CN113648565B - 一种用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统，包括：主机；至少一个用以采集对应电池组件的温度值的温度探测器；与温度探测器和主机相连、用以读取温度探测器采集的温度值并将该温度值反馈至主机的控制器；与控制器相连并能够喷水的自动喷水系统；当任一温度探测器采集到的温度值超过预设温度值时，主机向控制器下发预设控制指令，以供控制器控制自动喷水系统向对应电池组件喷水。上述用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统可以根据电池组件的温度实现自动喷水降温、灭火，以防止温度升高引大火或引发大火蔓延，从而可以解决由于电池组件温度升高而导致引起安全事故的问题。

Description

一种用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统

技术领域

本发明涉及锂电池应用技术领域，特别涉及一种用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统。

背景技术

锂电池使用时最大的安全隐患是电池遭遇外部冲击或自身缺陷引发生短路时，电池内部温度会升高，从而导致热失控和起火等安全事故。目前，市面上有针对电池储能应用的研究，以期解决关于锂电池应用的安全问题。然而，现有技术中并未出现针对锂电池应用的防火灭火消防控制系统技术，针对锂电池热失控和起火的状况未能采取有效的降温灭火方法予以解决，对于锂电池储能应用的安全问题一直影响着锂电池的应用领域。

因此，如何避免由于锂电池内部温度升高而导致引起安全事故，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统，该控制系统可以根据电池组件的温度自动喷水降温、灭火，以防止温度升高引起大火。

为实现上述目的，本发明提供一种用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统，包括：

主机；

至少一个用以采集对应电池组件的温度值的温度探测器；

与所述温度探测器和所述主机相连、用以读取所述温度探测器采集的温度值并将该温度值反馈至所述主机的控制器；

与所述控制器相连并能够喷水的自动喷水系统；

当任一所述温度探测器采集到的温度值超过预设温度值时，所述主机向所述控制器下发预设控制指令，以供所述控制器控制所述自动喷水系统向对应电池组件喷水。

可选地，所述自动喷水系统包括：

第一主管道；

若干个与所述第一主管道相连、用以将水输送至对应电池组件的上方的第一支管道；

若干个与所述第一支管道一一对应设置并能够向下喷水的喷嘴；

所述第一主管道设有与所述控制器相连的第一控制阀；任一所述第一支管道上设有与所述控制器相连、用以控制对应所述喷嘴的喷水量的第二控制阀。

可选地，任一所述第二控制阀具有：

第一开度，用以当对应电池组件的温度值超过第一预设温度值时控制对应所述喷嘴以第一预设喷水量喷水；

第二开度，用以当对应电池组件的温度值超过第二预设温度值时控制对应所述喷嘴以第二预设喷水量喷水；

第三开度，用以当对应电池组件的温度值超过第三预设温度值时控制对应所述喷嘴以第三预设喷水量喷水。

可选地，所述控制器具体为PLC，所述温度探测器具体为热电阻温度探测器。

可选地，还包括用以在断电时向电池组件喷水的手动喷水系统。

可选地，所述手动喷水系统包括第二主管道，及若干个与所述第二主管道相连的第二支管道，所述第二主管道设有手动开关阀，任一所述第二支管道的末端设有感温玻璃球。

可选地，还包括与所述控制器相连、用以当任一所述温度探测器采集到的温度值超过预设温度值时发出警报的报警装置。

可选地，还包括用以显示所述温度探测器的温度值和所述报警装置的报警记录的显示装置。

可选地，还包括与所述控制器通过网络模块连接、用以根据所述主机上传的实时数据发出防火灭火通知的移动端。

可选地，所述网络模块具体为2G/3G/4G/WIFI网络模块。

相对于上述背景技术，本发明针对锂电池应用的不同要求，设计了一种用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统，具体来说，上述用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统包括主机、温度探测器、控制器和自动喷水系统，其中，至少一个温度探测器用于采集对应电池组件的温度值；控制器与温度探测器和主机相连，控制器用于读取温度探测器采集的温度值并将该温度值反馈至主机；自动喷水系统与控制器相连并能够实现喷水；当任一温度探测器采集到的温度值超过预设温度值时，主机用以向控制器下发预设控制指令，以供控制器控制自动喷水系统向对应电池组件喷水。也就是说，在锂电池储能设备使用过程中，由于电池问题引发短路以致电池组件温度升高，温度探测器能够实时探测到对应区域电池组件的温度值并实时反馈至控制器，控制器能够读取温度探测器探测到的该区域电池组件的温度值并将该温度值上传至主机，当某一个温度探测器探测到对应电池组件的温度值超过预设温度值时，主机能够向控制器发送预设控制指令，控制器接收到该预设控制指令并控制自动喷水系统向对应电池组件喷水，这样即可实现控制系统根据电池组件的温度实现自动喷水降温、灭火，以防止温度升高引大火或引发大火蔓延，从而可以解决由于电池组件温度升高而导致引起安全事故的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统的控制框图；

