CN114335790A - 一种储能电池包级浸没式灭火系统、电池热失控检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及储能电池系统消防安全技术领域,特别涉及一种储能电池包级浸没式灭火系统、电池热失控检测方法。系统包括:电池管理系统BMS、管路系统、电磁阀组;所述管路系统的输入端与储能电池仓液冷系统的液冷管路连接,电磁阀组与电池管理系统BMS连接,电磁阀组设置在管路系统中。本发明的有益效果在于:本发明通过设置管道系统与电池舱现有液冷系统的冷管道连接,管道系统的支管路通过电磁阀组与对应电池包连接,电池管理系统BMS通过监测电池包数据在电池包发生热失控时打开对应电磁阀注入冷却混合液进行浸没式灭火解决了传统储能电池舱消防系统灭火成本高且效率低下的问题。
Description
技术领域
本发明涉及储能电池系统消防安全技术领域,特别涉及一种储能电池包级浸没式灭火系统、电池热失控检测方法。
背景技术
随着光伏、风电等新能源发电规模的不断扩大及电网侧调峰调频需求的增长,锂电池储能作为其配套的电能储备、调节系统建设规模也不断扩大,目前锂电池储能电站作为新型储能技术已在新能源发电侧、电网侧系统、用户侧广泛推广运用。
储能电池系统常以预制舱为载体,单个电池舱内电池系统一般由几百个电池包组成,电池热失控会先从一个电池包内引发,并在火势逐步变大过程中不断引燃附近的其它电池包,造成火烧连营的链式反应,最终造成整个电池舱内全部电池起火燃烧,故储能电池火灾事故损失巨大。与此同时,目前储能行业内常规采用的消防灭火系统为七氟丙烷(全氟己酮)灭火系统或高压细水雾灭火系统,两种灭火方案均为整舱(集装箱式)级全淹没式灭火系统,主要缺点如下:a.不能对具体热失控的电池包进行早期准确定位,只能采用整舱全淹没式灭火,灭火效能较低;b.锂电池特殊的热失控性能使得其极易发生扑灭后复燃,由于预制舱式结构无法实现舱内较高的密封性能,故在舱内气体灭火介质浓度因渗漏降低时,原本扑灭的火势易出现复燃导致火灾再次失控;c.对于高压细水雾灭火系统虽然可以通过消防管网不断注入水雾灭火介质,但由于其是整舱全淹没灭火形式,在扑灭局部火势的同时会造成整舱电池淋水而报废,整体火灾损失巨大(平均单舱损失约200万元)。
发明内容
为了解决现有储能电池舱灭火系统灭火效率低且灭火成本高的问题,本发明提供了一种储能电池包级浸没式灭火系统、电池热失控检测方法,具体方案如下:
一种储能电池包级浸没式灭火系统,包括电池管理系统BMS、管路系统、电磁阀组;所述管路系统的输入端与储能电池仓液冷系统的液冷管路连接,电磁阀组与电池管理系统BMS连接,电磁阀组设置在管路系统中。
具体地说,所述电池管理系统BMS包括依次连接的一级BMS、二级BMS、三级BMS;
所述一级BMS设置在电池包内,用于监测包括电池包温度、电压数据并上传至二级BMS;
所述二级BMS用于汇总、分析数据信息并上传至三级BMS。
具体地说,所述三级BMS还与储能电池仓的液冷系统、直流系统以及外部服务器连接。
具体地说,所述管路系统包括主管路和支管路,所述主管路与储能电池仓液冷系统的液冷管路连接;所述主管路与支管路通过柔性快插结构进行连接;所述支管路分别对应连接一个电池包。
具体地说,所述电磁阀组包括主路电磁阀和支路电磁阀,所述主路电磁阀设置于主管路中,用于控制主管路的开合;所述支路电磁阀设置在支管路中,用于控制支管路的开合。
具体地说,所述电磁阀组包括液体电磁阀。
具体地说,所述管路系统内的冷却介质包括乙二醇加水混合液。
使用上述的一种储能电池包级浸没式灭火系统的电池包热失控检测方法,包括以下步骤:
S1、一级BMS采集电池包表面温度以及电池包电压并上传至二级BMS;
S2、二级BMS计算得到电池包温升速率、电压降速率;
S3、二级BMS判断电池包是否同时满足第一条件和第二条件,判断是,则电池包热失控;判断否,则电池包未发生热失控;所述第一条件为电池包表面温度≥80℃,且温升速率≥4℃/S;所述第二条件为电池包电压降低速率≥0.15V/S。
具体地说,在步骤S3判断是后还包括以下步骤:
S4、二级BMS将热失控电池包数据上传至三级BMS,三级BMS切断电池舱直流系统并进行报警;
