CN114588572A - 一种储能电源消防系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种储能电源消防系统及其控制方法，消防主机与该簇电池模块内的电池之间设置管道组件，管道组件包括一级管道、二级管道以及若干三级管道，一级管道连接到消防主机上，每个三级管道对应连接至单个电池上，在三级管道上设有分控阀；将若干簇电池模块分为至少一组，每组内至少有两簇电池模块；每组内至少两个消防主机的一级管道通过连接管道连通；通过上述分控阀的设置可对只发生热失控的电池进行精准消防灭火，通过接通其他消防主机，使得备用消防液的储量增加，每个消防主机既是对应簇电池模块的主消防瓶，也是其它簇电池模块的备用消防瓶；通过对其它簇消防主机的开启，保证消防管道内的消防液始终充足且具有足够的压力。

Description

一种储能电源消防系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及储能技术领域，尤其是涉及一种储能电源消防系统及其控制方法。

背景技术

在储能技术行业中，电池的热失控现象经常发生，会使得电池内部的温度升高与电流的增大相互促进，从而发生电池膨胀甚至可能爆炸。而针对电池的热失控现象，目前通常在电池内设置消防系统来杜绝安全事故发生，当出现热失控现象时，及时通过消防系统来降低其温度。

目前的消防系统主要是针对整舱或者单簇进行，在这种方式中，消防液会喷洒到正常电池上，对正常使用的电池造成损伤，再进行维修时可能都需要进行更换，从而大大增加了维修成本；针对整舱的消防系统，消防瓶为大瓶，水泵将消防液输送至各个喷洒点，有的喷洒点距离消防瓶较远，需要设置较长的管道进行输送，不利于及时消防操作，同时大瓶占用的体积较大，不利于储能电池的排布；针对单簇的消防系统，消防瓶为小瓶，当其内部多个电池出现热失控现象或者出现复燃现象时，消防液则可能不够使用，从而造成的损失会随着时间而持续增大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种储能电源消防系统及其控制方法，它能够使用小瓶消防的同时保证供给的消防液充足。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种储能电源消防系统，所述储能电源由若干簇电池模块组成，每簇所述电池模块由若干电池组成，每簇所述电池模块均对应一台消防主机，所述消防主机与该簇电池模块内的电池之间设置管道组件，所述管道组件包括一级管道、连接在一级管道上的二级管道以及并连在二级管道上的若干三级管道，所述一级管道连接到消防主机上，每个所述三级管道对应连接至单个电池上，在所述三级管道上设置有分控阀；将若干簇电池模块分为至少一组，每组内至少有两簇电池模块；每组内至少两个所述消防主机的一级管道通过连接管道连通。

进一步具体的，将每相邻两簇所述电池模块编为一组。

进一步具体的，在每个所述一级管道上均设置有单向阀，所述连接管道与一级管道的连接处形成连接点，所述单向阀位于消防主机与连接点之间。

进一步具体的，所述连接管道包括第一管道、第二管道以及第三管道，所述第二管道连接在第一管道与第三管道之间，第一管道的两端部分别为第一接口与第二接口，第三管道的两端部分别为第三接口与第四接口；第一管道对应其中一簇电池模块，第一接口连接该簇电池模块的一级管道，第二接口连接该簇电池模块的二级管道；第三管道对应另一簇电池模块，第三接口连接该簇电池模块的一级管道，第四接口连接该簇电池模块的二级管道。

一种储能电源消防系统的控制方法，所述储能电源包括电池、BMS控制单元、设置于电池内部的报警传感器，所述BMS控制单元连接上述所述消防系统的分控阀以及消防主机，该控制方法为，

S1、在储能电源工作过程中，报警传感器实时监测对应电池内部的温度，并将该温度信号传递至BMS控制单元；

S2、BMS控制单元根据热温度信号判断对应电池是否出现热失控，若是则确定该电池的位置并进入步骤S3，若否则返回步骤S1继续监控；

S3、BMS控制单元发出第一控制信号至发生热失控电池所在簇的消防主机开启消防主机，发出第二控制信号至发生热失控电池对应的分控阀开启分控阀；

S4、已开启的消防主机实时将内部消防液的剩余量传送至BMS控制单元；

S5、BMS控制单元对消防液的剩余量进行判断，当消防液的剩余量降低至BMS控制单元内设置的第一阈值时，则开启至少一个其它簇的消防主机向发生热失控的电池供应消防液。

