CN113659237A - 一种防止自燃的惰性气体保护的电池储能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止自燃的惰性气体保护的电池储能系统,包括封装电池电芯模组和BMS管理系统的封闭壳体，封闭壳体内填充惰性气体，封闭壳体上设置有惰性气体进口和惰性气体出口，惰性气体进口和惰性气体出口之间安装有气体循环管道，气体循环管道上安装有制冷制热风机，气体循环管道通过制冷支管连接有制冷剂储存罐，制冷支管上安装有制冷剂控制阀；封闭壳体上安装有温度检测装置和可燃气体检测装置，还包括控制器；当检测到封闭壳体内出现温度异常或可燃气体时，打开制冷剂控制阀，制冷剂储存罐内的液态制冷剂进入到封闭壳体内进行降温，将封闭壳体内的温度降低到安全范围内；封闭壳体内填充惰性气体，能够阻止自燃或爆炸。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池储能系统，尤其涉及一种防止自燃的惰性气体保护的电池储能系统。
背景技术
电池储能系统一般由多个电池电芯并联而成的单级模组，再经过多个模组串联成为一个电池储能支路，每个支路配置BMS管理系统，多个电池储能支路并联组成储能系统，储能系统安装于箱体内通过空气流动进行热管理。
电池电芯模组的安全性十分重要。在空气介质中，模块内的并联电芯因内部晶枝短接、隔膜缺陷和过充等原因能产生短路，电芯由于内部短路等原因产生热失控，可使该故障电芯温度急剧上升，致使电解液气化和电芯内部压力增大而发生外壳破裂，温度急剧上升和气流压力冲击能造成正负极片产生放电火花，特别是电芯内部的电解液溶剂含有的溶剂气化与空气混合，再遇到明火的时可发生更大的爆炸燃烧。由于单个模组产生燃烧和爆炸，很快能波及封闭箱体内整个电池储能系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够及时检测到异常温升及可燃气体并作出相应补救措施的防止自燃的惰性气体保护的电池储能系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种防止自燃的惰性气体保护的电池储能系统,包括用于封装全部电池电芯模组和BMS管理系统的封闭壳体，所述封闭壳体内填充有惰性气体，所述封闭壳体上设置有惰性气体进口和惰性气体出口，所述惰性气体进口和所述惰性气体出口之间安装有气体循环管道，所述气体循环管道上安装有制冷制热风机，靠近所述惰性气体进口的所述气体循环管道上通过制冷支管连接有制冷剂储存罐，所述制冷剂储存罐内存储有液态制冷剂，所述制冷支管上安装有制冷剂控制阀；
所述封闭壳体上安装有检测传感器端均伸入所述封闭壳体内的温度检测装置和可燃气体检测装置，所述温度检测装置和所述可燃气体检测装置的检测数据输出端连接有控制器，所述控制器与所述制冷剂控制阀的控制端和所述制冷制热风机的控制端连接。
作为一种优选的技术方案，所述液态制冷剂包括液态二氧化碳、液氮或液氩。
作为一种优选的技术方案，所述制冷剂控制阀包括电磁阀。
作为一种优选的技术方案，所述温度检测装置包括检测端伸入到所述封闭壳体内的温度传感器，所述温度传感器的检测端伸入所述封闭壳体内。
作为一种优选的技术方案，所述可燃气体检测装置包括检测端伸入到所述封闭壳体内的可燃气体传感器和氧气传感器，所述可燃气体传感器和所述氧气传感器的检测端伸入所述封闭壳体内。
作为一种优选的技术方案，所述温度检测装置和所述可燃气体检测装置均安装在靠近所述惰性气体出口的所述封闭壳体上。
作为一种优选的技术方案，所述控制器包括可编程逻辑器件。
作为一种优选的技术方案，所述惰性气体进口设置在所述封闭壳体的底部，所述惰性气体出口设置在所述封闭壳体的顶部。
作为一种优选的技术方案，所述封闭壳体的顶端设置有排气口，所述排气口连接有排气管道，所述排气管道上安装有排气阀，所述排气阀的控制端与所述控制器连接。
作为一种优选的技术方案，所述封闭壳体上安装有检测端伸入到所述封闭壳体内部的压力传感器，所述压力传感器的数据输出端与所述控制器连接。