S5、三级BMS判断电池舱液冷系统是否启动,判断是,三级BMS向二级BMS发送以设定开启时间开启热失控电池包对应的主路电磁阀、支路电磁阀的指令;判断否,三级BMS开启电池舱液冷系统后向二级BMS发送以设定开启时间开启热失控电池包对应的主路电磁阀、支路电磁阀的指令。
一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的电池包热失控检测方法的步骤。
本发明的有益效果在于:
(1)本发明通过设置管道系统与电池舱现有液冷系统的冷管道连接,管道系统的支管路通过电磁阀组与对应电池包连接,电池管理系统BMS通过监测电池包数据在电池包发生热失控时打开对应电磁阀注入冷却混合液进行浸没式灭火解决了传统储能电池舱消防系统灭火成本高且效率低下的问题。
(2)通过设置主路电磁阀、支路电磁阀可以实现分级控制,提高了管路系统的可靠性和合理性。
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一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明结构示意图;
图2为本发明主管路支管路结构示意图;
图3为本发明方法流程图。
图中标识具体为:
11、一级BMS;12、二级BMS;13、三级BMS;2、电池包;3、电磁阀组;31、主路电磁阀;32、支路电磁阀;41、主管路;42、支管路。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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、完整地说明,显然,所描述的实施例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它实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种储能电池包级浸没式灭火系统、电池热失控检测方法,包括:
一种储能电池包级浸没式灭火系统,如图1所示,包括电池管理系统BMS、管路系统、电磁阀组3;所述管路系统的输入端与储能电池仓液冷系统的液冷管路连接,电磁阀组3与电池管理系统BMS连接,电磁阀组3设置在管路系统中。
所述电池管理系统BMS包括依次连接的一级BMS11、二级BMS12、三级BMS13;
所述一级BMS11设置在电池包2内,用于监测包括电池包2温度、电压数据并上传至二级BMS12;
所述二级BMS12用于汇总、分析数据信息并上传至三级BMS13。
所述三级BMS13还与储能电池仓的液冷系统、直流系统以及外部服务器连接。
如图2所示,所述管路系统包括主管路41和支管路42,所述主管路41与储能电池仓液冷系统的液冷管路连接;所述主管路41与支管路42通过柔性快插结构进行连接;所述支管路42分别对应连接一个电池包2。
所述电磁阀组3包括主路电磁阀31和支路电磁阀32,所述主路电磁阀31设置于主管路41中,用于控制主管路41的开合;所述支路电磁阀32设置在支管路42中,用于控制支管路42的开合。
所述电磁阀组3包括液体电磁阀。
所述管路系统内的冷却介质包括乙二醇加水混合液。
使用上述一种储能电池包级浸没式灭火系统的电池包热失控检测方法,如图3所示,包括以下步骤:
S1、一级BMS11采集电池包2表面温度以及电池包2电压并上传至二级BMS12;
S2、二级BMS12计算得到电池包2温升速率、电压降速率;
S3、二级BMS12判断电池包2是否同时满足第一条件和第二条件,判断是,则电池包2热失控;判断否,则电池包2未发生热失控;
电池正常工作状态下表面温度为15~35℃,单体电芯电压2.6~3.65V,经过多轮对电池热失控过程中温度及电压的跳变数据得出:
a.温度超过80℃时,温度升高速率5℃/S左;
b.热失控时电池电压陡降速率0.2V/S;
由上依据电池热失控状态下温度、电压跳变速率设置第一条件、第二条件;
所述第一条件为电池包2表面温度≥80℃,且温升速率≥4℃/S;所述第二条件为电池包2电压降低速率≥0.15V/S;
在步骤S3判断是后还包括以下步骤:
