CN114497786B - 一种集装箱式储能电站用电池架及其管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集装箱式储能电站用电池架及其管理方法，其中，所述电池架的主体包括至少两个侧壁，各所述侧壁之间均匀设置有多组水平分布的隔板；其中，各所述隔板下方对应设置有用于承托电池模组的层托，所述层托通过滑轨机构与所述侧壁滑动连接；各所述隔板的下表面设置有热失控探测模块和导轨，所述导轨上方安装有热成像测温模块；所述热成像测温模块、所述热失控探测模块和控制平台之间电性连接。上述电池架通过设置在电池模组上方的热成像测温模块和热失控探测模块，能够实时监测各电池模组的电池温度和状况，并更快速地进行电池热失控特征气体探测，避免了电池模组堆叠带来的探测滞后影响，有效提高了结果的实时性和准确性。

Description

一种集装箱式储能电站用电池架及其管理方法
技术领域
本发明涉及储能电站电池安全运行领域，特别是涉及一种集装箱式储能电站用电池架及其管理方法。
背景技术
在基于锂离子电池的大型储能领域，通常需将单体电池串并联组合成电池模组，再将电池模组放入电池架中，以形成电池簇并放入储能电站集装箱内。
近些年来，因锂离子电池安全问题引发储能电站火灾的情况时有发生，为了确保储能电站安全运行，现有技术多是通过对集装箱内的火灾环境进行实时检测，以实现对储能电站火灾预警及自动灭火。
现有技术主要是通过对集装箱内部环境进行探测，以此来判断是否有热失控的危险。但是，储能电站中的电池单体数量较多，且电池模组间层层堆叠，这使得检测结果往往会产生延时性，并无法得到实时准确的电池热失控特征，难以保障储能电站安全运行。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种集装箱式储能电站用电池架及其管理方法，能够实时获取更准确的电池热失控特征。
第一方面，本发明提供一种电池架，所述电池架的主体包括至少两个侧壁，各所述侧壁之间均匀设置有多组水平分布的隔板；其中，
各所述隔板下方对应设置有用于承托电池模组的层托，所述层托通过滑轨机构与所述侧壁滑动连接；
各所述隔板的下表面设置有热失控探测模块和导轨，所述导轨上方安装有热成像测温模块；
所述热成像测温模块、所述热失控探测模块和控制平台之间电性连接。
可选的，所述隔板的下表面还设置有散热模块，所述散热模块与所述热失控探测模块电性连接。
可选的，所述导轨内部为中空，且一端封闭，另一端连接消防管道；其中，所述导轨上表面开有若干均匀分布的洞孔，所述洞孔用于喷出所述消防管道提供的灭火剂。
可选的，所述热成像测温模块和所述热失控探测模块上均设置有唯一标识编码。
可选的，各所述层托的前面板上分别设置有连接所述电池模组的电池管理单元。
可选的，所述层托的前面板上还设置有电子屏幕，所述电子屏幕与对应所述电池管理单元电性连接。
可选的，所述层托的底面板上表面设置有电池模组固定槽，下表面设置有加强梁。
可选的，所述热失控探测模块包括氢气传感器、一氧化碳传感器和挥发性有机化合物传感器。
第二方面，本发明提供一种集装箱式储能电站，所述集装箱式储能电站的集装箱内安装有若干个如第一方面所述的电池架。
第三方面，本发明还提供一种电池架管理方法，所述电池架包括多层隔板以及与各隔板对应的层托；其中，所述层托用于承托电池模组，所述隔板的下表面设置有热失控探测模块、散热模块和导轨，所述导轨内部连通消防管道，其上方安装有热成像测温模块；
所述管理方法包括：
分别获取所述热成像测温模块采集的电池热成像数据以及所述热失控探测模块采集的气体浓度数据；
当所述电池热成像数据高于预设温度阈值时，控制散热模块启动运行；同时，
当所述气体浓度数据高于预设浓度阈值时，控制所述消防管道经所述导轨提供灭火剂。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提供的电池架通过设置在电池模组上方的导轨及热成像测温模块，能够实时监测各电池模组的电池温度和状况，从而更快地检测到电池异常；同时还通过在各电池模组上方安装热失控探测模块，以更快速地进行电池热失控特征气体探测，避免了由于电池模组堆叠带来的探测滞后的影响，提高了结果的实时性和准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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一些实施方式，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他的附图。
