CN115770371B - 一种储能电池包热失控早期抑制系统启动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及储能设备技术领域，特别涉及一种储能电池包热失控早期抑制系统启动装置，包括刺破阀，刺破阀内设置有控制驱动模块，刺破阀的输出端设置有喷头，刺破阀远离喷头的一端设置有传感器，喷头上通过管路设置有药剂输送单元；本发明中，可以采用CO传感器和温度传感器共同对电池pack包内的电热芯失控状态进行多参数监测；当传感器检测到CO浓度值和温度值均符合当前储能电池热失控报警需求时，启动热失控早期抑制系统，对pack进行降温灭火，达到热失控抑制的目的，实现电池pack包内自行探测和控制，能够减少信息传输距离，降低系统运行风险，提高储能系统运行安全性。

Description

一种储能电池包热失控早期抑制系统启动装置

技术领域

本发明涉及储能设备技术领域，特别涉及一种储能电池包热失控早期抑制系统启动装置。

背景技术

电池包在处于过热、过充、短路等滥用条件下，电池内部会因热量积聚而发生热失控和蔓延，进而引起火灾爆炸事故。

基于这种缺陷，现有技术中公开号为“CN113809441A”公开了一种电池包热失控控制方法、装置、储能柜和存储介质；该电池包热失控控制方法应用于储能柜。储能柜包括电池包、消防系统和换热系统。消防系统和换热系统分别与电池包通过管路连通。控制方法包括接收探测信号，探测信号表征所述电池包的运行状态。判断所述探测信号是否为热失控信号。若所述探测信号为所述热失控信号，则控制所述消防系统向所述电池包输送消防介质和控制所述换热系统向所述电池包输送冷的换热介质。通过控制消防系统进行灭火或抑制产生明火和通过换热系统降温的方式带走电池包的热量从而抑制了电池包的热失控和蔓延，避免了在电池包发生热失控和蔓延时引发火灾爆炸事故导致损失扩大。

但现有的早期抑制系统在电池pack包的喷头设计中，大多使用常开式离心雾化喷头，当系统出现误动作时，药剂瞬间喷洒到pack内，严重影响储能系统的稳定运行，甚至会导致储能产品的损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种储能电池包热失控早期抑制系统启动装置，主要解决了现有技术中所提到的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种储能电池包热失控早期抑制系统启动装置，包括刺破阀，所述刺破阀内设置有控制驱动模块，所述刺破阀的输出端设置有喷头，所述刺破阀远离所述喷头的一端设置有传感器，所述喷头上通过管路设置有药剂输送单元；

所述传感器用于检测电池包的电热芯失控状态，并产生检测信号；

所述控制驱动模块用于接受所述检测信号，并产生驱动信号控制所述刺破阀打开所述喷头；

所述药剂输送单元用于向所述喷头内提供药剂。

优选的，所述喷头包括壳体，所述壳体的相对两侧分别设置有第一盲孔和第二盲孔，所述第一盲孔和所述第二盲孔位于同一中心轴线上，所述第一盲孔与所述第二盲孔通过出液孔相连通；

所述刺破阀安装在所述第一盲孔的外侧端部，所述第一盲孔的内侧端部安装有密封组件，用于堵住所述出液孔；

所述出液孔的孔径均小于所述第一盲孔和所述第二盲孔的内壁孔径，用于在所述第一盲孔的内壁底端形成安装台面对密封组件进行定位安装；

所述第二盲孔的外侧端部安装有喷嘴。

优选的，所述刺破阀与所述密封组件之间设置有储液腔室，所述储液腔室的内壁一侧设置有进液口，所述进液口贯穿并延伸至所述壳体的外表面，并与所述药剂输送单元的出液端相连。

优选的，所述密封组件包括固定环，所述固定环的内壁设置有承压膜片；

所述固定环包括定位部和安装部，所述定位部设置在靠近所述出液孔的一侧，所述定位部的壁厚小于所述固定部的壁厚，所述定位部的内壁与所述出液孔的端部之间形成第一缓冲腔室；

所述承压膜片环形嵌入安装在所述固定部的内壁上。

优选的，所述第二盲孔的外侧端部设置有环形安装槽，用于对所述喷嘴进行定位安装，所述喷嘴的进液端与所述出液孔的端部之间形成第二缓冲腔室；

所述第二缓冲腔室与所述第一缓冲腔室的形状大小相同，用于保证所述出液孔两侧的压力相同。

优选的，所述刺破阀包括阀体，所述阀体内设置有阀杆，所述阀杆的输出端贯穿所述阀体的外表面，并与所述承压膜片相对应；

所述控制驱动模块与所述阀杆相适配，用于将所述阀杆推出所述阀体并刺穿所述承压膜片。

优选的，所述阀杆的输出端设置为倾斜面。

优选的，所述第二盲孔远离所述出液孔的一端延伸至所述壳体的外侧设置有环形凸台，所述环形凸台的外表面依次安装有密封垫和压板，且所述密封垫和所述压板通过紧固螺栓安装在所述壳体的外表面上。

