CN114243155A - 一种储能电池热失控的喷淋液冷方法 - Google Patents
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Abstract
一种储能电池热失控的喷淋液冷方法是指在盛载电芯的、带有通风口的单位模组的箱体中设置有冷却液喷淋头、液位泄洪口、有节温器阀门的排液口和浮球阀门。导热片将电芯异常的热传导给喷淋头并使其开启，喷淋头喷洒的冷却液对异常电池模组进行喷淋、浸泡冷却降温。液面升高到浸没电芯及通风口高度时，浮球上升使其阀门关闭，备份的泄洪口将多余的冷却液收集排出而不外溢，节温器阀门使浸泡电芯的冷却液始终保持较低温度而有效地提前将电芯在未冒烟未起火时或正在起火时将热失控终止。具有提前主动防御，冷却液用量少、不外溢，无电子控制等优点。
Description
技术领域
一种储能电池热失控的喷淋液冷方法涉及到消防领域，特别是涉及到储能电池模组在发生或即将发生热失控时的液冷领域。
背景技术
无论是集装箱式储能系统还是家庭式储能系统，都是由若干个单体电芯组成一个的单位模组，再由若干单位棋组组成一个完整的储能系统。单体电芯装载在即要通风又相对封闭的金属箱体中，要精准的对储能系统中的某个单位模组或单位模组中的某个单体电芯进行热失控监控、或精准冷却、终止正在发生或即将发生的热失控，或热失控引起的火灾，业界正面临较大的挑战。申请号为CN202110784476.9(《一种通过气体探测监控判定储能电池热失控的系统及方法》)和申请号为CN202010059835.X(《基于分布控制的锂离子储能电池热失控保护系统及方法》)的中国专利公布的技术路线是电芯在发生热失控时，电芯内部由热产生的气体冲破电芯包装后被气体传感器采集探知到，由电控系统发送断电指令和启动灭火装置的指令。申请号为CN20200909977.6(《一种储能灭火系统》)及申请号为CN202021069275.8(《一种多次启停可控锂电池储能灭火系统》)的中国专利所采用的技术路线都是在电芯发生热失控起火后，由电子传感器探测到信号，工控机对管道上的电子阀门传达开启指令，灭火介质对标的物进行灭火动作，其缺点在于灭火介质的喷洒飞溅势必对相邻的电池模组造成污染。针对上述为代表的储能电池灭火技术的不足，有必要的提供一种在储能电池单位模组在发生或即将发生热失控，即单体电芯未冒出烟雾、未有明火时就将冷却液喷淋在标的电芯上或者对包括标的电芯在内的单位电池模组进行冷却液喷淋、浸泡，使标的电芯或模组被及时冷却，终止其热失控的继续发生。
发明内容
基于上述的技术内容，本发明提供一种储能电池热失控的喷淋液冷方法，其内容是：在盛载电芯的单位电池模组的箱体内的顶部设置冷却液喷淋头，喷淋头通过其分支管道与箱体外的冷却液主管道相贯通。喷淋头的感温部有若干导热体，导热体的另一端分布在各个电芯的外表上或电芯导电连接片上，导热体将收集到的热传导给喷淋头感温部，当喷淋头感温部的温度达到其工作温度时，喷淋头的工作使其控制的阀门被打开，管道中的冷却液对正在发生热异常的单位电池模组进行喷淋冷却。同时，电芯间的、单位电池模组间的热熔连接片(器)被熔断，使电芯或单位电池模组的电路中断而处于孤立状态。当电池模组箱体内的液面已经浸没或即将浸没电芯时，即即将到达箱体上部的通风口时，设置在箱内的限位浮球控制安装在该电池模组分支管道上的阀门使其关闭，截断冷却液的持续进入箱体内。被浸泡的电芯、电池模组与冷却液实现热交换后被冷却，在未冒出烟雾和起火之前将其的热失控及时终止，化解危机于萌芽阶段。
比较适宜的是：所述的喷淋头采用超薄结构的热敏喷淋头或堵头，喷淋头的感温动作部接收来自于电池模组箱体内部空间中的空气温度和导热体传导来的温度，以期达到节省空间的和快递感知温度而执行动作的目的。
比较适宜的是：导热体采用铝合金片，其一端置于相邻的电芯之间或电芯壳体上或经绝缘处理后置于电芯间的连接片上，尽可能的设置多个导热点，其另一端与喷淋头的感温基座相连进行热传导。
比较适宜的是：单位电池模组间的电路中、单位电池模组内的各单体电芯间的电路中设置有热熔断路器或继电器，使电芯在发生或即将发生热失控时，切断外部电源。
比较适宜的是：盛载电池模组的箱体底部与四周构件形成一个不漏液的池体，四周构件的通风口开具位置应满足平行或高于电芯的高度。
