CN114812676A - 一种锂离子电池安全存放及监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池安全存放及监测装置，旨在解决现有的锂离子电池的存储装置只具有存储的功能，对于锂离子电池的监测能力较差使得存储过程中的安全性较低的问题。该锂离子电池安全存放及监测装置，包括存储柜、监测系统、控制系统、电力系统和水冷系统；其中，监测系统，安装在所述存储柜内；控制系统、电力系统和水冷系统，安装在所述存储柜内。通过设置监测系统能够对存储柜内部的锂离子电池进行监测，通过热成像、温度来监测锂离子电池是否属于过热状态，同时通过水冷系统能够对存储柜内部进行水冷散热，能够有效避免因热失控产生的锂离子电池爆炸，提高了锂离子电池的安全存储能力。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池存储领域，特别涉及一种锂离子电池安全存放及监测装置。
背景技术
锂离子电池已经应用在我们生活的方方面面，如电动车、电动汽车等等，但关于他们的锂离子电池自燃等事故报道频频出现。
一般来说，锂离子电池出现安全问题表现为燃烧甚至爆炸。出现这些安全问题的根源在于锂离子电池内部的热失控，此外，锂离子电池还可能受到一些外部因素的影响发生安全问题，如过充、火源、挤压、穿刺、短路等。通常情况下，发生事故的锂离子电池，往往是在短短的几分钟之内就进入了热失控。事故发生后，锂离子电池几乎全毁，事故调查困难重重，技术人员往往无法追踪，这也让相关研究遇到了困难。
锂离子电池发生自燃等火灾后，首先要做的就是降温，因为锂离子电池一般由很多电芯组成，一个电芯的热失控会导致整个锂离子电池组的热失控。
锂离子电池安全是系统工程，对锂离子电池的安全防护应该是全生命周期的。锂离子电池从开发设计到生产制造，到售后服务再到回收再生，都存在安全风险，要想办法规避这些风险，然后现有的锂离子电池的存储装置只具有存储的功能，对于锂离子电池的监测能力较差使得存储过程中的安全性较低。本发明主要针对锂离子电池的存储安全进行考虑，发明了一种锂离子电池安全存放及监测装置。
发明内容
针对上述现有的锂离子电池的存储装置只具有存储的功能，对于锂离子电池的监测能力较差使得存储过程中的安全性较低的问题。
本发明提供了一种锂离子电池安全存放及监测装置，包括存储柜、监测系统、控制系统、电力系统和水冷系统；其中，
监测系统，安装在所述存储柜内，用于监测存储柜内的压力和液位以及锂离子电池的温度和姿态；
控制系统、电力系统和水冷系统，安装在所述存储柜内，且所述监测系统、控制系统和水冷系统与所述电力系统电性连接。
优选的，所述存储柜包括：
柜体，内部设有多个电池存储柜，用于存储锂离子电池；
电池存储柜柜门，转动安装在所述电池存储柜上，且一个电池存储柜柜门对应一个电池存储柜，用于对所述电池存储柜开启或者关闭；
电池存储柜柜门透明玻璃，安装在所述电池存储柜柜门上。
优选的，所述电池存储柜柜门通过电机转轴与电池存储柜连接，且与所述控制系统电性连接，通过控制系统自动控制电池存储柜柜门的开启和关闭；所述电池存储柜柜门透明玻璃为防爆玻璃。
优选的，所述监测系统由摄像监控模块、姿态模块、液位检测模块、压力检测模块和温度检测模块组成；其中，
摄像监控模块，活动安装在所述存储柜上，通过热成像和可见光监测电池存储柜内锂离子电池的温度分布情况；
姿态模块，固定安装在所述存储柜内，用于监测存储柜本身姿态有无发生变化；
液位检测模块，安装在所述存储柜内，用于监测存储柜和水冷系统中存水罐11的存水液位情况；
压力检测模块，安装在所述电池存储柜内，用于监测各个电池存储柜内部的压力；
温度检测模块，安装在所述电池存储柜内，用于监测各个电池存储柜内部的温度。
优选的，所述摄像监控模块包括监控摄像头和活动安装在存储柜顶部的可调节支撑装置，所述监控摄像头固定在所述可调节支撑装置上。
优选的，所述姿态模块通过加速度、陀螺仪、磁力计芯片融合解算出柜体姿态，通过姿态、加速度判断做出关闭所有锂离子电池柜柜门的动作；所述液位检测模块包括压力或浮子式液位检测传感器；所述压力检测模块包括薄膜式压力传感器；所述温度检测模块包括热电偶。
优选的，所述控制系统和电力系统均安装在存储柜上的混合存储柜内；且所述控制系统采用带GPU的工控机，所述电力系统采用可连接市电的不间断电源。