图2为本发明实施例公开的自动喷水系统和手动喷水系统的结构示意图。

其中：

01-电池组件、1-主机、2-控制器、3-温度探测器、4-自动喷水系统、41-第一主管道、401-第一控制阀、42-第一支管道、402-第二控制阀、43-喷嘴、5-报警装置、6-显示装置、7-移动端、8-储能变流器、9-手动喷水系统、91-第二主管道、901-手动开关阀、92-第二支管道、902-感温玻璃球。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统，该控制系统可以根据电池组件的温度自动喷水降温、灭火，以防止温度升高引起大火。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。

请参考图1和图2，图1为本发明实施例公开的一种用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统的控制框图；图2为本发明实施例公开的自动喷水系统和手动喷水系统的结构示意图。

本发明实施例所提供的用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统，包括主机1、控制器2、温度探测器3和自动喷水系统4，其中，温度探测器3的数量设置至少一个，温度探测器3的数量可以根据锂电池储能设备中的电池组件01的数量进行调整，且可以设置为一个温度探测器3对应探测一个电池组件01的温度，任一温度探测器3用于采集对应电池组件01的温度值；控制器2与温度探测器3和主机1相连，控制器2用于读取温度探测器3采集的温度值并将该温度值反馈至主机1；自动喷水系统4与控制器2相连并能够实现喷水。

这样一来，当任一温度探测器3采集到的温度值超过预设温度值时，主机1能够向控制器2下发预设控制指令，以供控制器2控制自动喷水系统4向对应电池组件01喷水。

也就是说，在锂电池储能设备使用过程中，由于电池问题引发短路以致电池组件01温度升高，温度探测器3能够实时探测到对应区域电池组件01的温度值并实时反馈至控制器2，控制器2能够读取温度探测器3探测到的该区域电池组件01的温度值并将该温度值上传至主机1，当某一个温度探测器3探测到对应电池组件01的温度值超过预设温度值时，主机1能够向控制器2发送预设控制指令，控制器2接收到该预设控制指令并控制自动喷水系统4向对应电池组件01喷水。这样即可实现控制系统根据电池组件01的温度实现自动喷水降温、灭火，以防止温度升高引大火或引发大火蔓延，从而可以解决由于电池组件01温度升高而导致引起安全事故的问题。

当然，根据实际需要，该温度探测器3具体可以设置为包括用于测量温度的探头和用于将探测到的温度信号传输至控制器2的温度采集联动模块，作为优选的，该温度探测器3具体可以设置为热电阻温度探测器，该热电阻温度探测器与电池组件01中的电池模块和电池包外壳表面接触，并能够采集电池模块和电池包的实时温度；控制器2具体可以设置为具有预设控制程序的PLC，主机1具体可以设置为与PLC通信的上位机，该上位机是能够直接向PLC发送操控命令的计算机。主机1和PLC的设置方式可以参照现有技术的内容，本文对此将不再一一展开。

此外，当温度探测器3探测到电池组件01的温度超过预设温度时，控制器2还能够向PCS发出指令，以使PCS切断储能主系统电源，其中，PCS即为储能变流器8，储能变流器8通过通讯接收控制器2的指令，并能够根据指令控制内部变流器以实现对电池的保护性断电。

需要说明的是，上述控制系统中可以设置三级预警温度，即第一预设温度值、第二预设温度值、第三预设温度值；其中，第一预设温度值一般设置为65摄氏度左右，第二预设温度值一般设置为80摄氏度左右，第三预设温度值一般设置为95摄氏度左右。当然，上述三级预警温度均为可调温度，即可以根据实际的消防需要对预警温度值进行调整，本文对此并不作具体限制。

在锂电池储能设备使用时，由于电池问题引发生短路以致温度升高，当温度升高至超过第一预设温度值时，控制器2能够控制自动喷水系统4喷水以实现降温灭火。进一步的，上述自动喷水系统4也可以设置为能够根据预设的三级预警温度自动调节喷水量，实现温度越高时喷水量越大，以达到防火灭火的目的。

