CN114552067B - 一种集装箱电源的安全防护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集装箱电源的安全防护系统，包括集装箱电源主体、换热机构、降温机构及防热失控机构；所述降温机构包括进水管及出水管；所述防热失控机构包括若干个温控喷头。本发明的有益效果是：通过外循环冷却液入口及外循环冷却液出口连接外循环冷却液，外循环冷却液在流经换热机构时，可对内循环冷却液进行降温，内循环冷却液经由进水管进入各个电池模块的冷却腔内，再经由出水管回流到内循环冷却液入口，形成循环，从而可不断对电池模块进行降温，当电池模块热失控时，导致其周围温度升高，温控喷头向电池模块的空气腔内自动喷水，从而可快速降低热失控电池模块的温度，防止其发生爆炸，从而通过本系统可大大提高集装箱电源的安全性。

Description

一种集装箱电源的安全防护系统
技术领域
本发明涉及船舶电源技术领域，尤其是涉及一种集装箱电源的安全防护系统。
背景技术
随着新能源技术的不断发展，清洁能源成为了时代发展趋势，在碳达峰、碳中和的大背景下，绿色船舶正在兴起，为了解决清洁能源的供应问题，集装箱电源应运而生。现阶段的集装箱电源，主要是将多个锂电池模块装在集装箱内，整体对外安置在船舶使用，并可快速更换。
相比传统能源，锂电池在使用安全方面存在不足，容易发生安全事故，尤其是大量电池模块集中存放和使用，一旦发生热失控，将造成严重的后果和巨大的经济损失。
现有的集装箱电源（如申请号为CN201520631743.9的中国实用新型专利）在安全设置及安全防护方面还不太完善，存在较大的安全隐患。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种集装箱电源的安全防护系统，用以解决现有的集装箱电源在安全设置及安全防护方面还不太完善存在较大的安全隐患的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种集装箱电源的安全防护系统，包括集装箱电源主体、换热机构、降温机构及防热失控机构；
所述集装箱电源主体包括若干个电池模块，各个所述电池模块内均开设有一密闭的冷却腔及一空气腔；
所述换热机构具有外循环冷却液入口、外循环冷却液出口、内循环冷却液入口及内循环冷却液出口；
所述降温机构包括进水管及出水管，所述进水管的一端与所述内循环冷却液出口连通，所述进水管的另一端与各个所述冷却腔均连通，所述出水管的一端与所述内循环冷却液入口连通，所述出水管的另一端与各个所述冷却腔均连通；
所述防热失控机构包括若干个温控喷头，所述温控喷头与所述电池模块一一对应，各个所述温控喷头均设置在对应的所述电池模块的空气腔内，各个所述温控喷头的进口均与所述内循环冷却液出口连通。
在一些实施例中，所述温控喷头包括汇水管及玻璃球，所述汇水管的进水端与所述内循环冷却液出口连通，所述汇水管的出水端设置于对应的所述电池模块的空气腔内，所述玻璃球塞设于所述汇水管的出水端，所述玻璃球内具有一密闭的容纳腔，所述容纳腔内用于封装热膨胀液体。
在一些实施例中，所述温控喷头还包括加热器，所述加热器用于对所述热膨胀液体进行加热。
在一些实施例中，所述防热失控机构还包括防热失控集水器，所述防热失控集水器的进口与所述内循环冷却液出口连通，所述防热失控集水器的出口与各个所述温控喷头的进口均连通。
在一些实施例中，所述防热失控集水器的出口与各个所述温控喷头的进口均通过连接管连通，各个所述连接管上均设置有止回阀。
在一些实施例中，所述集装箱电源的安全防护系统还包括警报机构，所述警报机构包括若干个温度检测件、烟雾浓度检测件及报警件，所述温度检测件与所述电池模块一一对应，各个所述温度检测件均用于检测对应的所述电池模块的温度，所述烟雾浓度检测件用于检测所述集装箱电源的集装箱内的烟雾浓度，所述报警件与各个所述温度检测件及所述烟雾浓度检测件均电连接。
