CN113889698A - 储能机柜及其消防系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种储能机柜及其消防系统，包括冷却模块(10)，所述储能机柜消防系统具有：第一工作模式，当储能机柜(1)内电池模组(2)的温度小于第一预设阈值T1时，所述冷却模块中流通的冷却液对所述电池模组降温，冷却模块中的冷却液可降低电池模组因充放电引起的温度累积，实现对电池模组温度的控制；以及第二工作模式，当储能机柜(1)内电池模组(2)的温度大于或等于第二预设阈值T2且小于第三预设阈值T3时，所述冷却模块中的薄弱环节发生破损，冷却液由所述冷却模块中流出，其中，T1＜T2＜T3，能够对所述电池模组灭火降温，保证电池模组和整个储能机柜的安全。

Description

储能机柜及其消防系统
技术领域
本公开涉及安全技术领域，具体地，涉及一种储能机柜消防系统和包括该消防系统的储能机柜。
背景技术
储能机柜消防系统，用于保护内部电池包和整个储能机柜设备的安全性。相关技术中，当内部的电池包着火时，通过动作器第一时间将着火的电池包抛出至消防坑，并进行掩埋处理，达到降低损失和灭火的目的。但是，储能机柜为一个整体，内部的电池包通过电流电压导线和信号采集线连接，当一个电池包起火被抛出储能机柜时，连接线会阻碍推出动作；另外，电池包的火焰可能会烧毁推出装置的动力线和信号线，导致无法动作。
发明内容
本公开的第一个目的是提供一种储能机柜消防系统，该消防系统能够保证内部电池包和整个储能机柜设备的安全性。
本公开的第二个目的是提供一种储能机柜，该储能机柜包括本公开提供的储能机柜消防系统。
为了实现上述目的，本公开提供一种储能机柜消防系统，包括冷却模块，所述储能机柜消防系统具有：第一工作模式，当储能机柜内电池模组的温度小于第一预设阈值T1时，所述冷却模块中流通的冷却液对所述电池模组降温；以及第二工作模式，当所述电池模组的温度大于或等于第二预设阈值T2且小于第三预设阈值T3时，所述冷却模块中的薄弱环节发生破损，冷却液由所述冷却模块中流出，其中，T1＜T2＜T3。
可选地，所述冷却模块包括冷却水箱、若干冷却板、以及连接所述冷却水箱和所述冷却板的循环管路，在所述第一工作模式中，所述冷却水箱内的冷却液经所述循环管路进入所述冷却板，所述冷却液在所述冷却板内流动带走所述电池模组产生的热量；相邻所述冷却板之间的接口构成所述薄弱环节，在所述第二工作模式中，所述冷却液由所述接口中流出。
可选地，所述冷却板至少贴合设置在所述电池模组的顶壁、与所述顶壁相邻的一侧壁上，所述循环管路包括连接所述冷却水箱和所述冷却板的进水管和出水管，用于多个所述电池模组的若干冷却板呈S形布置，所述接口设置于所述电池模组的拐角处。
可选地，所述接口由低热阻敏感材料制成。
可选地，所述储能机柜消防系统还包括消防模块，所述储能机柜消防系统还具有：第三工作模式，当储能机柜内电池模组的温度大于或等于第四预设阈值T4，所述消防模块对所述储能机柜进行灭火，其中，T1＜T2＜T3＜T4。
可选地，所述消防模块包括消防水箱、连接所述消防水箱和所述循环管路的消防管路，以及与所述消防管路相连通设置在所述储能机柜上方的喷淋头，所述消防管路和所述循环管路通过压力接头相连接，所述储能机柜消防系统还具有：第四工作模式，当储能机柜内电池模组的温度大于或等于所述第三预设阈值T3且小于所述第四预设阈值T4时，所述压力接头在所述循环管路和所述消防管路内冷却液压力差的作用下导通，所述消防水箱内的冷却液经所述消防管路和所述循环管路进入所述冷却板内。
可选地，所述循环管路上设置有水泵，所述储能机柜消防系统还具有：第五工作模式，当储能机柜内电池模组的温度大于或等于所述第一预设阈值T1且小于所述第二预设阈值T2时，通过调整所述水泵的开度调节所述循环管路内冷却液的流速。
可选地，所述储能机柜消防系统还包括用于监控和记录所述储能机柜消防系统工作情况的监控模块。
可选地，所述监控模块包括监控器和报警器，所述冷却模块与所述监控器相连接，在所述第二工作模式，所述报警器发出报警信号，同时所述监控器记录事件。
根据本公开的第二个方面，还提供一种储能机柜，包括根据上述的储能机柜消防系统。
通过上述技术方案，在第一工作模式，即电池模组正常工作的情况下，冷却模块中的冷却液可降低电池模组因充放电引起的温度累积，实现对电池模组温度的控制；在第二工作模式，当电池模组的温度持续升高，例如大于或等于80℃时，薄弱环节发生破损，冷却液从薄弱环节流出，可以对电池模组进行灭火和降温，保证电池模组和整个储能机柜的安全。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开一示例性实施方式提供的储能机柜(不包含消防系统)的结构示意图；