优选的，所述水冷系统包括设置在混合存储柜内的存水罐11，所述存水罐11通过管路与各个电池存储柜连通，且所述管路上安装由电控阀门，电控阀门与控制系统电性连接。
优选的，所述水冷系统还包括设置在存储柜上的电池存储柜进水口和电池存储柜出水口，用于实现存储柜内的进水和出水。
优选的，所述存储柜上还设有监控显示屏，用于显示各个电池存储柜内摄像监控模块、姿态模块、液位检测模块、压力检测模块和温度检测模块的信息。
与现有技术相比，本发明提供了一种锂离子电池安全存放及监测装置，具备以下有益效果：
本发明通过设置监测系统能够对存储柜内部的锂离子电池进行监测，通过热成像、温度来监测锂离子电池是否属于过热状态，同时通过水冷系统能够对存储柜内部进行水冷散热，能够有效避免因热失控产生的锂离子电池爆炸，提高了锂离子电池的安全存储能力；而通过控制系统的使用，实现了智能监测、电池存储柜柜门的智能化启闭以及水冷系统的自动进水和排水，进一步提高了锂离子电池存储的安全性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
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他的附图。
图1示出了本发明的一种锂离子电池安全存放及监测装置的结构示意图。
图中：1-可调节支撑杆、2-监控摄像头、3-柜体、4-电池存储柜柜门透明玻璃、5-电池存储柜柜门、6-混合存储柜、7-监控显示屏、8-电池存储柜、9-电池存储柜进水口、10-电池存储柜出水口、11-存水罐、12-天线、13-姿态模块、14-电力系统、15-控制系统。
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种锂离子电池安全存放及监测装置，包括存储柜、监测系统、控制系统15、电力系统14和水冷系统；其中，
监测系统，安装在所述存储柜内，用于监测存储柜内的压力和液位以及锂离子电池的温度和姿态；
控制系统15、电力系统14和水冷系统，安装在所述存储柜内，且所述监测系统、控制系统15和水冷系统与所述电力系统14电性连接。
在本实施例中，通过存储柜能够存储锂离子电池，而通过监测装置能够监测锂离子电子的多种状态，进而判断是否有过热的状态，然后通过水冷系统能够对温度过高的锂离子电池进行水冷降温，有效避免锂离子电池爆炸的风险；此外，通过控制系统15能够控制监测系统监测存储柜内部的情况，以便方便监测锂离子电池的状态，同时控制系统15还能够控制水冷系统向存储柜内加水或者排水。
请参阅图1，作为本发明的一种优选实施例，所述存储柜包括：
柜体3，内部设有多个电池存储柜8，用于存储锂离子电池；
电池存储柜柜门5，转动安装在所述电池存储柜8上，且一个电池存储柜柜门5对应一个电池存储柜8，用于对所述电池存储柜8开启或者关闭；
电池存储柜柜门透明玻璃4，安装在所述电池存储柜柜门5上。
在本实施例中，通过在柜体3内设置多个电池存储柜8，使得每次能够存储多个锂离子电池，进而提高了锂离子电池的存储能力，而通过设置在电池存储柜8上的电池存储柜柜门5和设置在电池存储柜柜门5上的电池存储柜柜门透明玻璃4，使得当电池存储柜8内的锂离子电池出现异常情况时能够迅速将电池存储柜8关闭，此时方便向电池存储柜8内通水进行水冷散热同时若出现锂离子电池爆炸能够将爆炸范围控制在电池存储柜8内，使得锂离子电池的存储更加安全。
在本实施例中，所述电池存储柜柜门5通过电机转轴与电池存储柜8连接，且与所述控制系统15电性连接，通过控制系统15自动控制电池存储柜柜门5的开启和关闭；所述电池存储柜柜门透明玻璃4为防爆玻璃；通过电机转轴使得能够通过控制系统15控制电池存储柜柜门5的自动开始和关闭，当锂离子电池出现异常情况时能够快速关闭电池存储柜柜门5，同时电池存储柜柜门透明玻璃4具有非常好的防爆能力，若电池存储柜8内部发生爆炸能够具有非常好的防爆作用。
在本实施例中，一个所述电池存储柜柜门5对应一个电池存储柜8，当某一个电池存储柜8内的锂离子电池出现异常情况时只需要关闭对应的电池存储柜柜门5即可。
请参阅图1，作为本发明的一种优选实施例，所述监测系统由摄像监控模块、姿态模块13、液位检测模块、压力检测模块和温度检测模块组成；其中，
