CN113398510A - 一种用于电池簇的消防系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电池簇的消防系统，电池簇、监测模块、控制模块和灭火剂输送模块；所述监测模块的输出端与所述控制模块的输入端电性连接，所述控制模块的输出端与所述灭火剂输送模块的输入端电性连接，所述监测模块设置在所述电池簇内，所述灭火剂输送模块设置在所述电池簇上。监测模块对电池簇内火灾环境进行多维度实时监测，确保在电池簇工作时及时发现短路、发热等异常情况，在火灾发生早期快速响应，确保能够及时探测火灾信息，并上传至控制模块，控制模块根据上传的数据信息进行处理，通知灭火剂输送模块进行灭火操作，保证火灾检测的准确度。

Description

一种用于电池簇的消防系统
技术领域
本发明涉及储能领域，更具体地，涉及一种用于电池簇的消防系统。
背景技术
新能源汽车是国家发展战略，锂离子动力电池技术的快速进步、国家及地方政府配套政策支持，使新能源汽车实现了产业化和规模化的飞跃式发展。通常新能源汽车动力电池容量衰减至80％以下时，将不能完全满足汽车动力需求，但仍有较大的利用空间，可梯次利用于其他领域，梯次利用退役电池可以提升动力电池全寿命价值，降低储能系统成本。近年来，随着我国电动汽车市场快速发展，动力电池退役量也快速增加，退役动力电池梯次利用也成为行业热点话题。
随着技术的成熟、成本的下降、市场的规范，退役电池的梯次利用将在储能市场中占据越发重要的地位。安全是储能系统的第一要素，锂离子电池在充放电过程中可能会因为自身的化学反应或外界影响发生热失控，严重影响储能电站的安全。保证储能电站的消防安全，确保储能电站的安全运行成为储能行业必须要解决的问题，相对于新电池来说，梯次利用过程中电池系统的安全性需引起高度重视。
现有的技术中，中国发明专利CN211863633U公开了“具有消防装置的集装箱梯次储能系统”，公开日为2020年11月06日，具有消防装置的集装箱梯次储能系统包括设备舱、电池仓及控制器以及分别与所述控制器电连通的气体传感器、温度传感器、报警机构及喷洒机构，其中：气体传感器，用于获取电池仓的烟气浓度信息并发送至控制器；温度传感器，用于获取电池仓的温度信息并发送至控制器；控制器，用于根据电池仓的烟气浓度信息及温度信息启停报警机构及喷洒机构；报警机构，用于向工作人员提示电池仓的火警状况；喷洒机构，用于对电池仓进行灭火动作。该方案中，集装箱梯次储能系统消防装置设置于电池仓内，无法及时探测到电池火灾，火灾容易蔓延；而且该集装箱梯次储能系统的消防喷洒机构设置于电池仓内，用于对电池仓进行灭火动作，针对带外壳密封性较好的退役电池包来说，灭火剂不能快速淹没灭火点，灭火效果不理想，无法快速、有效、安全灭火。
现有的技术中，中国发明专利CN206077075U公开了“基于梯次利用电池的集装箱型储能电站”，公开日为2017年04月05日，集装箱型储能电站包括集装箱以及安装在所述集装箱内的梯次利用电池、储能变流器、配电监控柜和冷却系统，其特征在于，所述集装箱内设置有第一墙板，所述第一隔墙将所述集装箱分割为第一容纳空间和第二容纳空间，所述梯次利用电池和所述储能变流器设置在第一容纳空间中，所述配电监控柜和所述冷却系统设置在第二容纳空间中；该方案中，未考虑消防安全设计，一旦发生火灾，无法及时探测，灭火剂也无法及时淹没起火点。
发明内容
本发明为解决的现有的电池簇没有考虑消防安全设计的技术缺陷，提供了一种用于电池簇的消防系统。
为实现以上发明目的，采用的技术方案是：
一种用于电池簇的消防系统，电池簇、监测模块、控制模块和灭火剂输送模块；所述监测模块的输出端与所述控制模块的输入端电性连接，所述控制模块的输出端与所述灭火剂输送模块的输入端电性连接，所述监测模块设置在所述电池簇内，所述灭火剂输送模块设置在所述电池簇上。
上述方案中，监测模块对电池簇内火灾环境进行多维度实时监测，确保在电池簇工作时及时发现短路、发热等异常情况，在火灾发生早期快速响应，确保能够及时探测火灾信息，并上传至控制模块，控制模块根据上传的数据信息进行处理，通知灭火剂输送模块进行灭火操作，保证火灾检测的准确度。
优选的，所述监测模块包括VOC传感器、烟雾传感器、CO传感器和温度传感器，所述VOC传感器、烟雾传感器、CO传感器和温度传感器设置在所述电池簇内。
