CN110401235A - 一种具有消防管理功能的锂电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有消防管理功能的锂电池管理系统，包括电池状态监测及管理模块和消防管理模块，所述消防管理模块包括：火灾探测预警单元、消防数据处理单元和消防控制单元；火灾探测预警单元，用于探测电池模块起火状态和采集起火信息，发出预警信号；消防数据处理单元，用于接收到预警信号后，计算出该电池模块灭火所需消防剂用量；消防控制单元，用于根据预警信号发出控制信号，对预警信号对应的起火电池模块喷淋消防剂进行定向灭火，并根据消防剂用量参数精确控制消防剂用量。本发明通过电池管理及消防管理的联动控制，实现对锂电池储能系统内各模块的定向精准灭火，提高锂电池储能系统的安全性，又能精确控制消防剂用量，降低消防成本。
Description
技术领域
本发明涉及储能技术，尤其涉及一种具有消防管理功能的锂电池管理系统。
背景技术
锂电池具有较高的功率密度和能量密度，近年来得到快速发展和应用。其中锂电池管理系统主要功能包括电池状态监测、SOC估算、均衡管理、热管理、通讯和异常告警等。随着锂电池在电力储能、电动汽车等领域的规模化应用，特别是随着直流配电网的推广，将不再设有就地监控层级，直流电源的BMS直接与站级监控交互通信，因此要求BMS具备包括消防管理等更加完善的保护功能。锂电池是含能物质，使用过程中在过热、过充、机械冲击下导致的短路或者自身化学反应等情况下可能导致电池内部温度迅速上升导致热失控，引起失火爆炸，锂电池消防具有实时性，BMS增加消防管理功能实现就地管理是锂电池规模化推广应用的主要措施。
专利201711173285.9公开了一种动力锂电池组实时监控系统，包括锂电池组、信息采集模块、数据监测模块、电池组控制模块、通讯模块以及上位机和显示屏。采集模块锂电池组各项信息，通过比对实现智能判断，实现了实时的电池组监控，但该发明未考虑锂电池组消防安全。
专利201410154244.5公开了一种智能动力锂离子电池管理系统及其充电控制方法，包括微控制器模块以及与其连接的采集模块、存储模块、安全保护模块、通讯模块、充放电控制模块、均衡管理模块，该方法考虑了锂电池的热管理和充电保护功能，但未考虑锂电池的消防管理。
专利201721897082.X公开了一种动力锂电池火灾监控系统，在电池箱体内外腔内设置棕榈酸棒的，通过棕榈棒熔化程度对锂电池进行火灾监控。该方法仅具有火灾监控功能，且仅能用于单次火灾预警，棕榈酸棒熔化后需要进行更换，操作过程复杂。
专利201810650211.8公开了一种锂电池火灾监控系统，包括箱体、若干自动控制装置、灭火装置、若干报警装置，采用水对锂电池进行灭火及对锂电池内部进行冷却，以防出现二次火灾。该方法采用水作为灭火介质，扑灭火灾后会导致储能电站内的电池短路损坏，从而无法正常使用。
申请人发现，现有锂电池BMS主要针对电池状态监测、SOC估算、均衡管理、热管理、通讯和异常告警等进行设计，未考虑锂电池的消防管理。随着直流配电网的推广，将不再设有就地监控层级，直流电源的BMS直接与站级监控交互通信，因此需要在BMS中增加消防管理功能，对电池状态管理及消防管理进行联动控制，从而实现锂电池的就地管理。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种具有消防管理功能的锂电池管理系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有消防管理功能的锂电池管理系统，包括电池状态监测及管理模块和消防管理模块；
所述电池状态监测及管理模块包括：电池信息采集单元、电压均衡控制单元、数据通信单元；
所述消防管理模块包括：火灾探测预警单元、消防数据处理单元和消防控制单元；
火灾探测预警单元，用于探测电池模块起火状态和起火信息采集，当探测到电池模块起火时立即向消防数据处理单元和消防控制单元发出预警信号；
消防数据处理单元，用于接收到预警信号后，根据信息采集单元采集的电池运行数据及火灾探测预警单元采集的锂电池模块起火信息，计算出该电池模块灭火所需消防剂用量，并将参数传输给消防控制单元；
消防控制单元，用于根据预警信号发出控制信号，对预警信号对应的起火电池模块喷淋消防剂进行定向灭火，并根据消防剂用量参数精确控制消防剂用量，完成对起火锂电池模块的灭火。
按上述方案，所述火灾探测预警单元通过安装在每个电池模块内的监控探测器实现对锂电池系统内各锂电池模块的火灾探测和起火信息采集。
按上述方案，所述火灾探测预警单元采集的电池模块起火信息包括起火量、温度、压力参数。
按上述方案，所述消防控制单元通过电磁阀实现对消防剂用量的精确控制。
按上述方案，所述数据通信单元通过CAN或RS-485总线与PCS进行通信，同时将电池管理系统采集的锂电池运行数据及消防管理数据上传至上级监控系统。
按上述方案，所述消防控制单元喷淋的消防剂采用七氟丙烷、气溶胶、CO2、泡沫、干粉中的任意一种。
按上述方案，所述电池管理系统的电池状态监测及消防管理为联动控制，电池状态监测单元监测电池运行状态，当监测到起火时，启动消防管理单元，通过两个单元的数据交互，计算消防剂用量。
