CN115944869A - 一种储能机柜的消防系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储能机柜的消防系统及其控制方法，旨在解决现在的电池机柜的消防系统采用喷头结合消防信号传感器进行灭火，传感器数量的增加和喷嘴的特殊设计增加了消防系统的成本的不足。该发明包括药剂瓶、送药管和探火管，送药管设有进药端口和若干出药端口，进药端口与药剂瓶的出口连通，各个出药端口分别连通一探火管的入口，各个探火管设置在相应的电池包中，当电池模块产生高温，对应的探火管破裂，药剂瓶能够与相应的高温电池模块连通并释放药剂。采用探火管而非消防喷头加传感器的形式，降低了成本。

Description

一种储能机柜的消防系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及储能领域，更具体地说，它涉及一种储能机柜的消防系统及其控制方法。

背景技术

储能设备是新能源产品的重要配套，也能够平衡峰电和谷电的波动差。储能用电池一般以机柜的方式装载若干电池模块，电池模块中又具有若干电池单体，如此实现电池的密集化装载和集中式管理。但是，这些高能物体的集中放置，也产生了消防安全方面的强烈需要。

目前，储能机柜一般采用药剂瓶连接喷药管，喷药管的另一端连接消防喷嘴，通过消防信号传感器传递的信号控制管路的通闭。这种方式的不足之处在于，需要每个模组额外增加消防信号传感器和消防喷嘴来控制单模组的喷射，传感器数量的增加和喷嘴的特殊设计增加了消防系统的成本。

中国专利公告号CN213220690U，名称为一种锂电池消防系统用的基于PLC控制的消防控制器，该申请案公开了一种锂电池消防系统用的基于PLC控制的消防控制器，涉及电池消防安全技术领域，锂电池消防系统包括探测系统、喷头式自动灭火系统、报警系统、云平台、消防控制系统，探测系统包括多个探测器，喷头式自动灭火系统包括灭火储瓶、消防管路、分区选择阀、容器阀、雾化喷头，报警系统包括声光报警器、放气指示灯，消防控制系统包括上位机、消防控制器、安全继电器、触摸屏、打印机、数据交互模块，消防控制器对应设置有触摸屏，消防控制器设置为安全型PLC，安全型PLC采用安全继电器实现输出，且安全型PLC通过通讯协议和云平台、上位机通信连接，安全型PLC通过数据交互模块与打印机连接。上述采用喷头结合消防信号传感器进行灭火，传感器数量的增加和喷嘴的特殊设计增加了消防系统的成本。

发明内容

本发明克服了现在的电池机柜的消防系统采用喷头结合消防信号传感器进行灭火，传感器数量的增加和喷嘴的特殊设计增加了消防系统的成本的不足，提供了一种储能机柜的消防系统及其控制方法，它能利用探火管，省去消防喷嘴和相关传感器的设置，从而降低成本。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种储能机柜的消防系统，储能机柜包括若干电池模块，消防系统包括药剂瓶、送药管和探火管，送药管设有进药端口和若干出药端口，进药端口与药剂瓶的出口连通，各个出药端口分别连通一探火管的入口，各个探火管设置在相应的电池包中，当电池模块产生高温，对应的探火管破裂，药剂瓶能够与相应的高温电池模块连通并释放药剂。

本申请采用药剂瓶连接送药管再连接若干探火管，药剂瓶和送药管设置在储能机柜的外部。探火管设置在电池模块的内部。当产生高温时，探火管在高温点自动破裂，药剂从探火管破裂产生的破裂口流出对高温位置进行降温灭火。探火管的材料为消防领域的公知常识，其可以相当容易的在市场上进行采购并进行应用，对于其高温破裂的原理不在本申请的申请范围内。本申请采用送药管一分多，探火管与电池模块一对一的结构。这种方式可以实现对电池模块进行精准灭火，减少药剂的准装载量。采用探火管还有另一重好处，由于电池本体在电池模块中密集排列，各个电池本体均具有起火风险，消防喷头的数量有限，位置和喷射的角度又是固定的，要对具体的起火位置产生作用，药剂依然需要时间淹没模块的内部，在其“液位”逐渐升高后才能对不在喷头直射范围的起火电池单体产生消防作用，不如根据高温产生破裂口的探火管方式起效更快。