摄像监控模块，活动安装在所述存储柜上，通过热成像和可见光监测电池存储柜8内锂离子电池的温度分布情况；
姿态模块13，固定安装在所述存储柜内，用于监测存储柜本身姿态有无发生变化；
液位检测模块，安装在所述存储柜内，用于监测存储柜和水冷系统中存水罐11的存水液位情况；
压力检测模块，安装在所述电池存储柜8内，用于监测各个电池存储柜8内部的压力；
温度检测模块，安装在所述电池存储柜8内，用于监测各个电池存储柜8内部的温度。
在本实施例中，通过监测系统能够监测电池存储柜8内的锂离子电池的温度、姿态情况，能够监测锂离子电池是否处于异常失控状态，同时能够监测电池存储柜8内的水位情况和压力情况，判断是否需要进水或者出水。
在本实施例中，通过摄像监控模块监测锂离子电池的热成像和可见光，进而判断是否出现热失控现象；所述摄像监控模块包括监控摄像头2和活动安装在存储柜顶部的可调节支撑装置1，所述监控摄像头2固定在所述可调节支撑装置1上，通过可调节支撑装置1能够起到对监控摄像头2的支撑作用，使得监控摄像头2具有非常好的稳定性，同时当可调节支撑装置1活动时能够带动监控摄像头2也进行活动，此时能够监测锂离子电池的不同位置，使得监测的效果更好。所述可调节支撑装置1可由机械臂等结构构成，通过设置两个丝杆电机可调节摄像头高度以及伸缩，本实施例中的可调节支撑装置1只要运动到一定位置就可监控到各个锂离子电池的相对(不会监测到锂离子电池所有面，如锂离子电池与柜体接触面无法实时监测，但通过接触面旁的热传导也可间接反应锂离子电池状态)实时状态；
此外，所述监控摄像头2使用带云台的热成像和可见光一体机，包含两个镜头，一个用于热成像，一个用于可见光，通过热成像摄像头可实时监测锂离子电池至少两个面的温度分布情况；通过对可见光摄像头和热成像摄像头的实时视频进行深度学习检测(判断逻辑为锂离子电池温度快速上升，有烟雾出现)，可判断出锂离子电池是否出现热失控现象。
在本实施例中，通过姿态模块13能够监测存储柜本身姿态有无发生变化；所述姿态模块13通过加速度、陀螺仪、磁力计芯片融合解算出柜体姿态，通过姿态、加速度判断做出关闭所有锂离子电池柜柜门的动作，在地震等突发情况下能够防止挤压、碰撞等外力作用。
在本实施例中，通过液位检测模块能够检测存水罐11和电池存储柜8内的液位情况，进而判断是否需要进水或者防水；所述液位检测模块包括压力或浮子式液位检测传感器，进而方便液位的监测。
在本实施例中，通过压力检测模块能够监测各个电池存储柜8内部的压力；所述压力检测模块包括薄膜式压力传感器，具有非常好的压力检测效果。
在本实施例中，通过温度检测模块能够检测锂离子电池的温度，所述温度检测模块包括热电偶，通过热电偶方便进行温度的测量。
请参阅图1，作为本发明的一种优选实施例，所述控制系统15和电力系统14均安装在存储柜上的混合存储柜6内；且所述控制系统15采用带GPU的工控机，所述电力系统14采用可连接市电的不间断电源；所述控制系统15通过工控机方便控制监测系统，能够根据实际情况控制相关的操作，例如电池存储柜柜门5的开启和关闭、水冷系统的进水和排水等，而通过电力系统14方便整体进行供电，保障整体的运行。
请参阅图1，作为本发明的一种优选实施例，所述水冷系统包括设置在混合存储柜6内的存水罐11，所述存水罐11通过管路与各个电池存储柜8连通，且所述管路上安装由电控阀门，电控阀门与控制系统15电性连接；所述水冷系统还包括设置在存储柜上的电池存储柜进水口9和电池存储柜出水口10，用于实现存储柜内的进水和出水。
在本实施例中，通过水冷系统能够对处于热失控的锂离子电池进行冷却降温，所述存水罐11安装在混合存储柜6内，且通过管路与电池存储柜8连通，同时管路上设有电控阀门，当需要向电池存储柜8内通水时，控制系统15控制电控阀门开启，然后水进入到电池存储柜8中，非常简单；同时通过设置在存储柜上的电池存储柜进水口9和电池存储柜出水口10方便进水和出水。
请参阅图1，作为本发明的一种优选实施例，所述存储柜上还设有监控显示屏7，用于显示各个电池存储柜8内摄像监控模块、姿态模块13、液位检测模块、压力检测模块和温度检测模块的信息；所述监控显示屏7可显示各个电池存储柜8内相关传感器模块的信息、存水罐11的液位，可设置报警阈值及报警接收电话等，同时监控显示屏7可选LCD触摸屏，方便进行操作。
