CN115116193A - 一种储能电站用锂离子电池pack包预警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储能电站用锂离子电池pack包预警装置，包括用于检测电池pack包内部温度、电压和可燃气体的传感器，传感器设置在电池Pack包的内顶盖上方，位于电芯的防爆阀区域处，传感器经电池管理系统连接有预警装置。能够对电池pack包进行模块化气体检测，减少安装空间、且提高检测灵敏度，达到提前预警功能。

Description

一种储能电站用锂离子电池pack包预警装置

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种储能电站用锂离子电池 pack包预警装置。

背景技术

近年国内采用锂离子电池的储能电站已形成一定规模应用，然而储能电站目前采用的基于电池舱内顶部烟感、温感、单组分探测器和灭火系统等对整个电池舱内部状态进行监测和灭火，对于电池pack包故障预警和灭火存在明显滞后性，难以有效预防电站热失控引发的着火和爆炸风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种储能电站用锂离子电池pack包预警装置，直接对电池pack包进行多组份气体检测，达到提前预警功能，减少灭火剂用量和减少环境污染。

本发明采用以下技术方案：

一种储能电站用锂离子电池pack包预警装置，包括用于检测电池pack包内部温度、电压和可燃气体的传感器，传感器设置在电池Pack包的内顶盖上方，位于电芯的防爆阀区域处，传感器经电池管理系统连接有预警装置。

具体的，传感器包括用于检测电芯温度的温度传感器、检测电芯电压的电压传感器，以及检测电池pack包内部可燃气体的探测器。

进一步的，相邻电芯之间的区域上分别设置有温度采集线和电压采集线，温度采集线与温度传感器连接，电压采集线与电压传感器连接。

更进一步的，电芯上设置有极柱，相邻极柱之间通过铝排连接，温度采集线和电压采集线的一端分别与铝排连接。

进一步的，探测器采用H₂气体传感器、CO气体传感器和OVC气体传感器集成而成。

具体的，预警装置包括灯光报警装置和声音报警装置，灯光报警装置和声音报警装置分别与电池管理系统连接。

进一步的，灯光报警装置为LED三色灯。

进一步的，声音报警装置包括蜂鸣器。

具体的，电池管理系统还连接有灭火系统，灭火系统包括喷头，喷头设置在用于检测可燃气体的传感器一侧，喷头通过灭火剂传输管道与灭火剂储罐连接。

进一步的，灭火剂储罐设置在电池pack包的内侧，位于电池管理系统的一侧。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种储能电站用锂离子电池pack包预警装置，温度、电压和可燃气体传感器在电池pack包内顶部，通过数据采集线汇总到电池管理系统(BMS)，电池pack包在正常充放电过程中产生电压和放出热量，电压通过电压传感器进行检测，热量通过温度传感器进行检测，电池pack包在过充过放过程中电压和温度会急剧上升或下降，并伴随可燃气体的释放，释放出的可燃气体通过气体传感器进行检测，将检测到的信号传输到电池管理系统(BMS)，电池管理系统(BMS)通过对反馈的信号经过筛选，一方面将信号传递给消防控制系统，启动消防灭火装置，利用多组份气体传感器进行集成和直接对电池pack包进行模块化预警，减少安装空间、提高检测灵敏度达到提前预警功能。

进一步的，电芯温度和电压传感器的目的是可以时时检测电芯温度和电压，检测电池pack包内部可燃气体传感器的目的是电芯在热失控过程中会释放出可燃性气体，利用气体传感器对释放的气体进行及时检测，可以有效减小事态扩散。

进一步的，温度和电压传感器通过采集线进行连接，采集线另一端通过端子连接到电池管理系统(BMS)后对温度和电压进行时时监控。

进一步的，温度和电压传感器通过采集线进行连接，温度和电压传感器直接固定在铝排或铜排上，对电压和温度进行连续跟踪检测。

进一步的，电池pack包内电芯在失控过程中会释放出H₂、CO和OVC等可燃性气体，释放出的可燃性气体通过H₂气体传感器、CO气体传感器和OVC 气体传感器进行检测，多组份气体集成传感器，为了便于安装和提高气体检测灵敏度，减少占用空间，适合模块化安装。