图1是本发明实施例提供的电池架的整体结构框图；
图2是本发明实施例提供的电池架层托的结构框图；
图3是本发明实施例提供的电池架隔板的结构框图；
图4是本发明实施例提供的储能电站的结构示意图。
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。
请参阅图1和图2，第一方面，本发明一个实施例提供一种电池架，所述电池架的主体包括至少两个侧壁1，各所述侧壁1之间均匀设置有多组水平分布的隔板2。
其中，各隔板2下方对应设置有用于承托电池模组3的层托4，所述层托4通过滑轨机构5与所述侧壁1滑动连接。具体地，所述层托4的底面板上表面还设置有电池模组3固定槽41，下表面设置有加强梁。
各隔板2的下表面设置有热失控探测模块6和导轨7，所述导轨7上方安装有热成像测温模块8；所述热成像测温模块8、所述热失控探测模块6和控制平台9之间电性连接。
在本实施例中，所述热成像测温模块8具体可为红外测温热成像摄像头，所述摄像头沿着所述导轨7做往复运动，以记录所对应的电池模组3更全面的电池状态视频和电池热成像温度图像，从而更快速地检测到电池异常信息，实现电池温度和电池状况的实时可视化。
所述热失控探测模块6则包括氢气传感器、一氧化碳(CO)传感器和挥发性有机化合物(VOC)传感器，用于探测对应层托4内的热失控特征气体信息。
通过对每一层托4进行热失控探测，可得到更快速、准确的热失控探测结果，避免了因电池堆叠而带来的探测数据滞后影响。
在本实施例中，所述热成像测温模块8和所述热失控探测模块6上均设置有唯一标识编码，以更快速准确地确定发生异常状况的电池模组3层托4具体位置。
在本实施例中，所述隔板2的下表面还设置有散热模块10，所述散热模块10与所述热失控探测模块6电性连接。
可以理解的是，当根据热成像测温模块8确定一层托4中的电池温度高于预设温度时，可控制散热模块10启动运行，以对该电池进行散热，直至电池温度恢复至正常值，保障电池运行安全。具体地，所述散热模块10可设置为风扇。
在一个具体实施例中，若所述电池温度持续升高，并高于设置的危险温度，控制平台9将对该电池所在的电池架进行断电处理，同时控制设置在电池架上的声光报警器进行报警。断电后，待电池温度恢复至正常值时，技术人员可对该电池进行检查更换。
需要说明的是，导轨7内部为中空，且一端封闭，另一端连接消防管道；其中，导轨7上表面开有若干均匀分布的洞孔，所述洞孔用于喷出所述消防管道提供的灭火剂。
具体地，当热失控探测模块6内的气体传感器数值开始迅速增大时，可判断是由于对应层托4中的电池防爆阀爆开，电池热失控产生的气体从电池内部冒出，从而使得气体传感器产生响应，此时电池已发生热失控，可能会引发大规模火灾。
对应的，当根据热失控探测模块6探测到的气体信息确定对应层托4的电池发生热失控时，控制平台9通过控制导轨7孔洞将灭火剂精准喷入该层托4中的热失控电池，以对热失控电池进行降温灭火，避免发生火灾，提高安全性能。
示例性的，如图3所示，所述导轨7可以以电池单体两侧极耳的中点为准，铺设于隔板2的下表面，以确保红外测温热成像摄像头沿导轨7往复运动过程中，可以巡视所有的电池单体，有效避免了现有技术使用固定摄像头对电池进行监测时拍摄视野的局限性，确保得到更全面、准确的电池热成像信息。
需要说明的是，上述导轨7的铺设方式仅为一个实施例，本发明不对导轨7的铺设方式做限制，其他可全面巡视电池单体的铺设方式均可视为本发明的保护范围。
在本实施例中，各层托4的前面板上还分别设置有电子屏幕11和连接电池模组3的电池管理单元12(BMU)，电子屏幕11与对应层托4的电池管理单元12电性连接，各电池管理单元12接入电池管理系统(BMS)。
考虑现有技术对电池充放电的均衡管理主要通过电池管理系统实现，但这种方式通常是对电池模组3进行均衡，并无法实现电池单体的均衡，易造成电池单体的不一致性。
本实施例则通过在层托4前面板上设置该层托4中所有电池模组3的总正、总负极和电池管理单元12，同时还设置一个显示屏与电池管理单元12电连接，以实时显示该层托4电池模组3的电压值。
在另一实施例中，控制平台9中还设置有显示屏幕，用于显示热成像测温模块8和热失控探测模块6所提供的数据。
请参阅图4，本发明另一实施例还提出一种集装箱式储能电站，所述集装箱内可均匀安装若干个上述电池架，进而对电池架中的电池模组3进行安全高效管理。
以下将通过一个具体实施例描述电池架的使用及管理方法。
首先，将各电池模组3依次放入电池架的各层托4后，并将电池管理单元12与各电池的正负极相连接，再将层托4前面板的电子显示屏和电池管理单元12相连接，此时，电池管理单元12所读取的电池电压将实时显示在该电子显示屏上。