优选的，所述传感器设置为CO传感器、温度传感器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，可以采用CO传感器和温度传感器共同对电池pack包的电热芯失控状态进行多参数监测；当传感器检测到电池pack包的CO浓度值和温度值均符合当前储能电池热失控报警需求时，启动热失控早期抑制系统，通过控制驱动模块驱动刺破阀将喷头打开，同时传感器将火警信息传输给药剂输送单元的控制系统，使得药剂输送单元将药剂通过喷头喷洒出来，对pack进行降温灭火，从而达到热失控抑制的目的，实现电池pack包内自行探测和控制，能够减少信息传输距离，降低系统运行风险，提高储能系统运行安全性。

2、本发明中，通过在密封组件与出液孔的一端形成第一缓冲腔室，在喷嘴与出液孔的另一端形成第二缓冲腔室，且第一缓冲腔室和第二缓冲腔室的形状大小相同，能够保证出液孔两侧的压力相同，可以契合储能电池包保压需求，防止包内压力过大导致异物堵塞喷头。

3、本发明中，将传感器、刺破阀和喷头集成一体式，可以减少现有的分流阀以及控制主机到刺破阀控制等相关线束组件，安装工序简单、效率高，便于现场设备安装调试，同时取消了现有的分流阀和相关异径管件，实现降本增效的好处。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述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为本发明的一种储能电池包热失控早期抑制系统启动装置的结构示意图；

图2为本发明中图1处于初始状态的A-A处剖视图；

图3为本发明中图1处于启动状态的A-A处剖视图；

图4为本发明的储能电池包热失控早期抑制系统启动装置的控制示意图；

图中：刺破阀1、阀体11、阀杆12、控制驱动模块13、传感器2、喷头3、壳体31、第一盲孔32、第二盲孔33、出液孔34、喷嘴35、进液口36、密封组件37、固定环371、承压膜片372、环形凸台38、储液腔室39、密封垫4、压板5、紧固螺栓6、第一缓冲腔室7、第二缓冲腔室8。

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。

如图1-图4所示，本发明提供一种储能电池包热失控早期抑制系统启动装置，包括刺破阀1，刺破阀1内设置有控制驱动模块13，刺破阀1的输出端安装有喷头3，刺破阀1远离喷头3的一端固定安装有传感器2，喷头3上通过管路设置有药剂输送单元。

本实施例中，该传感器2可以采用CO传感器(型号为：ECO-5011)和温度传感器(型号为：PT100)共同对电池pack包的电热芯失控状态进行监测；当传感器2检测到电池pack包的CO浓度值和温度值均符合当前储能电池热失控报警需求时，传感器2产生检测信号并发送给控制驱动模块13，然后控制驱动模块13接收到检测信号后，产生驱动信号并驱动刺破阀1工作将喷头3打开；同时传感器2将报警信息传输给药剂输送单元的控制系统，使得药剂输送单元将药剂通过喷头3喷洒出来，对pack进行降温灭火，达到热失控抑制的目的；并且，通过传感器2对电池pack包内CO浓度值和温度值的多项参数检测，可以提高检测精确度，精准控制刺破阀1将喷头3打开，实现电池pack包内自行探测和控制，能够减少信息传输距离，降低系统运行风险，提高储能系统运行安全性。

具体的，喷头3包括壳体31，壳体31的相对两侧分别开设有第一盲孔32和第二盲孔33，且第一盲孔32和第二盲孔33位于同一中心轴线上，第一盲孔32与第二盲孔33之间通过出液孔34相连通；刺破阀1安装在第一盲孔32的外侧端部上，第一盲孔32的内侧端部安装有密封组件37，该密封组件37由固定环371和承压膜片372组成；其中，固定环371的外表面通过密封圈过盈安装在第一盲孔32内，固定环371内嵌入安装有承压膜片372；第二盲孔33的外侧端部固定安装有喷嘴35；刺破阀1与密封组件37之间还设置有储液腔室39，储液腔室39的内壁一侧开设有进液口36，进液口36贯穿并延伸至壳体31的外表面与药剂输送单元的出液端通过管路连通。