进一步的，电池管理系统接收的信号经过处理后通过声音报警器和灯光报警器将信号传递到管理人员，方便快捷。

进一步的，灯光报警器为一种发出灯光的装置，电池pack出现异常情况，通过电池管理系统(BMS)将信号反馈给灯光报警器，通过发射出的灯光信号传递到管理人员后对电池pack进行监管。

进一步的，声音报警器为一种发出声音的装置，电池pack出现异常情况，通过电池管理系统(BMS)将信号反馈给声音报警器，通过发射出的声音信号传递到管理人员后对电池pack进行监管。

进一步的，电池pack包里安装灭火系统，可以实现模块化灭火，减少灭火剂用量，达到精准灭火。

进一步的，灭火剂储罐设置在电池pack包的内侧，位于电池管理系统的一侧，可以有效的利用空间，也减少灭火剂储罐与灭火喷头间的连接管道，灭火系统直接安装在电池pack包内部，可以更有效的对存在热失控电池包进行灭火，减少灭火剂浪费，且环保。

综上所述，本发明多组份气体(H₂、CO、OVC)集成传感器固定在电芯防爆阀区域电池Pack包内顶盖上方；灭火系统喷头安装在靠近气体集成传感器附近；灭火剂储罐安装在电池pack包里面正前方靠近电池管理系统(BMS)三级控制系统，相比于目前的储能电池舱内顶部安装安全报警传感器及灭火系统，对电池舱所有电池pack包进行气体检测和灭火，增加了预警时间和造成灭火剂的浪费，本发明直接对电池pack包进行多组份气体检测，直接在电池pack包里安装多组份气体传感器和灭火系统，可以有效达到提前预警功能、且进行模块化灭火，减少灭火剂用量和减少环境污染。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明结构图；

图2为本发明铝排极片俯视图；

图3为本发明气体和消防主视图；

图4为本发明连接示意图。

其中：1.连接极柱；2.铝排；3.电芯；4.防爆阀；5.电池Pack包；6.温度采集线；7.电压采集线；8.探测器；9.喷头。

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，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”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，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/ 层。

本发明提供了一种储能电站用锂离子电池pack包预警装置，相比于目前的储能电池舱内顶部安装安全报警传感器及灭火系统，对电池舱所有电池pack包进行气体检测和灭火，增加了预警时间和造成灭火剂的浪费，本发明直接对电池pack包进行气体检测、且进行多组份气体检测、近距离安装气体检测或探测装置缩短预警时间、进行模块化灭火，减少灭火剂用量且环保。

请参阅图1和图4，本发明一种储能电站用锂离子电池pack包预警装置，包括用于检测电芯3温度的温度传感器、检测电芯3电压的电压传感器、探测器8、灭火系统、电池管理系统(BMS)、灯光报警装置和声音报警装置，温度传感器、电压传感器、探测器8、灭火系统、电池管理系统和灯光报警装置和声音报警装置均设置在电池pack包5的内部，温度传感器、电压传感器和探测器8经电池管理系统与火系统、灯光报警装置和声音报警装置连接，电芯3在过充和过放电过程中温度和电压超过正常标准范围，且造成早期热失控释放出可燃性气体，通过温度传感器、电压传感器和探测器8进行提前预警，将信号反馈到BMS管理系统，经过BMS管理系统信号处理后启动灯光报警装置，声音报警装置，切断PACK包5工作命令和开启灭火系统进行灭火。

请参阅图2，在电芯3和极柱1之间分别设置有温度采集线6和电压采集线7，温度采集线6与温度传感器连接，电压采集线7与电压传感器连接，探测器8固定在电池Pack包5的内顶盖上方，位于电芯3的防爆阀4区域处。

探测器8采用多组份气体(H₂、CO、OVC)传感器集成，主要用于检测电芯3在热失控状态下释放出的H₂、CO和OVC等可燃气体，气体不同所用的探测器或传感器不同，为了便于安装和提高气体检测灵敏度，将多组份气体传感器集成到一起。