进一步地，电池架每一层的电池管理单元12与电池管理系统连接，以实现检测电池电压、电流、控制电池进行充放电以及电池均衡的功能。
完成电池架中各电池模组3的布置后，将电池架中各隔板2下表面设置的散热风扇与热失控探测模块6连接，同时，将红外测温热成像摄像头、热失控探测模块6分别与储能电站的控制柜电连接。
进一步地，热失控探测模块6控制红外测温热成像摄像头开始沿导轨7往复移动，以检测对应层托4中的电池温度，采集电池热成像数据，并将电池热成像数据传输至储能电站的控制柜。所述电池热成像数据具体包括电池热成像温度图和所拍摄的电池视频。
同时，利用热失控探测模块6中的气体传感器采集对应层托4内的气体浓度数据，将采集的气体浓度数据传输至储能电站的控制柜，并通过控制柜上的显示屏幕显示实时的电池热成像数据和气体浓度数据。
控制柜根据所获取的电池热成像数据和气体浓度数据对电池架中电池的运行状态进行监测。
具体地，当所接收的电池热成像数据高于预设第一温度阈值时，控制散热风扇启动运行，以对电池进行散热，同时控制红外测温热成像摄像头加强对该电池区域的检测，直至电池温度恢复到正常温度；当电池温度持续上升至高于预设第二温度阈值时，控制柜对该电池所在电池架进行断电处理，并控制声光报警器进行报警。断电后，待电池温度恢复正常，技术人员对该电池进行检查更换。
同时，当所接收的气体浓度数据高于预设的浓度阈值时，控制柜控制消防灭火系统启动，灭火剂经消防管道和导轨7后，经导轨7表面的孔洞精准喷入相对应的电池层托4内，以对热失控电池进行降温灭火。
可以理解的是，红外测温热成像摄像头和热失控探测模块6上均设置有唯一标识编码，以更快速准确地确定发生异常状况的电池模组3层托4具体位置。
本发明上述实施例提供的电池架通过设置在电池模组上方的导轨及热成像测温模块，能够实时监测各电池模组的电池温度和状况，从而更快地检测到电池异常；同时还通过在各电池模组上方安装热失控探测模块，以更快速地进行电池热失控特征气体探测，避免了由于电池模组堆叠带来的探测滞后的影响，有效提高了结果的实时性和准确性。
以上所述是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电池架，其特征在于，所述电池架的主体包括至少两个侧壁，各所述侧壁之间均匀设置有多组水平分布的隔板；其中，
各所述隔板下方对应设置有用于承托电池模组的层托，所述层托通过滑轨机构与所述侧壁滑动连接；
各所述隔板的下表面设置有热失控探测模块和导轨，所述导轨上方安装有热成像测温模块，所述热成像测温模块沿着所述导轨做往复运动；
所述导轨内部为中空，且一端封闭，另一端连接消防管道；其中，所述导轨上表面开有若干均匀分布的洞孔，所述洞孔用于喷出所述消防管道提供的灭火剂；
所述热成像测温模块、所述热失控探测模块和控制平台之间电性连接。
2.根据权利要求1所述的电池架，其特征在于，所述隔板的下表面还设置有散热模块，所述散热模块与所述热失控探测模块电性连接。
3.根据权利要求1所述的电池架，其特征在于，所述热成像测温模块和所述热失控探测模块上均设置有唯一标识编码。
4.根据权利要求1所述的电池架，其特征在于，各所述层托的前面板上分别设置有连接所述电池模组的电池管理单元。
5.根据权利要求4所述的电池架，其特征在于，所述层托的前面板上还设置有电子屏幕，所述电子屏幕与对应所述电池管理单元电性连接。
6.根据权利要求1所述的电池架，其特征在于，所述层托的底面板上表面设置有电池模组固定槽，下表面设置有加强梁。
7.根据权利要求1所述的电池架，其特征在于，所述热失控探测模块包括氢气传感器、一氧化碳传感器和挥发性有机化合物传感器。
8.一种集装箱式储能电站，其特征在于，所述集装箱式储能电站的集装箱内安装有若干个如权利要求1至7中任一项所述的电池架。
9.一种电池架管理方法，其特征在于，所述电池架包括多层隔板以及与各隔板对应的层托；其中，所述层托用于承托电池模组，所述隔板的下表面设置有热失控探测模块、散热模块和导轨，所述导轨内部连通消防管道，其上方安装有热成像测温模块，所述热成像测温模块沿着所述导轨做往复运动，所述导轨内部为中空，且一端封闭，另一端连接消防管道；其中，所述导轨上表面开有若干均匀分布的洞孔，所述洞孔用于喷出所述消防管道提供的灭火剂；
所述管理方法包括：
分别获取所述热成像测温模块采集的电池热成像数据以及所述热失控探测模块采集的气体浓度数据；
当所述电池热成像数据高于预设温度阈值时，控制散热模块启动运行；同时，
当所述气体浓度数据高于预设浓度阈值时，控制所述消防管道经所述导轨提供灭火剂。
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