作为优选，还包括有通断阀，通断阀设置在药剂瓶和送药管之间，储能机柜包括电池管理系统模块，电池管理系统模块采集各个电池模块中的各个电池单体的电压数据和温度数据，电池管理系统模块电连接通断阀并控制通断阀的启闭，消防系统包括常态模式和消防模式，在所述常态模式，通断阀处于断开状态，药剂瓶与探火管断开；在所述消防模式，通断阀处于连通状态，药剂瓶与探火管连通。上述结构并没有设置更多的传感器，电池管理系统（BMS）对电池模块进行管理过程中需要根据各个电池单体的电压数据和温度数据进行负载和电量调节，是电池管理系统模块本身运行就需要的配合件。本申请利用了电池管理系统模块自身就可以实时获取的数据来判断电池的状态，若处于异常则进入消防模式，连通药剂瓶和送药管，药剂在压力的作用下进入到送药管和各个探火管中。在常态模式中，送药管和探火管处于常压状态。上述结构可以减少送药管和探火管的大部分时间内受到的压力，延长整个消防系统的使用寿命。

作为优选，电池管理系统模块包括检测各个电池单体的温度传感器，电池管理系统模块通过通信线电连接各个温度传感器和各个电池模块中的各个电池单体。电池管理系统模块通过温度传感器和相应的电压检测点检测各个电池单体的温度数据和电压数据。通过通信线将相邻的电池模块逐一相连，将信号传递给电池管理系统模块。

作为优选，电池模块包括气压表，气压表连接探火管的出口。通过气压表可以检测送药管和探火管的状态，并可以判定储能系统是否发生过异常，也可以作为管路是否有气体泄漏的风险。

作为优选，探火管蛇形盘布在电池模块内部。由于探火管的各处均可以产生破裂口，通过蛇形盘布的方式可以覆盖电池模块中更多的电池单体，对产生高温的电池单体进行直接送药降温。

作为优选，消防系统还包括有告警灯，告警灯电连接电池管理系统模块，电池管理系统模块根据采集到的电压数据和温度数据控制告警灯输出电池模块的状态。当储能机柜起火，告警灯在连通通断阀的同时还发出告警信号，提示人离场。

一种储能机柜的消防系统的控制方法，储能机柜包括若干电池模块，包括如上文所述的一种储能机柜的消防系统；所述控制方法包括：根据电池管理系统获取到的电源数据和温度数据，控制消防系统是否进入消防模式。`根据获取到的电压数据和温度数据，对其进行处理后得到评价数据进行比较，若干超出一定阈值则启动消防模式。

作为优选，消防系统还包括排障模式和告警灯，控制方法还包括有：根据电池管理系统获取到的电源数据和温度数据，控制消防系统是否进入排障模式；排障模式包括：电池管理系统模块控制告警灯输出代表排障的信号，提示工作人员进行修复。对于前文得到的评价数据，若数据较正常时有异常又低于消防模式的阈值时，则启动排障模式，发出对应的信号提示工作人员进行修复。

作为优选，控制方法还包括：当消防系统进入消防模式，电池管理系统模块控制告警灯输出代表消防的信号，提示工作人员撤离现场。电池管理系统实时产生评价数据，并将评价数据进行比较，无论当前的状态时正常运行模式还是排障模式，只要超出表示消防模式的阈值，则是启动消防模式，输出表示消防模式的信号，提醒人员撤离。

作为优选，告警灯通过灯的颜色区别以区分排障信号和消防信号。相比灯的闪灭，通过颜色更利于工作人员识别，排障信号可以采用黄灯，消防消耗可以采用红灯，更符合人的直觉和经验。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）各个探火管逐一伸入到电池模组内部，对起火电池模组精确灭火，减少了灭火药剂的预装量；（2）采用探火管而非消防喷头加传感器的形式，降低了成本；（3）探火管和送药管在正常状态下是常压的，整个消防系统的寿命更长。