图2是本公开一示例性实施方式提供的储能机柜消防系统中冷却模块的结构示意图；
图3是本公开一示例性实施方式提供的储能机柜消防系统的结构示意图；
图4是本公开一示例性实施方式提供的储能机柜消防系统中冷却板和电池模组安装的结构示意图；
图5是本公开一示例性实施方式提供的储能机柜消防系统的控制流程图。
附图标记说明
1-储能机柜，2-电池模组，3-支架，10-冷却模块，101-冷却水箱，102-冷却板，103-循环管路，1031-进水管，1032-出水管，104-接口，20-消防模块，201-消防水箱，202-消防管路，203-喷淋头，204-压力接头，30-监控模块，301-监控器。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”通常是指在本公开提供的储能机柜正常安装的情况下定义的，具体可参考图1所示的图面方向，“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外，此外，本公开中使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。
如图1、图2和图5所示，本公开提供一种储能机柜消防系统，储能机柜1内设置有多个间隔设置的电池模组2和用于支撑电池模组2的支架3，该储能机柜消防系统包括冷却模块10，本公开提供的储能机柜消防系统具有：第一工作模式，当电池模组2的温度小于第一预设阈值T1时，冷却模块10中流通的冷却液对电池模组2降温；以及第二工作模式，当电池模组2的温度大于或等于第二预设阈值T2且小于第三预设阈值T3时，冷却模块10中的薄弱环节发生破损，冷却液由冷却模块10中流出，可以对电池模组2灭火降温，其中，T1＜T2＜T3。需要说明的是，冷却模块10的设置方式可以有多种，例如，可以为通过冷却板内流动的冷却液带走电池模组2产生的热量，也可以采用冷却液和风冷相结合的方式进行散热，均属于本公开的保护范围。冷却模块10的薄弱环节，可以为用于容纳冷却液的冷却水箱的箱体上做的较薄的位置，也可以为输送冷却液的管道的接口处，能够在电池模组2的高温作用下发生破损，在其他实施方式中，电池模组2可以设计为具有尖端的结构，当由于自身温度较高发生膨胀时，尖端结构向上移动并扎破容纳冷却液的冷却水箱，使冷却液流出进行灭火和降温，均属于本公开的保护范围。此外，本公开所提到的冷却液不仅限于水。
通过上述技术方案，在第一工作模式，即电池模组2正常工作的情况下，冷却模块10中的冷却液可降低电池模组2因充放电引起的温度累积，实现对电池模组2温度的控制；在第二工作模式，当电池模组2的温度持续升高，例如大于或等于80℃时，薄弱环节受热膨胀发生破损，冷却液从薄弱环节流出，可以对电池模组2进行灭火和降温，保证电池模组2和整个储能机柜1的安全。
具体地，在本实施方式中，如图2所示，冷却模块10可以包括冷却水箱101、若干冷却板102、以及连接冷却水箱101和冷却板102的循环管路103，在第一工作模式中，冷却水箱101内的冷却液经循环管路103进入冷却板102，冷却液在冷却板102内流动带走电池模组2产生的热量；相邻冷却板102之间的接口104构成薄弱环节，在第二工作模式中，冷却液由接口104中流出。如图4所示，冷却板102包括进水口、出水口以及供冷却液流动的流道，冷却板102与电池模组2贴合设置，其内部流通的冷却液可迅速带走电池模组2的热量，起到降温作用。为保证对电池模组2的降温作用，一个电池模组2可以贴合设置多片冷却板102，相邻冷却板102之间具有接口104，在温度较高受热膨胀时，接口104处最容易断开，以构成冷却模块10的薄弱环节。
在本公开的一示例性实施方式中，如图2和图3所示，冷却板102至少贴合设置于电池模组2的顶壁、与顶壁相邻的一侧壁上，循环管路103包括连接冷却水箱101和冷却板102的进水管1031和出水管1032，用于多个电池模组2的若干冷却板102呈S形布置，接口104设置于电池模组2的拐角处。这样，两个冷却板102分别贴合设置在电池模组2相邻的侧壁上，接口104位于电池模组2的拐角处，在受热发生膨胀时，能够更容易将接口104撑开，及时进行灭火和降温。另外，冷却水箱101中的冷却液由进水管1031依次流经多块冷却板102并由出水管1032流回至冷却水箱101，多块冷却板102采用串联的连接方式，实现对电池模组2的有效降温。在其他实施方式中，多块冷却板102还可以采用并联的连接方式，即每个电池模组2具有与冷却水箱101相连接的进水管和出水管。