由于采用了上述技术方案，一种防止自燃的惰性气体保护的电池储能系统,包括用于封装全部电池电芯模组和BMS管理系统的封闭壳体，所述封闭壳体内填充有惰性气体，所述封闭壳体上设置有惰性气体进口和惰性气体出口，所述惰性气体进口和所述惰性气体出口之间安装有气体循环管道，所述气体循环管道上安装有制冷制热风机，靠近所述惰性气体进口的所述气体循环管道上通过制冷支管连接有制冷剂储存罐，所述制冷剂储存罐内存储有液态制冷剂，所述制冷支管上安装有制冷剂控制阀；所述封闭壳体上安装有检测传感器端均伸入所述封闭壳体内的温度检测装置和可燃气体检测装置，所述温度检测装置和所述可燃气体检测装置的检测数据输出端连接有控制器，所述控制器与所述制冷剂控制阀的控制端和所述制冷制热风机的控制端连接；当温度检测装置和可燃气体检测装置检测到封闭壳体内出现温度异常或可燃气体时，控制器打开制冷剂控制阀，制冷剂储存罐内的液态制冷剂进入到封闭壳体内进行降温，将封闭壳体内的温度降低到安全范围内；封闭壳体内填充惰性气体的内部环境，能够阻止自燃或爆炸。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明实施例的结构简图；
图中：11-封闭壳体；12-惰性气体进口；13-惰性气体出口；21-气体循环管道；22-制冷制热风机；31-制冷剂储存罐；32-制冷支管；33-制冷剂控制阀；41-温度传感器；42-可燃气体传感器；43-氧气传感器；51-排气管道；52-排气阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
如图1所示，一种防止自燃的惰性气体保护的电池储能系统,包括用于封装全部电池电芯模组和BMS管理系统的封闭壳体11，所述封闭壳体11内填充有惰性气体，所述封闭壳体11上设置有惰性气体进口12和惰性气体出口13，所述惰性气体进口12和所述惰性气体出口13之间安装有气体循环管道21，所述气体循环管道21上安装有制冷制热风机22，靠近所述惰性气体进口12的所述气体循环管道21上通过制冷支管32连接有制冷剂储存罐31，所述制冷剂储存罐31内存储有液态制冷剂，所述制冷支管32上安装有制冷剂控制阀33；所述封闭壳体11上安装有检测传感器端均伸入所述封闭壳体11内的温度检测装置和可燃气体检测装置，所述温度检测装置和所述可燃气体检测装置的检测数据输出端连接有控制器(图中未示出)，所述控制器与所述制冷剂控制阀33的控制端和所述制冷制热风机22的控制端连接。
所述液态制冷剂包括液态二氧化碳、液氮或液氩。所述制冷剂控制阀33包括电磁阀。
所述温度检测装置包括检测端伸入到所述封闭壳体11内的温度传感器41，所述温度传感器41的检测端伸入所述封闭壳体11内。所述可燃气体检测装置包括检测端伸入到所述封闭壳体11内的可燃气体传感器42和氧气传感器43，所述可燃气体传感器42和所述氧气传感器43的检测端伸入所述封闭壳体11内。所述温度检测装置和所述可燃气体检测装置均安装在靠近所述惰性气体出口13的所述封闭壳体11上。可燃气体检测包括碳酸乙二酯气体成分的检测。
所述控制器包括可编程逻辑器件，例如控制器可以用采用单片机。
所述惰性气体进口12设置在所述封闭壳体11的底部，所述惰性气体出口13设置在所述封闭壳体11的顶部。
所述封闭壳体11的顶端设置有排气口，所述排气口连接有排气管道51，所述排气管道51上安装有排气阀52，所述排气阀52的控制端与所述控制器连接。所述封闭壳体11上安装有检测端伸入到所述封闭壳体11内部的压力传感器(图中未示出)，所述压力传感器的数据输出端与所述控制器连接。
当压力传感器检测到封闭壳体11内的压力过大，超过安全上限值时，控制器打开排气阀52，通过排气口和排气管道51将封闭壳体11内的气体放出一部分。防止密封壳体因内部气压过高产生安全隐患。