具体地说，上述自动喷水系统4具体可以设置为包括第一主管道41、若干个第一支管道42和若干个喷嘴43，其中，若干个第一支管道42与第一主管道41相连，第一支管道42用于将由第一主管道41送来的消防水输送至对应电池组件01的上方；喷嘴43与第一支管道42一一对应设置，喷嘴43能够向下喷水，以达到对对应的电池组件01降温灭火的目的。

为了实现自动喷水系统4能够根据温度高低进行喷水量调节的功能，第一主管道41设有与控制器2相连的第一控制阀401，第一控制阀401可以为电动球阀，电动球阀可以控制第一主管道41的通断以及进入第一支管道42的水的流量大小；同时，任一第一支管道42上还设有第二控制阀402，第二控制阀402与控制器2相连，第二控制阀402用于根据对应电池组件01的温度值控制对应喷嘴43的喷水量。

具体地，该第二控制阀402可以采用电磁阀/开关阀，当电池组件01的温度升高至超过预设温度值时，控制系统由主机1向控制器2发送预设控制指令，控制器2进一步对第二控制阀402发出防火灭火喷水指令，以供第二控制阀402根据不同温度调节喷嘴43喷水量，且温度越高喷水量就越大。

在本发明实施例中，上述第二控制阀402具有第一开度、第二开度、第三开度，其中：

当对应电池组件01的温度值超过第一预设温度值时，第一开度用于控制对应喷嘴43以第一预设喷水量喷水，此时喷嘴43的喷水量可以设置为0.4立方/每小时，喷水呈雨淋状；

当对应电池组件01的温度值超过第二预设温度值时，第二开度用于控制对应喷嘴43以第二预设喷水量喷水，此时喷嘴43的喷水量可以设置为0.8立方/每小时，喷水呈暴雨状；

当对应电池组件01的温度值超过第三预设温度值时，第三开度用于控制对应喷嘴43以第三预设喷水量喷水，此时喷嘴43的喷水量可以设置为1.2立方/每小时，电磁阀呈全开状。

需要说明的是，当对应电池组件01的温度值超过第三预设温度值时或第三级喷淋降温失效后，且环境温度达到95度时，现场切断所有供电，此时，可以采用手动喷水系统9喷水，即绿色感温玻璃球爆裂喷淋灭火自动物理开启喷淋灭火。此时，喷嘴以1200L/H流量喷淋。

此外，当电池组件表面温度小于65℃和烟雾浓度值小于1000ppm时，单独关闭该电池组件01对应的第二控制阀402以停止喷淋，人工解除报警，未满足关闭条件的电池组件01则继续喷淋降温。

当然，根据实际需要，上述预警温度的级数也可以调整，相应的，电磁阀的开度也可以跟随预警温度的级数进行调整，只要能够满足根据温度的高低实现喷水量大小调节的设置方式均在本申请的保护范围之内。

为了防止消防水给其他电池组件01带来因水断路而导致灾害扩大，该自动喷水系统4中还可以设置位于安装电池组件01的电池机架上的积水托盘，积水托盘数量根据电池组件01的数量进行调整，积水托盘可避免消防水流出，积水盘起到有效的消防水回收功能。

这样一来，电池机架上安装积水托盘，系统可将消防水通过积水托盘回收至指定回收水槽，以防止水流损坏电池造成大面积电池损坏而引发大面积火灾；同时，锂电池电芯在燃烧时会释放出有害物质，消防水回收至指定回收水槽，可以避免对环境造成污染与破坏。

为了实现断电后防火灭火的功能，还包括在断电时向电池组件01喷水的手动喷水系统9。具体地，手动喷水系统9包括第二主管道91和若干个第二支管道92，若干个第二支管道92与第二主管道91相连的，第二主管道91设有手动开关阀901(常开)，任一第二支管道92的末端设有感温玻璃球902。第二主管道91和第一主管道41二者可以通过增压泵与水源部分连接，这样即可通过增压泵增压后将水输送至主管道。当然，手动喷水系统9也可以单独设置供水的源头，比如消防水源。

为了优化上述实施例，上述控制系统还包括与控制器2相连的报警装置5，当任一温度探测器3采集到的温度值超过预设温度值时，报警装置5用于发出警报，该报警装置5具体可以设置为声光报警器或者其他信号报警器。