在本公开中，冷却板102采用耐高温材料，接口104由低热阻敏感材料制成，当电池模组的温度过高，发生火灾时，接口104可迅速熔融破损，使冷却液流出。
进一步地，本公开提供的储能机柜消防系统还包括消防模块20，如图5所示，该储能机柜消防系统还具有：第三工作模式，当储能机柜1内电池模组2的温度大于或等于第四预设阈值T4时，消防模块20对储能机柜1进行灭火，其中，T1＜T2＜T3＜T4，当火势较大，消防模块20能够防止火焰持续蔓延，减少损失，保障现场的安全。
具体地，如图3所示，消防模块20包括消防水箱201、连接消防水箱201和循环管路103的消防管路202，以及与消防管路202相连通设置在储能机柜1上方的喷淋头203，消防管路202和循环管路103通过压力接头204相连接，本公开提供的储能机柜消防系统还具有：第四工作模式，当电池模组2的温度大于或等于第三预设阈值T3且小于第四预设阈值T4时，压力接头204在循环管路103和消防管路202内冷却液压力差的作用下导通，消防水箱201内的冷却液经消防管路202和循环管路103进入冷却板102内。压力接头204在正常情况下用于截止消防管路202和循环管路103，在第二工作模式下，当循环管路103内的冷却液不断消耗，循环管路103内的压力不断降低，系统会发出警告，提醒值班人员参与处置警情，但是，当值班人员未及时处理或恰好无人值班时，冷却水箱101内的冷却液不断消耗，导致循环管路103内的压力不断降低，循环管路103和消防管路202内冷却液会形成一定的压力差，且在该压力差的作用下，压力接头204破损，使得消防管路202和循环管路103导通，消防水箱201内的冷却液可进行补充，保证冷却液的持续供应。关于压力接头204的具体结构此处不做具体限定，其可以为市面上销售的任何适当型号的压力接头，在其他方式中，还可以采用根据温度变化控制其导通或截止状态的电磁阀等部件进行替换。
另外，在本公开中，循环管路103上设置有水泵(图中未示出)，储能机柜消防系统还具有：第五工作模式，当电池模组2的温度大于或等于第一预设阈值T1且小于第二预设阈值T2时，通过调整水泵的开度调节循环管路103内冷却液的流速，以提高冷却模块10对电池模组2的冷却效果。
另外，本公开提供的储能机柜消防系统还包括用于监控和记录储能机柜消防系统工作情况的监控模块30。具体地，监控模块30包括监控器301和报警器，冷却模块10与监控器301相连接，在第二工作模式，报警器发出报警信号，同时监控器301记录事件。监控模块30还可以包括温度传感器和光敏传感器，能够实时获取储能机柜1内部多个电池模组2的温度信息和火势信息，并能够根据获取的信息控制水泵、喷淋头203等的开闭，实现整个系统的智能化控制。
综上，本公开提供的储能机柜消防系统具有：
当电池模组的温度T小于第一预设阈值T1(第一工作模式)，冷却水箱101中的冷却液经循环管路103在冷却板102内流动，对电池模组2降温；
当电池模组2由于各种因素导致温度升高时，例如电池模组2的温度T大于或等于第一预设阈值T1，且小于第二预设阈值T2(第五工作模式)，监控器301根据接收的温度信息，调整水泵的开度增大冷却液的流速，加速对电池模组2的导热降温，尽可能将微小问题控制住；
当电池模组2的温度无法通过加速冷却液的流动控制，温度持续升高，有可能着火时，此时，电池模组2的温度T大于或等于第二预设阈值T2，且小于第三预设阈值T3时(第二工作模式)，相邻冷却板102的接口104处发生破损，冷却液流出进行灭火降温，同时报警器发生报警信号提醒值班人员现场处置，并且监控器301记录事件情况；
当着火的电池模组2通过少量的冷却液无法扑灭，且电池模组2的温度T大于或等于第三预设阈值T3且小于第四预设阈值T4(第四工作模式)，冷却液持续消耗，会导致连接消防管路202和循环管路103的压力接头204，在水压下破损，使得消防管路202和循环管路103相连通，消防水箱201内的冷却液可及时补充冷却水箱101内冷却液的消耗，持续对电池模组2进行灭火降温，同时报警器会再次发出报警信号，并且监控器301记录事件；
最严重的情况，以上手段都无法阻止失控的电池模组2，火焰持续蔓延，电池模组2的温度T大于或等于第四预设阈值T4(第三工作模式)，消防水箱201中的冷却液经消防管路202并由喷淋头203进行喷淋作业，大面积对电池模组2进行喷洒灭火，直达火灾事故解除，现场值班人员可关闭喷淋头203。