电芯3在过充和过放电过程中，由于热失控释放出可燃气体，电芯3内部可燃气体压力增大使防爆阀4破裂，探测器8检测到可燃气体将信号传递给电池管理系统。

在相邻电芯3间的极柱1上使用的铜排或铝排2上安装温度传感器，对铜排或铝排2的温度进行检测，并将信号传递给BMS管理系统。

在相邻电芯3间的极柱1上使用的铜排或铝排2上安装电压传感器，对铜排或铝排2工作传输电压进行检测，并将信号传递给电池管理系统。

请参阅图3，灭火系统包括喷头9和灭火剂储罐，灭火剂储罐通过灭火剂输送管道连接喷头9，喷头9安装在靠近探测器8处，灭火剂储罐安装在电池 pack包5内侧正前方靠近电池管理系统(BMS)。

电池管理系统根据温度传感器、电压传感器和探测器8反馈的信号，启动消防系统，刺破喷头9的堵塞，对存在热失控的电芯3进行灭火处理。

电池管理系统根据以上反馈的信号通过灯光报警装置器传输出去。

电池管理系统根据以上反馈的信号通过声音报警装置器传输出去。

灯光报警装置，通过电池管理系统将检测到的信号通过灯光的形式将信号传递给管理人员，管理人员接到信号后对电池pack包进行查验。

声音报警装置，通过电池管理系统将检测到的信号通过声音的形式将信号传递给管理人员，管理人员接到信号后对电池pack包进行查验。

综上所述，本发明一种储能电站用锂离子电池pack包预警装置，直接对电池pack包进行模块化气体检测和灭火，多组份气体探测器或传感器进行集成，减少安装空间、且提高检测灵敏度达到提前预警功能；灭火系统直接安装与电池pack包内部，可以更有效的对存在热失控电池包进行灭火，减少灭火剂浪费，且环保。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种储能电站用锂离子电池pack包预警装置，其特征在于，包括用于检测电池pack包(5)内部温度、电压和可燃气体的传感器，传感器设置在电池Pack包(5)的内顶盖上方，位于电芯(3)的防爆阀(4)区域处，传感器经电池管理系统连接有预警装置。

2.根据权利要求1所述的储能电站用锂离子电池pack包预警装置，其特征在于，传感器包括用于检测电芯(3)温度的温度传感器、检测电芯(3)电压的电压传感器，以及检测电池pack包(5)内部可燃气体的探测器(8)。

3.根据权利要求2所述的储能电站用锂离子电池pack包预警装置，其特征在于，相邻电芯(3)之间的区域上分别设置有温度采集线(6)和电压采集线(7)，温度采集线(6)与温度传感器连接，电压采集线(7)与电压传感器连接。

4.根据权利要求3所述的储能电站用锂离子电池pack包预警装置，其特征在于，电芯(3)上设置有极柱(1)，相邻极柱(1)之间通过铝排(2)连接，温度采集线(6)和电压采集线(7)的一端分别与铝排(2)连接。

5.根据权利要求2所述的储能电站用锂离子电池pack包预警装置，其特征在于，探测器(8)采用H₂气体传感器、CO气体传感器和OVC气体传感器集成而成。

6.根据权利要求1所述的储能电站用锂离子电池pack包预警装置，其特征在于，预警装置包括灯光报警装置和声音报警装置，灯光报警装置和声音报警装置分别与电池管理系统连接。

7.根据权利要求6所述的储能电站用锂离子电池pack包预警装置，其特征在于，灯光报警装置为LED三色灯。

8.根据权利要求6所述的储能电站用锂离子电池pack包预警装置，其特征在于，声音报警装置包括蜂鸣器。

9.根据权利要求1所述的储能电站用锂离子电池pack包预警装置，其特征在于，电池管理系统还连接有灭火系统，灭火系统包括喷头(9)，喷头(9)设置在用于检测可燃气体的传感器一侧，喷头(9)通过灭火剂传输管道与灭火剂储罐连接。

10.根据权利要求7所述的储能电站用锂离子电池pack包预警装置，其特征在于，灭火剂储罐设置在电池pack包(5)的内侧，位于电池管理系统的一侧。

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