附图说明

图1是本发明的正视图；

图2是本发明的后视图

图3是本发明的电池模组内部的结构俯视图；

图4是本发明的送药管中的挡位片的示意图；

图5是本发明的送药管中的挡位片的主视图；

图6是本发明的流程图。

图中：

电池模块1、电池管理系统模块2、药剂瓶3、送药管4、探火管5、进药端口6、出药端口7、喉管8、气压表9、通断阀10、电池单体11、温度传感器12、电压检测点13、告警灯14、导向槽板15、挡位片16、过液孔17、折边18、簧片19、连接法兰20、通信线21。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

实施例：

一种储能机柜的消防系统，如图1至3所示，储能机柜包括若干电池模块1，消防系统包括药剂瓶3、送药管4和探火管5，送药管4设有进药端口6和若干出药端口7，进药端口6与药剂瓶3的出口连通，各个出药端口7分别连通一探火管5的入口，各个探火管5设置在相应的电池包中，当电池模块1产生高温，对应的探火管5破裂，药剂瓶3能够与相应的高温电池模块1连通并释放药剂。电池模块1包括气压表9，气压表9连接探火管5的出口。通过气压表9可以检测送药管4和探火管5的状态，并可以判定储能系统是否发生过异常，也可以作为管路是否有气体泄漏的风险。在一些实施例中，气压表9的表盘嵌装在电池模块1的表面，在另一些实施例中，气压表9与电池管理系统模块2电连接，将气压数据传输至电池管理系统模块2中，向工作人员展示。其中，探火管5蛇形盘布在电池模块1内部。由于探火管5的各处均可以产生破裂口，通过蛇形盘布的方式可以覆盖电池模块1中更多的电池单体11，对产生高温的电池单体11进行直接送药降温。具体的，对于一些电池单体11以单层形式装载的电池模块1来说，在与高度方向垂直的平面上，探火管5的投影与各个电池单体11的投影具有部分重合。

在具体的实施布置过程中，药剂瓶3设置在储能机柜的一侧，送药管4竖向设置，沿着高度方向，送药管4等距设有若干出药端口7，出药端口7与电池模块1上开设的开孔相接，出药端口7和电池模块1内部的探火管5之间连接有喉管8。探火管5的末端与气压表9的对应接口之间同样连接有喉管8。喉管8提高密封性。

还包括有通断阀10，通断阀10设置在药剂瓶3和送药管4之间，储能机柜包括电池管理系统模块2，电池管理系统模块2采集各个电池模块1中的各个电池单体11的电压数据和温度数据，电池管理系统模块2电连接通断阀10并控制通断阀10的启闭，消防系统包括常态模式和消防模式，在所述常态模式，通断阀10处于断开状态，药剂瓶3与探火管5断开；在所述消防模式，通断阀10处于连通状态，药剂瓶3与探火管5连通。上述结构并没有设置更多的传感器，电池管理系统（BMS）对电池模块1进行管理过程中需要根据各个电池单体11的电压数据和温度数据进行负载和电量调节，是电池管理系统模块2本身运行就需要的配合件。本申请利用了电池管理系统模块2自身就可以实时获取的数据来判断电池的状态，若处于异常则进入消防模式，连通药剂瓶3和送药管4，药剂在压力的作用下进入到送药管4和各个探火管5中。在常态模式中，送药管4和探火管5处于常压状态。上述结构可以减少送药管4和探火管5的大部分时间内受到的压力，延长整个消防系统的使用寿命。其中，送药管4为铜管，在一些其他的实施例中，送药管4为不锈钢材质。铜和不锈钢均具有优秀的耐火性能。通断阀10在一些实施例中为电磁阀，在另一些实施例中为拉栓，拉栓由机械结构控制，拉开拉栓的机械结构为本领域的一般公知常识，不在本申请中赘述，在另一些实施例中，由电池管理系统模块2控制相关的告警灯14或蜂鸣器提示工作人员来进行人工拔出拉栓。

其中，电池管理系统模块2包括检测各个电池单体11的温度传感器12，电池管理系统模块2通过通信线21电连接各个温度传感器12和各个电池模块1中的各个电池单体11。电池管理系统模块2通过温度传感器12和相应的电压检测点13检测各个电池单体11的温度数据和电压数据。通过通信线21将相邻的电池模块1逐一相连，将信号传递给电池管理系统模块2。