S4、二级BMS12将热失控电池包2数据上传至三级BMS13,三级BMS13切断电池舱直流系统并进行报警;
S5、三级BMS13判断电池舱液冷系统是否启动,判断是,三级BMS13向二级BMS12发送以设定开启时间开启热失控电池包2对应的主路电磁阀31、支路电磁阀32的指令;判断否,三级BMS13开启电池舱液冷系统后向二级BMS12发送以设定开启时间开启热失控电池包2对应的主路电磁阀31、支路电磁阀32的指令。
一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的电池包热失控检测方法的步骤。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种储能电池包级浸没式灭火系统,包括储能电池仓液冷系统,其特征在于,包括电池管理系统BMS、管路系统、电磁阀组(3);所述管路系统的输入端与储能电池仓液冷系统的液冷管路连接,电磁阀组(3)与电池管理系统BMS连接,电磁阀组(3)设置在管路系统中。
2.根据权利要求1所述的一种储能电池包级浸没式灭火系统,其特征在于,所述电池管理系统BMS包括依次连接的一级BMS(11)、二级BMS(12)、三级BMS(13);
所述一级BMS(11)设置在电池包(2)内,用于监测包括电池包(2)温度、电压数据并上传至二级BMS(12);
所述二级BMS(12)用于汇总、分析数据信息并上传至三级BMS(13)。
3.根据权利要求2所述的一种储能电池包级浸没式灭火系统,其特征在于,所述三级BMS(13)还与储能电池仓的液冷系统、直流系统以及外部服务器连接。
4.根据权利要求1所述的一种储能电池包级浸没式灭火系统,其特征在于,所述管路系统包括主管路(41)和支管路(42),所述主管路(41)与储能电池仓液冷系统的液冷管路连接;所述主管路(41)与支管路(42)通过柔性快插结构进行连接;所述支管路(42)分别对应连接一个电池包(2)。
5.根据权利要求1所述的一种储能电池包级浸没式灭火系统,其特征在于,所述电磁阀组(3)包括主路电磁阀(31)和支路电磁阀(32),所述主路电磁阀(31)设置于主管路(41)中,用于控制主管路(41)的开合;所述支路电磁阀(32)设置在支管路(42)中,用于控制支管路(42)的开合。
6.根据权利要求1所述的一种储能电池包级浸没式灭火系统,其特征在于,所述电磁阀组(3)包括液体电磁阀。
7.根据权利要求1所述的一种储能电池包级浸没式灭火系统,其特征在于,所述管路系统内的冷却介质包括乙二醇加水混合液。
8.使用权利要求1-7所述的一种储能电池包级浸没式灭火系统的电池包热失控检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、一级BMS(11)采集电池包(2)表面温度以及电池包(2)电压并上传至二级BMS(12);
S2、二级BMS(12)计算得到电池包(2)温升速率、电压降速率;
S3、二级BMS(12)判断电池包(2)是否同时满足第一条件和第二条件,判断是,则电池包(2)热失控;判断否,则电池包(2)未发生热失控;所述第一条件为电池包(2)表面温度≥80℃,且温升速率≥4℃/S;所述第二条件为电池包(2)电压降低速率≥0.15V/S。
9.根据权利要求8所述的电池包热失控检测方法,其特征在于,在步骤S3判断是后还包括以下步骤:
S4、二级BMS(12)将热失控电池包(2)数据上传至三级BMS(13),三级BMS(13)切断电池舱直流系统并进行报警;
S5、三级BMS(13)判断电池舱液冷系统是否启动,判断是,三级BMS(13)向二级BMS(12)发送以设定开启时间开启热失控电池包(2)对应的主路电磁阀(31)、支路电磁阀(32)的指令;判断否,三级BMS(13)开启电池舱液冷系统后向二级BMS(12)发送以设定开启时间开启热失控电池包(2)对应的主路电磁阀(31)、支路电磁阀(32)的指令。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求8至9任一项所述的电池包热失控检测方法的步骤。
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