优选的，所述电池簇包括机柜和电池包，电池包的数量设置为若干，若干个电池包固定设置在机柜内，所述VOC传感器、烟雾传感器、CO传感器和温度传感器设置在所述电池包内。
优选的，所述电池包为退役动力电池包。
优选的，所述控制模块包括信息接收子模块和数据处理子模块，所述监测模块的输出端与信息接收子模块的输入端电性连接，信息接收子模块的输出端与数据处理子模块的输入端电性连接，数据处理子模块的输出端与所述灭火剂输送模块的输入端电性连接。
优选的，所述灭火剂输送模块包括主管道、分支管道、电动球阀、喷头、分流排和灭火剂瓶组，所述灭火剂瓶组的输出端与所述主管道的一端固定连接，所述主管道的另一端通过电动球阀与所述分流排的输入口固定连接，所述分支管道和喷头的数量均设置为若干，所述分流排的输出口与若干个所述分支管道的一端固定连接，所述分支管道的另一端与所述喷头固定连接，所述喷头设置在所述退役动力电池包的上部，所述分支管道穿过所述机柜顶部。
优选的，所述分支管道为金属软管。
优选的，所述灭火剂瓶组中灭火剂为全氟己酮灭火剂。
优选的，所述电动球阀为常闭电动球阀。
优选的，还包括报警模块，报警模块包括声光报警子模块和指示灯子模块，所述数据处理子模块的输出端与声光报警子模块的输入端和指示灯子模块的输入端均电性连接。
上述方案中，所述系统包括多套电池簇，电池簇采用机柜式，机柜用于放置和固定电池包。
所述电池包作为最小单元，其密封性较好，包内集成监测模块，监测模块包括不同类型火灾传感器(包括但不限于VOC传感器、烟雾传感器、CO传感器、温度传感器)具备火灾全周期检测功能，通过检测电池包的VOC、烟雾、CO、温度参数实现对电池包内火灾环境的多维度实时监测，确保在电池包工作时及时发现短路、发热等异常情况，在火灾发生早期快速响应确保能够及早探测火灾信息，并上传至控制模块，控制模块根据传感器器上传的数据信息进行多级预警，实时监测与定位热失控防护区所在位置，保证火灾检测的准确度。
所述电池包前部集成喷头，用于灭火剂输送管道的连接。
电池包为退役动力电池包，无需对电池包进行拆解，直接集成监测模块和喷头进行再利用。
所述灭火剂输送管道模块由主管道、分支管道和电动球阀、分流排等组成，主管道沿柜顶安装，连接至灭火剂瓶组，经电动球阀接入每套电池簇柜顶的分流排，分流排固定在柜顶，从分流排引出多路分支管道延伸至各个电池包的喷头，喷头分别固定在每个电池包前面板。利用管道与喷头，将灭火剂在更短时间内作用于热失控电池包，起到快速灭火的效果，降低对电池的损伤以及灭火成本。
分支管道采用金属软管，便于管道在柜内敷设。
所述控制模块用于接收到火灾探测系统的报警信息，根据报警信息定位热失控防护区所在位置，开启对应电池包所在电池簇顶部的电动球阀，喷淋灭火剂，灭火剂通过主管道、电动球阀、分流排、分支管道、喷头喷淋至每个电池包内，迅速淹没起火点，精准扑救，避免发生深位火灾，快速灭火，抑制电池包级热扩散。
VOC、烟雾浓度超过阈值为一级预警，控制模块上传报警信息，不启动灭火系统；在一级预警基础上，CO浓度超过阈值，为二级预警，上传报警信息，可手动启动系统；在二级预警基础上，温度超过阈值，为三级预警，自动启动灭火系统，控制模块根据报警信息定位热失控区域，并启动系统。
优选地，灭火剂存储在抑制主机的瓶组内，电池簇作为灭火剂最小喷淋单元，多个电池簇可共用一套灭火剂瓶组，通过电动球阀可以实现单套电池系统或多套电池系统同时喷淋灭火剂。
所述控制模块配置有手动启动和手动停止按钮，每个最小喷淋单元配置一套。无论装置处于任何状态，按下紧急启动按扭，系统启动声光报警器、气体喷洒指示灯，延时30秒，再启动灭火装置。此时按下“急停按钮”，系统不会启动灭火装置，并关闭声光报警器、声光报警器、气体喷洒指示灯。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种用于电池簇的消防系统，监测模块对电池簇内火灾环境进行多维度实时监测，确保在电池簇工作时及时发现短路、发热等异常情况，在火灾发生早期快速响应，确保能够及时探测火灾信息，并上传至控制模块，控制模块根据上传的数据信息进行处理，通知灭火剂输送模块进行灭火操作，保证火灾检测的准确度。
附图说明
图1为本发明的系统模块示意图；
图2为本发明的系统使用示意图；
图3为本发明的灭火剂输送模块示意图；