在一些实施例中，所述集装箱电源的安全防护系统还包括灭火器，所述灭火器与各个所述温度检测件及所述烟雾浓度检测件均电连接、并用于对所述电池模块进行灭火。
在一些实施例中，所述集装箱电源的安全防护系统还包括排烟风机，所述排烟风机设置于所述集装箱上，所述排烟风机与所述烟雾浓度检测件电连接。
在一些实施例中，所述降温机构还包括进水集水器，所述进水集水器的进口与所述进水管的另一端连通，所述进水集水器的出口与各个所述冷却腔均连通。
在一些实施例中，所述降温机构还包括出水集水器，所述出水集水器的出口与所述出水管的另一端连通，所述出水集水器的进口与各个所述冷却腔均连通。
与现有技术相比，本发明提出的技术方案的有益效果是：在使用时，通过外循环冷却液入口及外循环冷却液出口连接外循环冷却液，外循环冷却液在流经换热机构时，可对内循环冷却液进行降温，内循环冷却液经由进水管进入各个电池模块的冷却腔内，再经由出水管回流到内循环冷却液入口，形成循环，从而可不断对电池模块进行降温，当电池模块热失控时，导致其周围温度升高，温控喷头向电池模块的空气腔内自动喷水，从而可快速降低热失控电池模块的温度，防止其发生爆炸，从而通过本系统可大大提高集装箱电源的安全性。
附图说明
图1是本发明提供的集装箱电源的安全防护系统的一实施例的结构示意图；
图2是图1中的集装箱电源的安全防护系统的立体结构示意图；
图3是图2中的集装箱电源的安全防护系统省略集装箱电源主体后的立体结构示意图；
图4是图2中的换热机构的立体结构示意图；
图5是图1中的温控喷头的立体结构示意图；
图6是图1中的集装箱电源的安全防护系统的工作流程示意图；
图中：1-集装箱电源主体、11-电池模块、12-集装箱、2-换热机构、21-外循环冷却液入口、22-外循环冷却液出口、23-内循环冷却液入口、24-内循环冷却液出口、3-降温机构、31-进水管、32-出水管、33-进水集水器、34-出水集水器、4-防热失控机构、41-温控喷头、411-汇水管、412-玻璃球、413-加热器、42-防热失控集水器、43-连接管、44-止回阀、5-温度检测件、6-灭火器。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
请参照图1-图4，本发明提供了一种集装箱电源的安全防护系统，包括集装箱电源主体1、换热机构2、降温机构3及防热失控机构4。
所述集装箱电源主体1包括若干个电池模块11，各个所述电池模块11内均开设有一密闭的冷却腔及一空气腔。
所述换热机构2具有外循环冷却液入口21、外循环冷却液出口22、内循环冷却液入口23及内循环冷却液出口24。优选的，所述换热机构2带有两套用于提供循环动力的泵组，其中一套为备用泵组。
所述降温机构3包括进水管31及出水管32，所述进水管31的一端与所述内循环冷却液出口24连通，所述进水管31的另一端与各个所述冷却腔均连通，所述出水管32的一端与所述内循环冷却液入口23连通，所述出水管32的另一端与各个所述冷却腔均连通。
所述防热失控机构4包括若干个温控喷头41，所述温控喷头41与所述电池模块11一一对应，各个所述温控喷头41均设置在对应的所述电池模块11的空气腔内，各个所述温控喷头41的进口均与所述内循环冷却液出口24连通，温控喷头41可在环境温度超过预设值时自动喷水，从而当电池模块11热失控时，可直接喷水降温，从而防止电池模块11爆炸。
在使用时，通过外循环冷却液入口21及外循环冷却液出口22连接外循环冷却液，外循环冷却液在流经换热机构2时，可对内循环冷却液进行降温，内循环冷却液经由进水管31进入各个电池模块11的冷却腔内，再经由出水管32回流到内循环冷却液入口23，形成循环，从而可不断对电池模块11进行降温，当电池模块11热失控时，导致其周围温度升高，温控喷头41向电池模块11的空气腔内自动喷水，从而可快速降低热失控电池模块11的温度，防止其发生爆炸，从而通过本系统可大大提高集装箱电源的安全性。