比较适宜的是：在四周构件的一面的通风口以下设置液位泄洪口，泄洪口连接排液分支管道。四周构件的底部位置或箱体底部面设置有节温器阀门的排液口，排液口外的管道与泄洪口连接的分管道相连后与电池模组间的主排液管相连。泄洪口的目的是当冷却液注入后即将超过箱体通风口时能及时的将冷却液排出，以免其溢出污染其他电池模组或周围环境。带节温器的排液口位于箱体下部，当箱体内有限的冷却液被电芯或电池模组加热至即将沸腾时，节温器打开，通过其连接的排流管将较热的冷却液排出。箱内液面的下降使液面浮球下降而重新打开其控制的冷却液阀门，使常温的冷却液经已经开放的喷淋口再次注入箱内。常温冷却液的进入进一步对电芯、电池模组进行降温冷却，节温器在常温冷却液的作用下实现其阀门关闭，以此循环，直至电芯、电池模组不再生热。
比较适宜是：浮球的连杆机构中有热敏组件对其进行限位。在常温时，热敏组件将浮球限位支撑而使浮球控制的阀门处于关闭状态，即冷却液在电池模组箱包外的管道中待命，一个单位电池模组的喷淋管道有包括喷淋头和浮球阀门的两道阀门，达到预防阀门常温下泄漏的目的。热敏组件在电芯、电池模组发生或即将发生热失控的温度下发生形变失去对浮球的限位后，浮球堕落的行程使其控制的阀门打开，冷却液得以流经至喷淋头处。热敏组件可采用易熔合金或喷淋头用的感温玻璃管等。
比较适宜的是：在电池模组箱包内设置有类似汽车水箱液位传感器的电阻式传感器或在浮球连杆机构上设置触点开关，传感器或开关的信号让相关人员及时的辩别何处的电芯或单位电池模组出现故障。
比较适宜的是：单位电池模组与单位电池模组间通过其独立的冷却液分支管道、排液管道与主管道的对应管道相连通而形成整个冷却液、排液管道系统。
具体实施方式
实施例1：市售的长50Cm、宽40Cm、高20Cm的单位电池模式箱体内顶部设置贯穿箱体内外的10mm厚的铁质扁通管作为冷却液流经管道，管道朝下平面开具孔口，孔口被熔点为70度的易熔合金螺丝顶住的堵头进行封堵，位于箱体外侧的管道连接浮球阀门后与冷却液主管道相通。浮球和其有上下行程的连杆位于箱体中，连杆被熔点为70度的易熔合金柱体限位在连杆行程的上止点而使其控制的阀门处于关闭状态，使冷却液被堵截。在箱体后侧的围板上的百页窗式通风口下方开具直径为12mm的泄洪孔、底部位置开具12mm的排液孔，泄洪孔与排液孔后面的管道连通朝下形成排液管后再与排液主管道相通。排液孔在箱体内侧被启动温度为90度的节温器阀门封堵。以上即形成了一个即可满足有通风需要的、冷却液不会外溢的、冷却液用量较小的、精准的可实现电芯电池模组在热失控初期或起火时被终止的纯机械式液冷灭火系统，没有复杂的电控系统使其性能更加可靠而减少故障率。
以上对本发明的内容进行进一步的说明，所述实施例仅为本发明的一部分实施例，不是全部实施例。
Claims (6)
1.一种储能电池热失控的喷淋液冷方法，其特征是：从喷淋头喷出的冷却液对集成在单位电池模组箱包中的电芯进行喷淋、浸泡冷却的。
2.一种储能电池热失控的喷淋液冷方法，其特征是：单位电池模组箱包的冷却液管道中有液位传感器、浮球阀门装置和浮球触发开关、节温器阀门、液位泄洪口。
3.一种储能电池热失控的喷淋液冷方法，其特征是：单位电池模组箱包的底部和四围形成一定高度的不漏液的池体。
4.一种储能电池热失控的喷淋液冷方法，其特征是：进入箱体中的冷却液在浮球阀门和液位泄洪口的作用下不外溢。
5.一种储能电池热失控的喷淋液冷方法，其特征是：液位传感器、浮球触发开关的作用是将感知到箱包中有冷却液的进入而发出警示电信号。
6.一种储能电池热失控的喷淋液冷方法，其特征是：单位电池模组箱包的池体结构与其通风口并存在总成结构中。
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Cited By (1)
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| CN114759218A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-07-15 | 上海捷氢科技股份有限公司 | 一种散热结构、燃料电池系统及散热控制方法 |
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2021
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