进一步具体的，所述第一阈值的范围为消防液总量的3％-10％。

进一步具体的，在所述步骤S2中对电池是否出现热失控的判断依据为，电池内部的温度在设定时间内连续至少2次以大于0.5℃/s速度上升。

进一步具体的，所述设定时间为30s。

进一步具体的，判断依据为，电池内部的温度在设定时间内连续3次以大于0.5℃/s速度上升。

进一步具体的，在步骤S5中其它簇的消防主机缓慢开启，而发生热失控电池所在簇的消防主机缓慢关闭，两个消防主机开度保持平衡。

本发明的有益效果是：通过上述分控阀的设置可对只发生热失控的电池进行精准消防灭火，并通过接通其他消防主机，可使得备用消防液的储量大大增加，每个消防主机即是对应簇电池模块的主消防瓶，也是其它簇电池模块的备用消防瓶，整体不会增加消防瓶的数量，但是却大大增加了针对单簇电池模块消防液的储量；通过对其它簇消防主机的开启，保证消防管道内的消防液始终充足且具有足够的压力。

附图说明

图1是本发明储能电源消防系统的结构示意图；

图2是本发明储能电源消防系统的结构示意图(不带电池)；

图3是本发明连接件的结构示意图；

图4是本发明连接管道的结构示意图；

图5是本发明控制方法的流程图。

图中：1、一级管道；2、二级管道；3、三级管道；4、连接管道；5、分控阀；6、消防主机；7、连接件；8、电池；41、第一管道；42、第二管道；43、第三管道；411、第一接口；412、第二接口；431、第三接口；432、第四接口；71、第一板；72、第二板；73、侧板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1一种储能电源消防系统，其作用是，当储能电源中某一或者多块电池8出现热失控现象时，能够及时通过该消防系统进行消防灭火操作。

其中，储能电源是由若干簇电池模块组成，而每簇电池模块内又由若干电池8组成；各个电池8之间串联、并联或者串并联结合，各个簇电池模块之间串联、并联或者串并联结合，从而组成了储能电源，用于储存以及向外提供电能。

如图1与图2所示在每簇电池模块旁均对应设置一台消防主机6，每台消防主机6与对应该簇的电池模块之间设置管道组件，该管道组件用于将消防主机6内的消防液输送至电池8内用于消防灭火，消防主机6内部放置至少一个消防瓶(小瓶)；该管道组件包括一级管道1、二级管道2以及若干三级管道3，一级管道1用于连接消防主机6，二级管道2连接在一级管道1上；三级管道3的一端连接在二级管道2上，另一端连接至电池8，若干三级管道3并联设置，每个三级管道3上均设置一分控阀5，分控阀5用于开启或者关闭对应三级管道3，可以实现针对性的供应消防液。

将若干簇电池模块分为至少一组，其中每组中至少有两簇电池模块，在每组中将至少两个消防主机6的一级管道1通过连接管道4连通，此时，在该组中至少有两簇电池模块内的消防主机6，分别给其它簇电池模块做备用消防主机，以三簇电池模块为例进行说明，三簇电池模块分别为第一簇电池模块、第二簇电池模块以及第三簇电池模块，第一簇电池模块的消防主机6给第二簇电池模块、第三簇电池模块做备用消防主机，第二簇电池模块的消防主机6给第一簇电池模块、第三簇电池模块做备用消防主机，第三簇电池模块的消防主机6给第一簇电池模块、第二簇电池模块做备用消防主机；其中连接管道4既可以将不同消防主机6之间的一级管道1连接，也可以将不同消防主机6之间的二级管道2连接，甚至可以是将不同消防主机6之间的一级管道1与二级管道2连接，其目的是将备用消防主机内的消防液导入至需要进行消防灭火的电池模块内。

基于上述结构，在本方案中优选将相邻两簇电池模块编为一组，即每组只包含两个消防主机6，例如有四簇电池模块分别为第一簇电池模块、第二簇电池模块、第三簇电池模块以及第四簇电池模块，相邻的第一簇电池模块、第二簇电池模块为一组，相邻的第三簇电池模块、第四簇电池模块为一组。上述的分控阀5以及消防主机6均连接至储能电源的BMS控制单元，由BMS控制单元对分控阀5、消防主机6的开启与关闭进行自动操作。

在每簇电池模块内的一级管道1与二级管道2之间、二级管道2与三级管道3之间可通过快速连接头实现快接安装操作；同时，将分控阀5安装在二级管道2与三级管道3的连接处，并通过连接件7固定；每个电池8旁均设置一连接件7，连接件7的数量与分控阀5的数量一致，连接件7固定于储能电源内部的支架上，如图3所示所述连接件7包括第一板71、位于第一板71端部且垂直的第二板72，在第一板71两侧向下延伸形成侧板73，两个侧板73具有支撑连接件7的作用，使得连接件7具有一定的强度，第二板72由第一板71端部向下延伸形成，第二板72与侧板73位于第一板71的同一边，第一板71、第二板72以及两个侧板73均由一块钣金件冲裁折弯而成；第一板71固定在支架上，分控阀5固定于第一板71上，第二板72上固定有三级管道3。