为了具体实现温控喷头41的功能，请参照图5，在一优选的实施例中，所述温控喷头41包括汇水管411及玻璃球412，所述汇水管411的进水端与所述内循环冷却液出口24连通，所述汇水管411的出水端设置于对应的所述电池模块11的空气腔内，所述玻璃球412塞设于所述汇水管411的出水端，所述玻璃球412内具有一密闭的容纳腔，所述容纳腔内用于封装热膨胀液体。当环境温度超过预设值时，热膨胀液体发生膨胀，从而使玻璃球412破裂，从而使汇水管411的出水端，内循环冷却液从汇水管411的出水端喷出，以实现温控喷头41的功能。
为了便于人工控制温控喷头41开启，请参照图5，在一优选的实施例中，所述温控喷头41还包括加热器413，所述加热器413用于对所述热膨胀液体进行加热，从而在使用时可由控制装置发出控制信号通过加热器413加热热膨胀液体主动爆破玻璃球412，也可以被动接收环境温度加热热膨胀液体使玻璃球412爆破。
为了便于水路的安装，请参照图1-图3，在一优选的实施例中，所述防热失控机构4还包括防热失控集水器42，所述防热失控集水器42的进口与所述内循环冷却液出口24连通，所述防热失控集水器42的出口与各个所述温控喷头41的进口均连通，通过使用防热失控集水器42，可便于水路的安装，同时，也便于对防热失控水路进行集中控制。
为了避免玻璃球412爆破后水回流造成水路污染，请参照图1，在一优选的实施例中，所述防热失控集水器42的出口与各个所述温控喷头41的进口均通过连接管43连通，各个所述连接管43上均设置有止回阀44。
为了在集装箱电源发生火灾时进行报警，请参照图2和图6，在一优选的实施例中，所述集装箱电源的安全防护系统还包括警报机构，所述警报机构包括若干个温度检测件5、烟雾浓度检测件及报警件，所述温度检测件5与所述电池模块11一一对应，各个所述温度检测件5均用于检测对应的所述电池模块11的温度，所述烟雾浓度检测件用于检测所述集装箱电源的集装箱12内的烟雾浓度，所述报警件与各个所述温度检测件5及所述烟雾浓度检测件均电连接，当烟雾浓度检测件检测到烟雾浓度大于设定阈值且温度检测件5检测到温度高于预设值时，报警件报警，从而提醒工作人员进行灭火。
优选的，每个电池模块11均带有位置编号，控制装置实时对每个电池模块11的温度进行监测，当某个电池模块11的温度超出预设温度时，控制装置即时锁定报警位置并发出报警信号；报警件在电池模块11外，且位于集装箱12内，报警件的类型包括但不限于烟雾报警器、可燃气体报警器等。
为了及时对爆燃的电池模块11进行灭火，请参照图2和图3，在一优选的实施例中，所述集装箱电源的安全防护系统还包括灭火器6，所述灭火器6与各个所述温度检测件5及所述烟雾浓度检测件均电连接、并用于对所述电池模块11进行灭火。本实施例中，灭火器6为七氟丙烷灭火器，所述七氟丙烷灭火器具备自动启动和手动启动功能，其中手动启动功能需要接收到两路报警信号才能启动。
为了及时排出电池模块11爆燃时产生的浓烟，请参照图1，在一优选的实施例中，所述集装箱电源的安全防护系统还包括排烟风机，所述排烟风机设置于所述集装箱12上，所述排烟风机与所述烟雾浓度检测件电连接。
为了便于进行水路安装，请参照图1-图3，在一优选的实施例中，所述降温机构3还包括进水集水器33，所述进水集水器33的进口与所述进水管31的另一端连通，所述进水集水器33的出口与各个所述冷却腔均连通。
为了便于进行水路安装，请参照图1-图3，在一优选的实施例中，所述降温机构3还包括出水集水器34，所述出水集水器34的出口与所述出水管32的另一端连通，所述出水集水器34的进口与各个所述冷却腔均连通。