需要说明的是：壳体31的结构为矩形状，并沿中心位置且位于相对两侧，分别开设有用于安装刺破阀1的第一盲孔32和安装喷嘴35的第二盲孔33，第一盲孔32的孔径大于第二盲孔33的孔径；同时在第一盲孔32和第二盲孔33的中心轴线上开设有出液孔34，出液孔34的孔径均小于第一盲孔32和第二盲孔33的内壁孔径，便于在第一盲孔32和第二盲孔33之间形成安装台面，用于对固定环371进行定位安装；固定环371靠近出液孔34的一侧设置有定位部，固定环371远离出液孔34的一侧设置有固定部，并将承压膜片372环形嵌入安装在固定部的内壁上；其中，定位部的壁厚小于固定部的壁厚，固定部与定位部的外壁孔径大小相同，定位部的内壁孔径大于固定部的内壁孔径，使得定位部安装在第一盲孔32内后，在出液孔34的一端形成第一缓冲腔室7；同时第二盲孔33的外侧端部开设有环形安装槽，便于将喷嘴35通过螺钉等紧固件固定安装在环形安装槽内进行定位安装，安装后，使得喷嘴35的进液端与出液孔34的另一端形成第二缓冲腔室8，且第一缓冲腔室7和第二缓冲腔室8的形状大小相同，便于保证出液孔34两侧的压力相同，能够契合储能电池包保压需求，防止包内压力过大导致异物堵塞喷头。

其中，该喷头3在初始状态下，通过密封组件37堵住出液孔34，使得药剂输送单元内的药剂无法流入到喷嘴35内，可以防止药剂输送单元出现误操作，导致药剂穿过出液孔34从喷嘴35直接喷洒在pack内，严重影响储能系统的稳定运行，甚至会导致储能产品的损坏。

具体的，刺破阀1包括阀体11，阀体11内滑动安装有阀杆12，阀杆12的输出端贯穿阀体11的外表面并与承压膜片372相对应；控制驱动模块13包括一个发热电阻，在发热电阻的外表面上包裹一层红磷，发热电阻通过电源线连接一个24V电源；在初始状态下，阀杆12处于阀体11内部，并且在阀杆12与电阻之间留有高压通道；当刺破阀1在使用中需要将承压膜片372刺穿时，首先接通24V电源，然后发热电阻通电后发热将红磷点燃，红磷燃烧使得高压通道内部气压增大，进而将阀杆12推出阀体11，同时阀杆12在向前推动的过程中，高压通道内部会保持一个正高压，使得阀杆12固定在被推出的位置上，从而将承压膜片372刺穿，然后储液腔室39内的药剂穿过出液孔34流向喷嘴35，实现药剂的离心雾化喷洒。

需要说明的是：本实施例中采用的承压膜片372和刺破阀1均为一次性使用，由于该喷头3内部的承压膜片372在使用过程中，为了使得药剂穿过出液孔34，阀杆12会将承压膜片372刺穿，在每次使用后，都需要将损坏的承压膜片372拆卸下来更换新的承压膜片372；同时刺破阀1内的红磷燃烧后，在下一次使用时，无法将阀杆12再次推出阀体11，需要更换新的刺破阀1；而承压膜片372嵌入安装在固定环371内，且固定环371和承压膜片372作为密封组件37整体安装在第一盲孔32的内部，并且，第一盲孔32的开口端被刺破阀1堵住，在更换承压膜片372时，需要将刺破阀1先拆卸下来，然后将密封组件37整体从第一盲孔32内取出，再对承压膜片372进行更换；因此，为了便于将密封组件37从第一盲孔32内取出对承压膜片372进行更换，将刺破阀1可拆卸安装在第一盲孔32内。

其中，刺破阀1可以采用螺纹连接的方式安装在第一盲孔32的端部，首先在刺破阀1的阀体11外表面和第一盲孔32的内壁上分别开设相匹配的外螺纹和内螺纹，并根据安装配合要求在阀体11的外螺纹上缠绕几圈丁基防水密封胶带，然后将阀体11螺纹安装在第一盲孔32内进行固定安装，能够保证连接处的密封性。

本实施例中，为了保证阀杆12将承压膜片372刺穿，将阀杆12的输出端设置为倾斜面。

具体的，第二盲孔33的远离出液孔34的一端延伸至壳体31的外侧设置有环形凸台38，环形凸台38的外表面依次套接有密封垫4和压板5，且密封垫4、压板5和壳体31的外表面上均开设有多组螺纹孔，用于通过紧固螺栓6将压板5和密封垫4固定安装在壳体31的外表面上。