附图标记说明：1、主管道；2、分支管道；3、电动球阀；4、喷头；5、分流排；6、灭火剂瓶组；7、电池包；8、机柜。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例1
如图1所示，一种用于电池簇的消防系统，电池簇、监测模块、控制模块和灭火剂输送模块；所述监测模块的输出端与所述控制模块的输入端电性连接，所述控制模块的输出端与所述灭火剂输送模块的输入端电性连接，所述监测模块设置在所述电池簇内，所述灭火剂输送模块设置在所述电池簇上。
上述方案中，监测模块对电池簇内火灾环境进行多维度实时监测，确保在电池簇工作时及时发现短路、发热等异常情况，在火灾发生早期快速响应，确保能够及时探测火灾信息，并上传至控制模块，控制模块根据上传的数据信息进行处理，通知灭火剂输送模块进行灭火操作，保证火灾检测的准确度。
优选的，所述监测模块包括VOC传感器、烟雾传感器、CO传感器和温度传感器，所述VOC传感器、烟雾传感器、CO传感器和温度传感器设置在所述电池簇内。
优选的，所述电池簇包括机柜和电池包，电池包的数量设置为若干，若干个电池包固定设置在机柜内，所述VOC传感器、烟雾传感器、CO传感器和温度传感器设置在所述电池包内。
优选的，所述电池包为退役动力电池包。
优选的，所述控制模块包括信息接收子模块和数据处理子模块，所述监测模块的输出端与信息接收子模块的输入端电性连接，信息接收子模块的输出端与数据处理子模块的输入端电性连接，数据处理子模块的输出端与所述灭火剂输送模块的输入端电性连接。
优选的，所述灭火剂输送模块包括主管道、分支管道、电动球阀、喷头、分流排和灭火剂瓶组，所述灭火剂瓶组的输出端与所述主管道的一端固定连接，所述主管道的另一端通过电动球阀与所述分流排的输入口固定连接，所述分支管道和喷头的数量均设置为若干，所述分流排的输出口与若干个所述分支管道的一端固定连接，所述分支管道的另一端与所述喷头固定连接，所述喷头设置在所述退役动力电池包的上部，所述分支管道穿过所述机柜顶部。
优选的，所述分支管道为金属软管。
优选的，所述灭火剂瓶组中灭火剂为全氟己酮灭火剂。
优选的，所述电动球阀为常闭电动球阀。
优选的，还包括报警模块，报警模块包括声光报警子模块和指示灯子模块，所述数据处理子模块的输出端与声光报警子模块的输入端和指示灯子模块的输入端均电性连接。
实施例2
如图2和图3所示，所述系统包括多套电池簇，电池簇采用机柜式，机柜8用于放置和固定电池包7。
所述电池包7作为最小单元，其密封性较好，包内集成监测模块，监测模块包括不同类型火灾传感器(包括但不限于VOC传感器、烟雾传感器、CO传感器、温度传感器)具备火灾全周期检测功能，通过检测电池包的VOC、烟雾、CO、温度参数实现对电池包内火灾环境的多维度实时监测，确保在电池包工作时及时发现短路、发热等异常情况，在火灾发生早期快速响应确保能够及早探测火灾信息，并上传至控制模块，控制模块根据传感器器上传的数据信息进行多级预警，实时监测与定位热失控防护区所在位置，保证火灾检测的准确度。
所述电池包7前部集成喷头4，用于灭火剂输送管道的连接。
电池包7为退役动力电池包，无需对电池包进行拆解，直接集成监测模块和喷头进行再利用。
所述灭火剂输送管道模块由主管道1、分支管道2和电动球阀3、分流排5等组成，主管道1沿柜顶安装，连接至灭火剂瓶组6，经电动球阀3接入每套电池簇柜顶的分流排，分流排固定在柜顶，从分流排5引出多路分支管道2延伸至各个电池包7的喷头，喷头4分别固定在每个电池包7前面板。利用管道与喷头4，将灭火剂在更短时间内作用于热失控电池包，起到快速灭火的效果，降低对电池的损伤以及灭火成本。
本实施案例灭火剂选用全氟己酮灭火剂，与七氟丙烷灭火剂相比均无色、无味、不会损坏设备，但全氟己酮毒性更小，温室效应效果更小；全氟己酮在常温时为液态，沸点低，汽化过程会吸走大部分热量，有利于热失控发生时的及时降温，抑制火灾。灭火剂瓶组无压力，通过泵组加压确保灭火剂的释放或点动喷射分支管道2采用金属软管，便于管道在柜内敷设。
所述控制模块用于接收到火灾探测系统的报警信息，根据报警信息定位热失控防护区所在位置，开启对应电池包所在电池簇顶部的电动球阀3，喷淋灭火剂，灭火剂通过主管道1、电动球阀3、分流排5、分支管道2、喷头4喷淋至每个电池包7内，迅速淹没起火点，精准扑救，避免发生深位火灾，快速灭火，抑制电池包级热扩散。