为了更好地理解本发明，以下结合图1-图6来对本发明提供的集装箱电源的安全防护系统的工作过程进行详细说明：（1）安全防护控制系统上电运行；（2）启动控制模块，设置温度检测件5的温度阈值T1和火灾报警器的烟雾或可燃气体浓度阈值设定；（3）控制模块通过电池模块内的温度检测件5和集装箱内的火灾报警器分别检测电池模块内的温度和集装箱内的烟雾或可燃气体的浓度；（4）控制模块将温度检测件5的温度T2与设定的温度阈值T1比较，当T2>T1时，控制器发向安全防护控制系统出报警信号、即时定位温度超限模块位置，同时启动声光警报器播放警报声、发出闪光报警信号；（5）安全防护控制系统锁定报警地址后，发出控制信号，启动发出报警信号电池模块的加热电流；（6）电热丝加热，玻璃球内液体热膨胀，玻璃球爆破，电池模块充水；（7）控制模块将检测的火灾报警器的烟雾或可燃气体浓度与设定阈值进行比较，当浓度超出阈值范围时，向安全防护控制系统发出报警信号，同时启动排气风机；（8）安全防护控制系统对报警信号进行逻辑运算，当收到两路不同的报警信号后，启动七氟丙烷灭火器，同时启动声光警报器播放警报声、发出闪光报警信号。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种集装箱电源的安全防护系统，其特征在于，包括集装箱电源主体、换热机构、降温机构及防热失控机构；
所述集装箱电源主体包括若干个电池模块，各个所述电池模块内均开设有一密闭的冷却腔及一空气腔；
所述换热机构具有外循环冷却液入口、外循环冷却液出口、内循环冷却液入口及内循环冷却液出口；
所述降温机构包括进水管及出水管，所述进水管的一端与所述内循环冷却液出口连通，所述进水管的另一端与各个所述冷却腔均连通，所述出水管的一端与所述内循环冷却液入口连通，所述出水管的另一端与各个所述冷却腔均连通；
所述防热失控机构包括若干个温控喷头，所述温控喷头与所述电池模块一一对应，各个所述温控喷头均设置在对应的所述电池模块的空气腔内，各个所述温控喷头的进口均与所述内循环冷却液出口连通；
汇水管的进水端与所述内循环冷却液出口连通，所述汇水管的出水端设置于对应的所述电池模块的空气腔内，玻璃球塞设于所述汇水管的出水端，所述玻璃球内具有一密闭的容纳腔，所述容纳腔内用于封装热膨胀液体；
所述温控喷头还包括加热器，所述加热器用于对所述热膨胀液体进行加热。
2.根据权利要求1所述的集装箱电源的安全防护系统，其特征在于，所述防热失控机构还包括防热失控集水器，所述防热失控集水器的进口与所述内循环冷却液出口连通，所述防热失控集水器的出口与各个所述温控喷头的进口均连通。
3.根据权利要求2所述的集装箱电源的安全防护系统，其特征在于，所述防热失控集水器的出口与各个所述温控喷头的进口均通过连接管连通，各个所述连接管上均设置有止回阀。
4.根据权利要求1所述的集装箱电源的安全防护系统，其特征在于，还包括警报机构，所述警报机构包括若干个温度检测件、烟雾浓度检测件及报警件，所述温度检测件与所述电池模块一一对应，各个所述温度检测件均用于检测对应的所述电池模块的温度，所述烟雾浓度检测件用于检测所述集装箱电源的集装箱内的烟雾浓度，所述报警件与各个所述温度检测件及所述烟雾浓度检测件均电连接。
5.根据权利要求4所述的集装箱电源的安全防护系统，其特征在于，还包括灭火器，所述灭火器与各个所述温度检测件及所述烟雾浓度检测件均电连接、并用于对所述电池模块进行灭火。
6.根据权利要求4所述的集装箱电源的安全防护系统，其特征在于，还包括排烟风机，所述排烟风机设置于所述集装箱上，所述排烟风机与所述烟雾浓度检测件电连接。
7.根据权利要求1所述的集装箱电源的安全防护系统，其特征在于，所述降温机构还包括进水集水器，所述进水集水器的进口与所述进水管的另一端连通，所述进水集水器的出口与各个所述冷却腔均连通。
8.根据权利要求1所述的集装箱电源的安全防护系统，其特征在于，所述降温机构还包括出水集水器，所述出水集水器的出口与所述出水管的另一端连通，所述出水集水器的进口与各个所述冷却腔均连通。
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