当将相邻两簇电池模块(第一簇电池模块与第二簇电池模块)编为一组时，如图4所示连接管道4包括第一管道41、第二管道42以及第三管道43，第二管道42连接在第一管道41与第三管道43之间，使得第一管道41、第二管道42以及第三管道43内部连通；第一管道41的两端部分别为第一接口411与第二接口412，第三管道43的两端部分别为第三接口431与第四接口432；第一管道41对应第一簇电池模块，第一接口411通过快速连接头连接第一簇电池模块的一级管道1，第二接口412通过快速连接头连接第一簇电池模块的二级管道2；第三管道43对应第二簇电池模块，第三接口431通过快速连接头连接第二簇电池模块的一级管道1，第四接口432通过快速连接头连接第二簇电池模块的二级管道2；其中第二管道42根据内部空间需要可以制作成多种形状，在本方案中第二管道42呈“S”状。

在使用过程中为了保证二级管道2内的消防液不会回流至一级管道1内，故在一级管道1上设置有单向阀，该单向阀靠近消防主机6设置，连接管道4与一级管道1在连接处形成连接点，单向阀位于消防主机6与连接点之间；其它簇电池模块的消防液不会回流进正在进行消防灭火对应簇的一级管道1内。

如图5所示基于上述储能电源消防系统，而形成一种储能电源消防系统的控制方法，其中储能电源包括电池8、BMS控制单元、设置于电池8内部的报警传感器，BMS控制单元上述储能电源消防系统内的分控阀5以及消防主机6，该控制方法为，

S1、在储能电源工作过程中，其中一块或者多块电池8出现热失控现象，从而使得对应电池8的温度快速升高，报警传感器在对电池8内部温度进行实时监控时，将监测到的温度信号实时传递至BMS控制单元内。

S2、BMS控制单元接收温度信号，对温度信号进行处理并判断是否出现热失控现象(温度升高不一定是出现了热失控)，若是则确定该电池8的位置并进入步骤S3进行消防灭火操作，若否在返回步骤S1继续进行监测。

S3、BMS控制单元同时发出第一控制信号与第二控制信号，第一控制信号传输至发生热失控电池所在簇的消防主机6并开启消防主机6内部的泵供应消防液，第二控制信号传输至发生热失控电池对应的分控阀5并开启分控阀5，使得消防液可通过该分控阀5、三级管道3对发生热失控的电池进行消防灭火。

S4、已开的消防主机6实时将消防液剩余量的信号传输至BMS控制单元。

S5、BMS控制单元接收到消防液剩余量的信号并进行处理，当消防液的剩余量降低至BMS控制单元内设置的第一阈值，则发出第三控制信号开启至少一个其它簇的消防主机6向发生热失控的电池8供应消防液。

下面以相邻两簇电池模块(第一簇电池模块与第二簇电池模块)编为一组为例，将第一簇电池模块内的电池进行编号，分别为第一号电池、第二号电池、第三号电池、……、第N号电池，详细说明该控制方法。

S1、当第一簇电池模块内的第二号电池发生热失控现象，报警传感器将监测到的温度信号传递至BMS控制单元。

S2、BMS控制单元对温度信号进行判断，当第二号电池内部的温度在设定时间内连续出现至少2次温度以0.5℃/s速度上升，则判断第二号电池出现了热失控现象，需要对其进行消防灭火操作，此时确定第二号电池的具体位置；其中设定时间为30s，判断依据优选为，第二号电池内部的温度在30s内连续出现3次温度以0.5℃/s速度上升。

S3、BMS控制单元发出第一控制信号至第一簇电池模块内的消防主机6并开启该消防主机6，发出第二控制信号至与第二号电池对应的分控阀5并开启该分控阀5，此时，消防液从消防主机6顺着第一簇电池模块内的一级管道1、第一管道41、二级管道2、分控阀5以及三级管道3进入第二号电池进行消防灭火。

S4、在进行消防灭火的同时，正在使用的消防主机6实时将其内消防液的剩余量反馈至BMS控制单元。

S5、BMS控制单元对消防液的剩余量进行判断，当消防液的剩余量降低至消防主机6内消防液总量的3％-10％时，优选为5％，则BMS控制单元发出第三控制信号至第二簇电池模块的消防主机6并开启该消防主机6向第二号电池供应消防液，消防液依次通过第二簇电池模块的一级管道1、第三管道43、第二管道42、第一管道41、第一簇电池模块的二级管道2与三级管道3进入第二号电池进行消防灭火；其中，第二簇电池模块的消防主机6缓慢开启，第一簇电池模块的消防主机6缓慢关闭，两个消防主机6的开度保持平衡，保证第一簇电池模块内的二级管道2、三级管道3内的压力不变或者基本不变，以防止突然开启第二簇电池模块的消防主机6时，压力突然增大造成二级管道2或者三级管道3发生破裂损坏。

