控制器（6）和/或所述第二连接控制器（7）。
6.根据权利要求4所述的具有消防结构的储能电池机柜，其特征在于，
所述第一触发装置（8）和/或所述第二触发装置（9）为自动触发装置，其与所述电池箱（2）内部的温度传感器（3）电连接，在所述温度传感器（3）检测到所述电池箱（2）的温度大于预设温度时，触发所述第一连接控制器（6）和/或所述第二连接控制器（7）；或，
所述第一触发装置（8）和/或所述第二触发装置（9）为自动触发装置，其与所述电池箱（2）内部的烟雾传感器（4）电连接，在所述烟雾传感器（4）检测到所述电池箱（2）内的烟雾浓度大于预设浓度时，触发所述第一连接控制器（6）和/或所述第二连接控制器（7）。
7.根据权利要求6所述的具有消防结构的储能电池机柜，其特征在于，
所述消防管路（11）与各所述电池箱（2）的消防注液口（21）之间均设有截止阀（10），用以独立控制所述消防管路（11）与各所述消防注液口（21）之间的导通与截止。
8.根据权利要求7所述的具有消防结构的储能电池机柜，其特征在于，
各所述截止阀（10）均与其对应所述电池箱（2）内部的温度传感器（3）或其对应所述电池箱（2）内部的烟雾传感器（4）电连接，用以在所述温度传感器（3）检测到所述电池箱（2）的温度大于预设温度时或所述烟雾传感器（4）检测到所述电池箱（2）内的烟雾浓度大于预设浓度时，进行开启，以向对应所述电池箱（2）内注入灭火剂和复燃抑制剂。
9.根据权利要求1至8任一项所述的具有消防结构的储能电池机柜，其特征在于，还包括：报警器（5）；其中，
所述报警器（5）与所述电池箱（2）内部的温度传感器（3）或所述电池箱（2）内部的烟雾传感器（4）电连接，用以在所述温度传感器（3）检测到所述电池箱（2）的温度大于预设温度时或所述烟雾传感器（4）检测到所述电池箱（2）内的烟雾浓度大于预设浓度时，进行报警。
10.根据权利要求1至8任一项所述的具有消防结构的储能电池机柜，其特征在于，所述机柜本体（1）包括：壳体（12）和隔板（13）；其中，
所述壳体（12）为内部中空结构；
所述隔板（13）设置于所述壳体（12）内，用以将所述壳体（12）内的中空型腔分割为若干个用以放置一个所述电池箱（2）的存放型腔。
11.根据权利要求1至8任一项所述的具有消防结构的储能电池机柜，其特征在于，所述消防管路（11）设置在所述机柜本体（1）的顶部。
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