本发明产生的有益效果是：在电池管理系统中增加消防管理功能，通过电池管理及消防管理的联动控制，实现对锂电池储能系统内各模块的定向精确消防灭火，既能避免由于相邻电池模组间的连锁热失控造成的火灾甚至爆炸，提高锂电池储能系统的安全性，又能精确控制消防剂用量，实现消防剂少量多次使用，降低锂电池消防成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例的工作原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和图2所示，一种具有消防管理功能的锂电池管理系统，包括电池状态监测及管理模块和消防管理模块；
所述电池状态监测及管理模块包括：电池信息采集单元、电压均衡控制单元、数据通信单元；
所述消防管理模块包括：火灾探测预警单元、消防数据处理单元和消防控制单元；
火灾探测预警单元，用于探测电池模块起火状态和起火信息采集，当探测到电池模块起火时立即向消防数据处理单元和消防控制单元发出预警信号；火灾探测预警单元通过安装在每个电池模块内的监控探测器实现对锂电池系统内各锂电池模块的火灾探测和起火信息采集，电池模块起火信息包括起火量、温度、压力参数。
消防数据处理单元，用于接收到预警信号后，根据信息采集单元采集的电池运行数据及火灾探测预警单元采集的锂电池模块起火信息，计算出该电池模块灭火所需消防剂用量，并将参数传输给消防控制单元；
消防控制单元，用于根据预警信号发出控制信号，对预警信号对应的起火电池模块喷淋消防剂进行定向灭火，并根据消防剂用量参数通过电磁阀精确控制消防剂用量，完成对起火锂电池模块的灭火；喷淋的消防剂采用七氟丙烷、气溶胶、CO2、泡沫、干粉中的任意一种。
电池管理系统的电池状态监测及消防管理为联动控制。
本发明中，在锂电池系统运行时，通过电池信息采集单元采集各个锂电池模块的电压、电流、温度、SOC等运行数据，电压均衡控制单元用于控制锂电池模块内各单体电压，保证锂电池模块电压一致性，数据通信单元用于存储锂电池运行数据，并通过CAN或RS-485总线与PCS进行通信，同时将电池管理系统采集的锂电池运行数据及消防管理数据上传至上级监控系统。在电池系统运行过程中，火灾探测预警单元通过安装在每个电池模块内的监控探测器实现对锂电池系统内各锂电池模块进行在线火灾探测，当探测到某个或某几个锂电池模块起火情况后，立即向消防数据处理单元和消防控制单元发出预警信号，并将电池模块起火量、温度、压力等参数传输给消防数据处理单元，消防数据处理单元接收到预警信号后，依据电池信息采集单元采集的电池模块电压、电流、温度、SOC等运行数据及火灾探测预警单元采集的锂电池模块起火量、温度、压力等起火信息，计算出电池模块灭火所需消防剂投用量，并将参数传输给消防控制单元，由消防控制单元发出控制信号，对起火电池模块喷淋消防剂进行定向灭火，并精确控制消防剂用量，完成对起火锂电池模块的灭火。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种具有消防管理功能的锂电池管理系统，包括电池状态监测及管理模块；
所述电池状态监测及管理模块包括：电池信息采集单元、电压均衡控制单元和数据通信单元；
其特征在于，还包括消防管理模块，所述消防管理模块包括：火灾探测预警单元、消防数据处理单元和消防控制单元；
火灾探测预警单元，用于探测电池模块起火状态和采集起火信息，当探测到电池模块起火时向消防数据处理单元和消防控制单元发出预警信号；
消防数据处理单元，用于接收到预警信号后，根据电池信息采集单元采集的电池运行数据及火灾探测预警单元采集的锂电池模块起火信息，计算出该电池模块灭火所需消防剂用量，并将参数传输给消防控制单元；
消防控制单元，用于根据预警信号发出控制信号，对预警信号对应的起火电池模块喷淋消防剂进行定向灭火，并根据消防剂用量参数精确控制消防剂用量，完成对起火锂电池模块的灭火。
2.根据权利要求1所述的具有消防管理功能的锂电池管理系统，其特征在于，所述火灾探测预警单元通过安装在每个电池模块内的监控探测器实现对锂电池系统内各锂电池模块的火灾探测和起火信息采集。
3.根据权利要求1所述的具有消防管理功能的锂电池管理系统，其特征在于，所述火灾探测预警单元采集的电池模块起火信息包括起火量、温度、压力参数。
4.根据权利要求1所述的具有消防管理功能的锂电池管理系统，其特征在于，所述消防控制单元通过电磁阀实现对消防剂用量的精确控制。
5.根据权利要求1所述的具有消防管理功能的锂电池管理系统，其特征在于，所述数据通信单元通过CAN或RS-485总线与PCS进行通信，同时将电池管理系统BMS采集的锂电池运行数据及消防管理数据上传至上级监控系统。
6.根据权利要求1所述的具有消防管理功能的锂电池管理系统，其特征在于，所述消防控制单元喷淋的消防剂采用七氟丙烷、气溶胶、CO2、泡沫、干粉中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的具有消防管理功能的锂电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统的电池状态监测及消防管理为联动控制。
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