需要说明的是：当需要将该装置安装在电池pack包上进行使用时，首先将紧固螺栓6拆卸下来，然后将压板5的远离密封垫4的一侧安装在电池pack包上，并通过紧固螺栓6依次穿过电池pack包、压板5和密封垫4上的螺纹孔与壳体31固定安装在一起，并且，安装后喷嘴35的出料端位于电池pack包的内侧，同时通过设置有密封垫4，可以保证安装面的气密性，有利于提高对电池pack包内CO浓度值和温度值的检测效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (5)

1.一种储能电池包热失控早期抑制系统启动装置，其特征在于：包括刺破阀（1），所述刺破阀（1）内设置有控制驱动模块（13），所述刺破阀（1）的输出端设置有喷头（3），所述刺破阀（1）远离所述喷头（3）的一端设置有传感器（2），所述喷头（3）上通过管路设置有药剂输送单元；

所述传感器（2）用于检测电池包的电热芯失控状态，并产生检测信号；

所述控制驱动模块（13）用于接受所述检测信号，并产生驱动信号控制所述刺破阀（1）打开所述喷头（3）；

所述药剂输送单元用于向所述喷头（3）内提供药剂；

所述喷头（3）包括壳体（31），所述壳体（31）的相对两侧分别设置有第一盲孔（32）和第二盲孔（33），所述第一盲孔（32）和所述第二盲孔（33）位于同一中心轴线上，所述第一盲孔（32）与所述第二盲孔（33）通过出液孔（34）相连通；

所述刺破阀（1）安装在所述第一盲孔（32）的外侧端部，所述第一盲孔（32）的内侧端部安装有密封组件（37），用于堵住所述出液孔（34）；

所述出液孔（34）的孔径均小于所述第一盲孔（32）和所述第二盲孔（33）的内壁孔径，用于在所述第一盲孔（32）的内壁底端形成安装台面对密封组件（37）进行定位安装；

所述第二盲孔（33）的外侧端部安装有喷嘴（35）；

所述密封组件（37）包括固定环（371），所述固定环（371）的内壁设置有承压膜片（372）；

所述固定环（371）包括定位部和安装部，所述定位部设置在靠近所述出液孔（34）的一侧，所述定位部的壁厚小于所述安装部的壁厚，所述定位部的内壁与所述出液孔（34）的端部之间形成第一缓冲腔室（7）；

所述承压膜片（372）环形嵌入安装在所述安装部的内壁上；

所述第二盲孔（33）的外侧端部设置有环形安装槽，用于对所述喷嘴（35）进行定位安装，所述喷嘴（35）的进液端与所述出液孔（34）的端部之间形成第二缓冲腔室（8）；

所述第二缓冲腔室（8）与所述第一缓冲腔室（7）的形状大小相同，用于保证所述出液孔（34）两侧的压力相同；

所述第二盲孔（33）远离所述出液孔（34）的一端延伸至所述壳体（31）的外侧设置有环形凸台（38），所述环形凸台（38）的外表面依次安装有密封垫（4）和压板（5），且所述密封垫（4）和所述压板（5）通过紧固螺栓（6）安装在所述壳体（31）的外表面上，用于通过所述紧固螺栓（6）依次穿过电池pack包、所述压板（5）和所述密封垫（4）上的螺纹孔与所述壳体（31）固定安装在一起，安装后所述喷嘴（35）的出料端位于所述电池pack包的内侧。

2.根据权利要求1所述的一种储能电池包热失控早期抑制系统启动装置，其特征在于：所述刺破阀（1）与所述密封组件（37）之间设置有储液腔室（39），所述储液腔室（39）的内壁一侧设置有进液口（36），所述进液口（36）贯穿并延伸至所述壳体（31）的外表面，并与所述药剂输送单元的出液端相连。

3.根据权利要求1所述的一种储能电池包热失控早期抑制系统启动装置，其特征在于：所述刺破阀（1）包括阀体（11），所述阀体（11）内设置有阀杆（12），所述阀杆（12）的输出端贯穿所述阀体（11）的外表面，并与所述承压膜片（372）相对应；

所述控制驱动模块（13）与所述阀杆（12）相适配，用于将所述阀杆（12）推出所述阀体（11）并刺穿所述承压膜片（372）。

4.根据权利要求3所述的一种储能电池包热失控早期抑制系统启动装置，其特征在于：所述阀杆（12）的输出端设置为倾斜面。

5.根据权利要求1所述的一种储能电池包热失控早期抑制系统启动装置，其特征在于：所述传感器（2）设置为CO传感器、温度传感器。