在一些实施例中，消防系统还包括有告警灯14，告警灯14电连接电池管理系统模块2，电池管理系统模块2根据采集到的电压数据和温度数据控制告警灯14输出电池模块1的状态。当储能机柜起火，告警灯14在连通通断阀10的同时还发出告警信号，提示人离场。

在一些实施例中，在送药管4的出药端口7位置的左右两侧具有顶部开放的导向槽板15，一挡位片16的两端分别插装在两导向槽板15上，挡位片16的上部具有一过液孔17，挡位片16在过液孔17的下方具有向探火管5入口方向翻折的折边18，挡位片16的下部固定连接有一簧片19，簧片19的另一端固定连接在出药端口7的下方。在无外力作用下，簧片19的过液孔17有部分与出药端口7相接。具体的，在送药管4对应探火管5处设置一个较探火管5更大的安装孔，安装孔固定密封连接有一连接法兰20，连接法兰20的心部同轴连接探火管5的入口。连接法兰20的端面具有导向槽板15和挡位片16。

如图4和5所示，上述结构在通断阀10刚启动时，气压由下到上，驱动挡位片16上升遮盖探火管5入口，直至药剂充斥在整个送药管4中，此时，挡位片16上下方向的气压相同，在簧片19的作用下，挡位片16复位，探火管5入口重新恢复开放状态，药剂同时进入到各个探火管5中，相比无导向槽板15和挡位片16的方案，药剂能够更均匀进入到各个探火管5中。在探火管5未破裂时，探火管5和送药管4中的压力持续上升。在探火管5与送药管4的气压相同的情况下，当某一探火管5破裂，在气压的作用下，药剂从探火管5向破裂的探火管5的流速大大提升，药剂气流推动折边18带动挡位片16下移，扩大了探火管5入口的口径，从而让持续进入到送药管4中的药剂大部分进入到探火管5中，又由于其他的探火管5的管口处于被挡位片16半遮挡的状态，进入其他的探火管5的阻力更大，由此将绝大部分进入到送药管4的中药剂进入到破裂的探火管5中，其他的探火管5气压提升较少，甚至气压下降。如此结构可以进一步的提升破裂的探火管5喷出药剂的速度，从而提升灭火速度。

本申请采用药剂瓶3连接送药管4再连接若干探火管5，药剂瓶3和送药管4设置在储能机柜的外部。探火管5设置在电池模块1的内部。当产生高温时，探火管5在高温点自动破裂，药剂从探火管5破裂产生的破裂口流出对高温位置进行降温灭火。探火管5的材料为消防领域的公知常识，其可以相当容易的在市场上进行采购并进行应用，对于其高温破裂的原理不在本申请的申请范围内。本申请采用送药管4一分多，探火管5与电池模块1一对一的结构。这种方式可以实现对电池模块1进行精准灭火，减少药剂的准装载量。采用探火管5还有另一重好处，由于电池本体在电池模块1中密集排列，各个电池本体均具有起火风险，消防喷头的数量有限，位置和喷射的角度又是固定的，要对具体的起火位置产生作用，药剂依然需要时间淹没模块的内部，在其“液位”逐渐升高后才能对不在喷头直射范围的起火电池单体11产生消防作用，不如根据高温产生破裂口的探火管5方式起效更快。

如图6所示，一种储能机柜的消防系统的控制方法，储能机柜包括若干电池模块1，包括如前文所述的一种储能机柜的消防系统；所述控制方法包括：根据电池管理系统获取到的电源数据和温度数据，控制消防系统是否进入消防模式。根据获取到的电压数据和温度数据，对其进行处理后得到评价数据进行比较，若干超出一定阈值则启动消防模式。消防系统还包括排障模式和告警灯14，控制方法还包括有：根据电池管理系统获取到的电源数据和温度数据，控制消防系统是否进入排障模式；排障模式包括：电池管理系统模块2控制告警灯14输出代表排障的信号，提示工作人员进行修复。对于前文得到的评价数据，若数据较正常时有异常又低于消防模式的阈值时，则启动排障模式，发出对应的信号提示工作人员进行修复。当消防系统进入消防模式，电池管理系统模块2控制告警灯14输出代表消防的信号，提示工作人员撤离现场。电池管理系统实时产生评价数据，并将评价数据进行比较，无论当前的状态时正常运行模式还是排障模式，只要超出表示消防模式的阈值，则是启动消防模式，输出表示消防模式的信号，提醒人员撤离。告警灯14通过灯的颜色区别以区分排障信号和消防信号。相比灯的闪灭，通过颜色更利于工作人员识别，排障信号在一些实施例中采用黄灯，消防消耗采用红灯，更符合人的直觉和经验。