VOC、烟雾浓度超过阈值为一级预警，控制模块上传报警信息，不启动灭火系统；在一级预警基础上，CO浓度超过阈值，为二级预警，上传报警信息，可手动启动系统；在二级预警基础上，温度超过阈值，为三级预警，自动启动灭火系统，控制模块根据报警信息定位热失控区域，并启动系统。
优选地，灭火剂存储在抑制主机的瓶组内，电池簇作为灭火剂最小喷淋单元，多个电池簇可共用一套灭火剂瓶组，通过电动球阀可以实现单套电池系统或多套电池系统同时喷淋灭火剂。
所述控制模块配置有手动启动和手动停止按钮，每个最小喷淋单元配置一套。无论装置处于任何状态，按下紧急启动按扭，系统启动声光报警器、气体喷洒指示灯，延时30秒，再启动灭火装置。此时按下“急停按钮”，系统不会启动灭火装置，并关闭声光报警器、声光报警器、气体喷洒指示灯。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于电池簇的消防系统，其特征在于，电池簇、监测模块、控制模块和灭火剂输送模块；所述监测模块的输出端与所述控制模块的输入端电性连接，所述控制模块的输出端与所述灭火剂输送模块的输入端电性连接，所述监测模块设置在所述电池簇内，所述灭火剂输送模块设置在所述电池簇上。
2.根据权利要求1所述的一种用于电池簇的消防系统，其特征在于，所述监测模块包括VOC传感器、烟雾传感器、CO传感器和温度传感器，所述VOC传感器、烟雾传感器、CO传感器和温度传感器均设置在所述电池簇内，且输出端均与所述控制模块的输入端电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于电池簇的消防系统，其特征在于，所述电池簇包括机柜和电池包，电池包的数量设置为若干，若干个电池包固定设置在机柜内，所述VOC传感器、烟雾传感器、CO传感器和温度传感器设置在所述电池包内。
4.根据权利要求3所述的一种用于电池簇的消防系统，其特征在于，所述电池包为退役动力电池包。
5.根据权利要求4所述的一种用于电池簇的消防系统，其特征在于，所述控制模块包括信息接收子模块和数据处理子模块，所述监测模块的输出端与信息接收子模块的输入端电性连接，信息接收子模块的输出端与数据处理子模块的输入端电性连接，数据处理子模块的输出端与所述灭火剂输送模块的输入端电性连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于电池簇的消防系统，其特征在于，所述灭火剂输送模块包括主管道、分支管道、电动球阀、喷头、分流排和灭火剂瓶组，所述灭火剂瓶组的输出端与所述主管道的一端固定连接，所述主管道的另一端通过电动球阀与所述分流排的输入口固定连接，所述分支管道和喷头的数量均设置为若干，所述分流排的输出口与若干个所述分支管道的一端固定连接，所述分支管道的另一端与所述喷头固定连接，所述喷头设置在所述退役动力电池包的上部，所述分支管道穿过所述机柜顶部。
7.根据权利要求6所述的一种用于电池簇的消防系统，其特征在于，所述分支管道为金属软管。
8.根据权利要求6所述的一种用于电池簇的消防系统，其特征在于，所述灭火剂瓶组中灭火剂为全氟己酮灭火剂。
9.根据权利要求6所述的一种用于电池簇的消防系统，其特征在于，所述电动球阀为常闭电动球阀。
10.根据权利要求6所述的一种用于电池簇的消防系统，其特征在于，还包括报警模块，报警模块包括声光报警子模块和指示灯子模块，所述数据处理子模块的输出端与声光报警子模块的输入端和指示灯子模块的输入端均电性连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114887255A (zh) * 2022-05-09 2022-08-12 浙江吉智新能源汽车科技有限公司 一种换电站的消防控制方法、装置及系统
CN115487445A (zh) * 2022-08-05 2022-12-20 南方电网调峰调频发电有限公司储能科研院 高压级联电池系统的消防预警方法和系统
CN116027206A (zh) * 2023-03-29 2023-04-28 安徽中科中涣智能装备股份有限公司 基于站级储能的多元感知分级预警智能监测系统

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