当氧气传感器43检测到封闭壳体11内的含氧量超过限度后，向封闭壳体11内增加惰性气体充入量，同时打开封闭壳体11顶部的排气阀52，向外排出部分含氧量高的气体，保证封闭壳体11内的压力平衡；当发现可燃气体传感器和温度传感器检测的数值超过设定值后，启动制冷剂控制阀33，将液态二氧化碳、液氩或液氮充入封闭壳体11内，进行降温，同时并开放封闭壳体11顶部的排气阀52，向外排出多余气体，保证封闭壳体11内的压力平衡。
惰性气体通过惰性气体进口12、气体循环管道21和惰性气体出口13进行流动实现电池系统的热管理，惰性气体在封闭壳体11外通过制冷制热风机22进行必要的加热和冷却，当惰性气体温度高时，利用制冷制热风机22对经过的惰性气体降温；当惰性气体温度低时，例如冬季，利用制冷制热风机22对经过的惰性气体加热。温度传感器41和可燃气体传感器42实时地将检测数据传送给控制器，控制器将接收到的数据与设定的安全值进行比对，当发现温度数据和/或可燃气体数据超过安全限定值时，即判定封闭壳体11内温升异常和/或可燃气体异常，控制器控制制冷剂控制阀33打开，通过封闭壳体11上的惰性气体进口12快速充入制冷剂，使电池系统及时降温。
当电池电芯模组内的某个电芯发生热失控时，故障电芯内部温度急剧上升，内部电解液溶剂气化产生的压力冲击，产生可燃气体外泄和极片放电火花，但是由于封闭壳体11内充满了惰性气体，不能发生燃烧和爆炸，加上在线检测到封闭箱体内的温度或可燃气体异常，控制及时注入制冷剂，有效避免电池储能系统自燃或爆炸。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种防止自燃的惰性气体保护的电池储能系统,包括用于封装全部电池电芯模组和BMS管理系统的封闭壳体，其特征在于：所述封闭壳体内填充有惰性气体，所述封闭壳体上设置有惰性气体进口和惰性气体出口，所述惰性气体进口和所述惰性气体出口之间安装有气体循环管道，所述气体循环管道上安装有制冷制热风机，靠近所述惰性气体进口的所述气体循环管道上通过制冷支管连接有制冷剂储存罐，所述制冷剂储存罐内存储有液态制冷剂，所述制冷支管上安装有制冷剂控制阀；
所述封闭壳体上安装有检测传感器端均伸入所述封闭壳体内的温度检测装置和可燃气体检测装置，所述温度检测装置和所述可燃气体检测装置的检测数据输出端连接有控制器，所述控制器与所述制冷剂控制阀的控制端和所述制冷制热风机的控制端连接。
2.如权利要求1所述的防止自燃的惰性气体保护的电池储能系统，其特征在于：所述液态制冷剂包括液态二氧化碳、液氮或液氩。
3.如权利要求1所述的防止自燃的惰性气体保护的电池储能系统，其特征在于：所述制冷剂控制阀包括电磁阀。
4.如权利要求1所述的防止自燃的惰性气体保护的电池储能系统，其特征在于：所述温度检测装置包括检测端伸入到所述封闭壳体内的温度传感器，所述温度传感器的检测端伸入所述封闭壳体内。
5.如权利要求1所述的防止自燃的惰性气体保护的电池储能系统，其特征在于：所述可燃气体检测装置包括检测端伸入到所述封闭壳体内的可燃气体传感器和氧气传感器，所述可燃气体传感器和所述氧气传感器的检测端伸入所述封闭壳体内。
6.如权利要求1所述的防止自燃的惰性气体保护的电池储能系统，其特征在于：所述温度检测装置和所述可燃气体检测装置均安装在靠近所述惰性气体出口的所述封闭壳体上。
7.如权利要求1所述的防止自燃的惰性气体保护的电池储能系统，其特征在于：所述控制器包括可编程逻辑器件。
8.如权利要求1所述的防止自燃的惰性气体保护的电池储能系统，其特征在于：所述惰性气体进口设置在所述封闭壳体的底部，所述惰性气体出口设置在所述封闭壳体的顶部。
9.如权利要求1所述的防止自燃的惰性气体保护的电池储能系统，其特征在于：所述封闭壳体的顶端设置有排气口，所述排气口连接有排气管道，所述排气管道上安装有排气阀，所述排气阀的控制端与所述控制器连接。
10.如权利要求1-9任一权利要求所述的防止自燃的惰性气体保护的电池储能系统，其特征在于：所述封闭壳体上安装有检测端伸入到所述封闭壳体内部的压力传感器，所述压力传感器的数据输出端与所述控制器连接。
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