综上，储能机柜的消防系统的控制流程是这样的：

电池控制系统以一定频次获取电压数据、温度数据，并对数据进行评估，若数据正常则保持消防系统处于正常运行模式，若数据异常则将数据与表示排障模式和消防模式的阈值数据进行比较，若数据处于排障模式的范围内则控制告警灯14处于黄灯状态，提示工作人员进行排障，并在该过程中，电池控制系统始终收集电压和温度数据并进行评估，若电压和温度数据恢复正常则告警灯14熄灭或转亮表示正常运行模式的灯色，例如绿灯，若问题无法解决，情况进一步恶化，则转为红灯，电池控制系统控制消防系统进入消防模式，通断阀10切入连通状态，告警灯14转为红灯，提示工作人员离场。

以上所述的实施例只是本发明的较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种储能机柜的消防系统，储能机柜包括若干电池模块，其特征是，消防系统包括药剂瓶、送药管和探火管，送药管设有进药端口和若干出药端口，进药端口与药剂瓶的出口连通，各个出药端口分别连通一探火管的入口，各个探火管设置在相应的电池包中，当电池模块产生高温，对应的探火管破裂，药剂瓶能够与相应的高温电池模块连通并释放药剂。

2.根据权利要求1所述的一种储能机柜的消防系统，其特征是，还包括有通断阀，通断阀设置在药剂瓶和送药管之间，储能机柜包括电池管理系统模块，电池管理系统模块采集各个电池模块中的各个电池单体的电压数据和温度数据，电池管理系统模块电连接通断阀并控制通断阀的启闭，消防系统包括常态模式和消防模式，在所述常态模式，通断阀处于断开状态，药剂瓶与探火管断开；在所述消防模式，通断阀处于连通状态，药剂瓶与探火管连通。

3.根据权利要求1所述的一种储能机柜的消防系统，其特征是，电池管理系统模块包括检测各个电池单体的温度传感器，电池管理系统模块通过通信线电连接各个温度传感器和各个电池模块中的各个电池单体。

4.根据权利要求1所述的一种储能机柜的消防系统，其特征是，电池模块包括气压表，气压表连接探火管的出口。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种储能机柜的消防系统，其特征是，探火管蛇形盘布在电池模块内部。

6.根据权利要求1所述的一种储能机柜的消防系统，其特征是，消防系统还包括有告警灯，告警灯电连接电池管理系统模块，电池管理系统模块根据采集到的电压数据和温度数据控制告警灯输出电池模块的状态。

7.一种储能机柜的消防系统的控制方法，储能机柜包括若干电池模块，其特征是，包括如权利要求2所述的一种储能机柜的消防系统；所述控制方法包括：根据电池管理系统获取到的电源数据和温度数据，控制消防系统是否进入消防模式。

8.根据权利要求7所述的一种储能机柜的消防系统的控制方法，其特征是，消防系统还包括排障模式和告警灯，控制方法还包括有：根据电池管理系统获取到的电源数据和温度数据，控制消防系统是否进入排障模式；排障模式包括：电池管理系统模块控制告警灯输出代表排障的信号，提示工作人员进行修复。

9.根据权利要求8所述的一种储能机柜的消防系统的控制方法，其特征是，控制方法还包括：当消防系统进入消防模式，电池管理系统模块控制告警灯输出代表消防的信号，提示工作人员撤离现场。

10.根据权利要求8所述的一种储能机柜的消防系统的控制方法，其特征是，告警灯通过灯的颜色区别以区分排障信号和消防信号。

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