本公开提供的储能机柜消防系统采用分级方案，根据电池模组2的温度和火势的程度采用不同的应对方案，有条不紊的进行火灾事故处理，确保对电池模组和整个储能机柜的安全，减少损失。
根据本公开的第二个方面，还提供一种储能机柜，包括根据上述的储能机柜消防系统。在储能机柜1内部的多个电池模组2上下间隔设置，与电池模组2的侧壁相贴合的冷却板102能够穿过支架3与相邻电池模组2的冷却板102相连接，该储能机柜具有上述消防系统的所有有益效果，此处不做过多赘述。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种储能机柜消防系统，其特征在于，包括冷却模块(10)，所述储能机柜消防系统具有：
第一工作模式，当储能机柜(1)内电池模组(2)的温度小于第一预设阈值T1时，所述冷却模块(10)中流通的冷却液对所述电池模组(2)降温；以及
第二工作模式，当储能机柜(1)内电池模组(2)的温度大于或等于第二预设阈值T2且小于第三预设阈值T3时，所述冷却模块(10)中的薄弱环节发生破损，冷却液由所述冷却模块(10)中流出，其中，T1＜T2＜T3。
2.根据权利要求1所述的储能机柜消防系统，其特征在于，所述冷却模块(10)包括冷却水箱(101)、若干冷却板(102)以及连接所述冷却水箱(101)和所述冷却板(102)的循环管路(103)，
在所述第一工作模式中，所述冷却水箱(101)内的冷却液经所述循环管路(103)进入所述冷却板(102)，所述冷却液在所述冷却板(102)内流动带走所述电池模组(2)产生的热量；
相邻所述冷却板(102)之间的接口(104)构成所述薄弱环节，在所述第二工作模式中，所述冷却液由所述接口(104)中流出。
3.根据权利要求2所述的储能机柜消防系统，其特征在于，所述冷却板(102)至少贴合设置于所述电池模组(2)的顶壁、与所述顶壁相邻的一侧壁上，所述循环管路(103)包括连接所述冷却水箱(101)和所述冷却板(102)的进水管(1031)和出水管(1032)，用于多个所述电池模组(2)的若干冷却板(102)呈S形布置，所述接口(104)设置于所述电池模组(2)的拐角处。
4.根据权利要求2所述的储能机柜消防系统，其特征在于，所述接口(104)由低热阻敏感材料制成。
5.根据权利要求2所述的储能机柜消防系统，其特征在于，所述储能机柜消防系统还包括消防模块(20)，所述储能机柜消防系统还具有：
第三工作模式，当储能机柜(1)内电池模组(2)的温度大于或等于第四预设阈值T4时，所述消防模块(20)对所述储能机柜(1)进行灭火，其中，T1＜T2＜T3＜T4。
6.根据权利要求5所述的储能机柜消防系统，其特征在于，所述消防模块(20)包括消防水箱(201)、连接所述消防水箱(201)和所述循环管路(103)的消防管路(202)，以及与所述消防管路(202)相连通设置在所述储能机柜(1)上方的喷淋头(203)，所述消防管路(202)和所述循环管路(103)通过压力接头(204)相连接，所述储能机柜消防系统还具有：
第四工作模式，当储能机柜(1)内电池模组(2)的温度大于或等于所述第三预设阈值T3且小于所述第四预设阈值T4时，所述压力接头(204)在所述循环管路(103)和所述消防管路(202)内冷却液压力差的作用下导通，所述消防水箱(201)内的冷却液经所述消防管路(202)和所述循环管路(103)进入所述冷却板(102)内。
7.根据权利要求2所述的储能机柜消防系统，其特征在于，所述循环管路(103)上设置有水泵，所述储能机柜消防系统还具有：
第五工作模式，当储能机柜(1)内电池模组(2)的温度大于或等于所述第一预设阈值T1且小于所述第二预设阈值T2时，通过调整所述水泵的开度调节所述循环管路(103)内冷却液的流速。
8.根据权利要求1所述的储能机柜消防系统，其特征在于，所述储能机柜消防系统还包括用于监控和记录所述储能机柜消防系统工作情况的监控模块(30)。
9.根据权利要求8所述的储能机柜消防系统，其特征在于，所述监控模块(30)包括监控器(301)和报警器，所述冷却模块(10)与所述监控器(301)相连接，在所述第二工作模式，所述报警器发出报警信号，同时所述监控器(301)记录事件。
10.一种储能机柜，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的储能机柜消防系统。
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