在本实施例中，所述存储柜上还设有天线12，所述天线12与设备终端进行信号连接，这里的设备终端可以是手机或者电脑，而所述天线12可为wifi或4G天线，便于在异常情况下，可远程短信或电话报警给管理人员。
在本实施例中，若锂离子电池带锂离子电池管理系统且有接口可读出锂离子电池自身实时信息，则可通过其对应电池存储柜8内的接口实时对锂离子电池自身信息进行监测，再结合监控摄像头2的监测可做双重判断。
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)
1.一种锂离子电池安全存放及监测装置，其特征在于：包括存储柜、监测系统、控制系统、电力系统和水冷系统；其中，
监测系统，安装在所述存储柜内，用于监测存储柜内的压力和液位以及锂离子电池的温度和姿态；
控制系统、电力系统和水冷系统，安装在所述存储柜内，且所述监测系统、控制系统和水冷系统与所述电力系统电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池安全存放及监测装置，其特征在于：所述存储柜包括：
柜体，内部设有多个电池存储柜，用于存储锂离子电池；
电池存储柜柜门，转动安装在所述电池存储柜上，且一个电池存储柜柜门对应一个电池存储柜，用于对所述电池存储柜开启或者关闭；
电池存储柜柜门透明玻璃，安装在所述电池存储柜柜门上。
3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池安全存放及监测装置，其特征在于：所述电池存储柜柜门通过电机转轴与电池存储柜连接，且与所述控制系统电性连接，通过控制系统自动控制电池存储柜柜门的开启和关闭；所述电池存储柜柜门透明玻璃为防爆玻璃。
4.根据权利要求2所述的一种锂离子电池安全存放及监测装置，其特征在于：所述监测系统由摄像监控模块、姿态模块、液位检测模块、压力检测模块和温度检测模块组成；其中，
摄像监控模块，活动安装在所述存储柜上，通过热成像和可见光监测电池存储柜内锂离子电池的温度分布情况；
姿态模块，固定安装在所述存储柜内，用于监测存储柜本身姿态有无发生变化；
液位检测模块，安装在所述存储柜内，用于监测存储柜和水冷系统中存水罐11的存水液位情况；
压力检测模块，安装在所述电池存储柜内，用于监测各个电池存储柜内部的压力；
温度检测模块，安装在所述电池存储柜内，用于监测各个电池存储柜内部的温度。
5.根据权利要求4所述的一种锂离子电池安全存放及监测装置，其特征在于：所述摄像监控模块包括监控摄像头和活动安装在存储柜顶部的可调节支撑装置，所述监控摄像头固定在所述可调节支撑装置上。
6.根据权利要求4所述的一种锂离子电池安全存放及监测装置，其特征在于：所述姿态模块通过加速度、陀螺仪、磁力计芯片融合解算出柜体姿态，通过姿态、加速度判断做出关闭所有锂离子电池柜柜门的动作；所述液位检测模块包括压力或浮子式液位检测传感器；所述压力检测模块包括薄膜式压力传感器；所述温度检测模块包括热电偶。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池安全存放及监测装置，其特征在于：所述控制系统和电力系统均安装在存储柜上的混合存储柜内；且所述控制系统采用带GPU的工控机，所述电力系统采用可连接市电的不间断电源。
8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池安全存放及监测装置，其特征在于：所述水冷系统包括设置在混合存储柜内的存水罐11，所述存水罐11通过管路与各个电池存储柜连通，且所述管路上安装由电控阀门，电控阀门与控制系统电性连接。
9.根据权利要求8所述的一种锂离子电池安全存放及监测装置，其特征在于：所述水冷系统还包括设置在存储柜上的电池存储柜进水口和电池存储柜出水口，用于实现存储柜内的进水和出水。
10.根据权利要求4所述的一种锂离子电池安全存放及监测装置，其特征在于：所述存储柜上还设有监控显示屏，用于显示各个电池存储柜内摄像监控模块、姿态模块、液位检测模块、压力检测模块和温度检测模块的信息。
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2022
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