同时，在一级管道1上设置单向阀，随着第一簇电池模块的消防主机6的开度持续变小，第二簇电池模块的消防主机6的开度持续增大，一级管道1内的压力逐渐小于二级管道2内的压力，此时由于两端压力不同，单向阀关闭从而防止二级管道2内的消防液倒灌入一级管道1内，待单向阀关闭的同时，BMS控制单元发出第四控制信号至第一簇电池模块的消防主机6并关闭该消防主机6。

在进行消防灭火完成后，工作人员需及时补充消防液至消防主机6内。

综上，通过将其它簇的消防主机6作为备用消防主机使用，能够在不增加额外消防主机的情况下，使得针对单簇电池模块的消防液储量大大增加，采用此种系统，针对单簇电池模块消防液的储量可以为至少1倍，当遇到某一消防主机6消防液不够或者电池复燃，可及时通过其它簇消防主机6进行补充，大大降低了发生电池燃烧的风险；同时，通过报警传感器进行监测，并通过BMS控制单元对整体消防系统实现自动控制，能够在发生热失控的初期即可完成消防灭火操作，降低不必要的损失；通过不同消防主机6之间的开度调节，能够保证消防液喷射压力的同时，不会对管道造成额外的压力，从而保护管道不受损坏。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种储能电源消防系统，所述储能电源由若干簇电池模块组成，每簇所述电池模块由若干电池(8)组成，其特征在于，每簇所述电池模块均对应一台消防主机(6)，所述消防主机(6)与该簇电池模块内的电池(8)之间设置管道组件，所述管道组件包括一级管道(1)、连接在一级管道(1)上的二级管道(2)以及并连在二级管道(2)上的若干三级管道(3)，所述一级管道(1)连接到消防主机(6)上，每个所述三级管道(3)对应连接至单个电池(8)上，在所述三级管道(3)上设置有分控阀(5)；将若干簇电池模块分为至少一组，每组内至少有两簇电池模块；每组内至少两个所述消防主机(6)的一级管道(1)通过连接管道(4)连通。

2.根据权利要求1所述的储能电源消防系统，其特征在于，将每相邻两簇所述电池模块编为一组。

3.根据权利要求1所述的储能电源消防系统，其特征在于，在每个所述一级管道(1)上均设置有单向阀，所述连接管道(4)与一级管道(1)的连接处形成连接点，所述单向阀位于消防主机(6)与连接点之间。

4.根据权利要求2所述的储能电源消防系统，其特征在于，所述连接管道(4)包括第一管道(41)、第二管道(42)以及第三管道(43)，所述第二管道(42)连接在第一管道(41)与第三管道(43)之间，第一管道(41)的两端部分别为第一接口(411)与第二接口(412)，第三管道(43)的两端部分别为第三接口(431)与第四接口(432)；第一管道(41)对应其中一簇电池模块，第一接口(411)连接该簇电池模块的一级管道(1)，第二接口(412)连接该簇电池模块的二级管道(2)；第三管道(43)对应另一簇电池模块，第三接口(431)连接该簇电池模块的一级管道(1)，第四接口(432)连接该簇电池模块的二级管道(2)。

5.一种储能电源消防系统的控制方法，所述储能电源包括电池(8)、BMS控制单元、设置于电池(8)内部的报警传感器，所述BMS控制单元连接权利要求1-4中任意一项所述消防系统的分控阀(5)以及消防主机(6)，其特征在于，该控制方法为，

S1、在储能电源工作过程中，报警传感器实时监测对应电池(8)内部的温度，并将该温度信号传递至BMS控制单元；

S2、BMS控制单元根据热温度信号判断对应电池(8)是否出现热失控，若是则确定该电池(8)的位置并进入步骤S3，若否则返回步骤S1继续监控；

S3、BMS控制单元发出第一控制信号至发生热失控电池所在簇的消防主机(6)开启消防主机(6)，发出第二控制信号至发生热失控电池对应的分控阀(5)开启分控阀(5)；

S4、已开启的消防主机(6)实时将内部消防液的剩余量传送至BMS控制单元；

S5、BMS控制单元对消防液的剩余量进行判断，当消防液的剩余量降低至BMS控制单元内设置的第一阈值时，则开启至少一个其它簇的消防主机(6)向发生热失控的电池(8)供应消防液。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述第一阈值的范围为消防液总量的3％-10％。

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤S2中对电池(8)是否出现热失控的判断依据为，电池(8)内部的温度在设定时间内连续至少2次以大于0.5℃/s速度上升。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述设定时间为30s。

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，判断依据为，电池(8)内部的温度在设定时间内连续3次以大于0.5℃/s速度上升。

10.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在步骤S5中其它簇的消防主机(6)缓慢开启，而发生热失控电池所在簇的消防主机(6)缓慢关闭，两个消防主机(6)开度保持平衡。

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