在上述基础上，控制系统还具备信息实时查询功能并可直观显示，如温度探测器3数据查询、操作记录查询、故障详细信息查询、事件记录和报警记录查询等。

作为优选的，控制系统还设有显示装置6和移动端7，其中，显示装置6可实现远程监控功能，显示装置6用于显示设备现场温度探测器3的温度值和报警装置5的报警记录等信息；移动端7能够接收主机1上传的实时数据并根据实时数据发出防火灭火通知，移动端7可以设置为手机，这样一来，控制系统即可通过手机中的APP发出防火灭火通知，用户也可以很方便的使用手机APP实时查看处于运行状态的控制系统的数据，以实现对于控制系统的监控功能。

当然，控制系统具备对所有锂电池储能设备实行信息上传功能，比如可以上传至远程系统控制中心、手机端、PC端、相关信息收集联动单位等。

需要注意的是，该移动端7可以通过网络模块与主机1或者控制器2相连，上述网络模块具体可以设置为2G/3G/4G/WIFI无线通讯模块。

此外，还需要注意的是，针对上述三级预警温度，本发明提供对应的三级报警系统：

在触发一级报警系统时同时执行：

(1)切断发热电池组件01的PCS电源；

(2)通过现场声光报警器报警；

(3)通过APP报警。

触发二级报警系统时同时执行：

(1)切断PCS总电源；

(2)通过现场声光报警器报警；

(3)通过APP报警；

(4)联动通知控制中心；

(5)现场操作人员撤离现场。

触发三级报警系统时同时执行：

(1)现场切断所有供电电源；

(2)通过现场声光报警器报警；

(3)通过APP报警；

(4)联动通知控制中心；

(5)将人员疏散到安全区域；

(6)联动通知消防控制中心。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统，其特征在于，包括：

主机（1）；

至少一个用以采集对应电池组件（01）的温度值的温度探测器（3）；

与所述温度探测器（3）和所述主机（1）相连、用以读取所述温度探测器（3）采集的温度值并将该温度值反馈至所述主机（1）的控制器（2）；

与所述控制器（2）相连并能够喷水的自动喷水系统（4）；

当任一所述温度探测器（3）采集到的温度值超过预设温度值时，所述主机（1）向所述控制器（2）下发预设控制指令，以供所述控制器（2）控制所述自动喷水系统（4）向对应电池组件（01）喷水；

还包括用以在现场切断所有供电时向电池组件（01）喷水的手动喷水系统（9）；

所述手动喷水系统（9）包括第二主管道（91），及若干个与所述第二主管道（91）相连的第二支管道（92），所述第二主管道（91）设有手动开关阀（901），任一所述第二支管道（92）的末端设有感温玻璃球（902）；

所述自动喷水系统（4）中还设有位于安装电池组件（01）的电池机架上的积水托盘。

2.根据权利要求1所述的用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统，其特征在于，所述自动喷水系统（4）包括：

第一主管道（41）；

若干个与所述第一主管道（41）相连、用以将水输送至对应电池组件（01）的上方的第一支管道（42）；

若干个与所述第一支管道（42）一一对应设置并能够向下喷水的喷嘴（43）；

所述第一主管道（41）设有与所述控制器（2）相连的第一控制阀（401）；任一所述第一支管道（42）上设有与所述控制器（2）相连、用以控制对应所述喷嘴（43）的喷水量的第二控制阀（402）。

3.根据权利要求2所述的用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统，其特征在于，任一所述第二控制阀（402）具有：

第一开度，用以当对应电池组件（01）的温度值超过第一预设温度值时控制对应所述喷嘴（43）以第一预设喷水量喷水；

第二开度，用以当对应电池组件（01）的温度值超过第二预设温度值时控制对应所述喷嘴（43）以第二预设喷水量喷水；

第三开度，用以当对应电池组件（01）的温度值超过第三预设温度值时控制对应所述喷嘴（43）以第三预设喷水量喷水。

4.根据权利要求1所述的用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统，其特征在于，所述控制器（2）具体为PLC，所述温度探测器（3）具体为热电阻温度探测器。

5.根据权利要求1至4任一项所述的用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统，其特征在于，还包括与所述控制器（2）相连、用以当任一所述温度探测器（3）采集到的温度值超过预设温度值时发出警报的报警装置（5）。

6.根据权利要求5所述的用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统，其特征在于，还包括用以显示所述温度探测器（3）的温度值和所述报警装置（5）的报警记录的显示装置（6）。

7.根据权利要求5所述的用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统，其特征在于，还包括与所述控制器（2）通过网络模块连接、用以根据所述主机（1）上传的实时数据发出防火灭火通知的移动端（7）。

8.根据权利要求7所述的用于锂电池储能设备的防火灭火消防控制系统，其特征在于，所述网络模块具体为2G/3G/4G/WIFI网络模块。

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