CN117677994A - 火情监测设备和方法 - Google Patents

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Abstract

根据本公开实施例的火情监测设备是用于监测能量存储系统中的火情的装置并且包括：火情等级确定单元，其被配置为接收来自设置在能量存储系统内部的烟雾传感器的烟雾检测信号，并根据检测到烟雾的烟雾传感器的数量来确定火情等级；以及控制单元，其被配置为控制用于能量存储系统的空调单元、灭火单元、喷水单元和通风单元中的至少一个的操作，作为与确定的火情等级相对应的灭火措施。

Description

火情监测设备和方法
技术领域
本申请要求于2022年1月19日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2022-0008139的优先权，通过引用将其公开内容合并于此。
本公开涉及火情监测设备和方法，更具体而言，涉及能够监测电池中是否发生火情并在火情发生时采取相关措施的火情监测设备和方法。
背景技术
近年来，对于诸如笔记本电脑、摄像机、移动电话的便携式电子产品的需求急剧增加，电动汽车、能量存储电池、机器人、卫星等也得到大力发展。因此，正在积极研究允许反复充电和放电的高性能电池。
目前市售的电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂电池等。其中，锂电池因其与镍基电池相比几乎没有记忆效应、自放电率极低、能量密度高而备受关注。
另一方面，因为这些电池具有易受外部电涌和高温影响的缺点，所以密集储存电池的能量存储系统(ESS)具有始终存在火情风险的问题。
一般而言，能量存储系统中的火情始于个别电池单体单元的起火，然后火情可能在电池架单元中发展。在这种情况下，因为在电池单体单元中产生的火情可能蔓延到整个能量存储系统，所以有必要对是否发生火情进行监测并且在火情早期立即采取相应措施。
发明内容
技术问题
设计本公开来解决现有技术的问题，因此本公开旨在提供能够监测能量存储系统内部的火情并早期熄灭火情的火情监测设备和方法。
本公开的这些和其他目的和优点可以根据以下详细描述来理解，并根据本公开的示例性实施例变得更加充分明显。此外容易理解，本公开的目的和优点可以通过在所附权利要求及其组合中示出的手段来实现。
技术解决方案
根据本公开一个方面的火情监测设备可以是用于监测配备有多个电池模块的能量存储系统中的火情的装置。
火情监测设备可以包括：火情等级确定单元，其被配置为接收来自设置在能量存储系统内部的烟雾传感器的烟雾检测信号，并根据检测到烟雾的烟雾传感器的数量来确定火情等级；以及控制单元，其被配置为控制用于能量存储系统的空调单元、灭火单元、喷水单元和通风单元中的至少一个的操作，作为与确定的火情等级相对应的灭火措施。
火情等级确定单元可以被配置为当在多个烟雾传感器的仅一个烟雾传感器中检测到烟雾时，确定火情等级为第一等级。
火情等级确定单元可以被配置为当在多个烟雾传感器的若干烟雾传感器中检测到烟雾时，确定火情等级为第二等级。
控制单元可以被配置为当确定火情等级为第一等级或第二等级时停止设置在能量存储系统内部的空调单元的操作。
当确定火情等级为第二等级时，控制单元可以被配置为操作设置在能量存储系统内部的灭火单元，使得包含在灭火单元内部的灭火剂被注入能量存储系统中。
喷水单元可以被配置为通过配备有球状部的管道连接到包括在能量存储系统中的每个电池模块，球状部能够根据相应的电池模块的温度被破坏。
控制单元可以被配置为当确定火情等级为第二等级时通过操作喷水单元将设置在喷水单元中的灭火液引入管道中。
灭火液可以通过喷水单元被引入管道中，并且被引入电池模块当中的相应的管道的球状部被破坏的电池模块中。
控制单元可以被配置为确定设置在喷水单元中的灭火液的水位，并在确定的水位等于或低于预设临界水位时操作通风单元以用外部空气对能量存储系统进行通风。
控制单元可以被配置为确定设置在喷水单元中的灭火液的水位，当确定的水位等于或低于预设临界水位时，判断在能量存储系统中发生电池火情，以及当确定的水位超过临界水位时，判断在能量存储系统中发生电气火情。
控制单元可以被配置为接收来自设置在能量存储系统中的气体传感器的测量气体浓度，当测量气体浓度等于或大于预设临界浓度时，停止设置在能量存储系统内部的空调单元的操作，并操作通风单元以用外部空气对能量存储系统进行通风。
根据本公开另一个方面的火情监测系统可以包括能量存储系统和根据本公开一个方面的火情监测设备。
根据本公开另一个方面的火情监测方法可以是用于监测配备有多个电池模块的能量存储系统中的火情的方法。
该火情监测方法可以包括：接收来自设置在能量存储系统内部的烟雾传感器的烟雾检测信号的烟雾检测信号接收步骤；当检测到烟雾时，根据检测到烟雾的烟雾传感器的数量来确定火情等级的火情等级确定步骤；以及控制用于能量存储系统的空调单元、灭火单元、喷水单元和通风单元中的至少一个的操作，作为与确定的火情等级相对应的灭火措施的火情控制步骤。
该火情监测方法可以进一步包括与烟雾检测信号接收步骤并行的通风控制步骤：该通风控制步骤接收来自设置在能量存储系统中的气体传感器的测量气体浓度，以及根据测量气体浓度与预设临界浓度的比较结果来控制空调单元和通风单元的操作。
有益效果
根据本公开的一个方面，其优点在于：基于能量存储系统内部产生的烟雾来确定火情发生等级，并且可以根据确定的火情发生等级来执行适当的灭火措施。因此，即使在能量存储系统内部发生火情，也可以在早期熄灭火情。
此外，根据本公开的一个方面，可以基于包括在能量存储系统中的气体的浓度来执行灭火措施。因此，可以提前防止诸如能量存储系统爆炸的事故。
本公开的效果并不限于以上所述，根据所附权利要求书，本领域技术人员将清楚地理解本文未提及的其他效果。
附图说明
附图示出本公开的优选实施例，并与以上公开一起用于提供对本公开技术特征的进一步理解，因此，不将本公开解释为限于附图。
图1是示意性示出根据本公开实施例的火情监测设备的示意图。
图2是示意性示出根据本公开另一个实施例的火情监测系统的示意图。
图3是示意性示出根据本公开再一个实施例的火情监测方法的示意图。
图4是详细示出图3的火情监测方法的示意图。
图5是示意性示出根据本公开又一个实施例的火情监测方法的示意图。
具体实施方式
应当理解，说明书和所附权利要求书中使用的术语不应解释为局限于一般意义和字典意义，而是在允许发明人为最佳解释而适当定义术语的原则的基础上，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。
因此，本文给出的描述仅仅是用于说明目的的优选示例，并非意图限制本公开的范围，因此应当理解，在不偏离本公开范围的情况下，可以对其构思其他等同物和修改。
此外，在描述本公开时，当认为相关已知元件或功能的详细描述使得本公开的关键主题不明确时，在此省略详细描述。
包括诸如“第一”、“第二”等序数的术语可以用于在不同元件中区分一个元件与另一个元件，但是并非意图用术语来限制元件。
在整个说明书中，当某部分被称为“包含”或“包括”任何元件时，这意味着该部分可以进一步包括其他元件，且不排除其他元件，除非另有明确说明。
此外，在整个说明书中，当某部分被称为与另一个部分“连接”时，这不限于它们“直接连接”的情况，而是还包括它们之间有另一个元件插入的“间接连接”的情况。
下面参考附图详细描述本公开的优选实施例。
图1是示意性示出根据本公开实施例的火情监测设备100的示意图。图2是示意性示出根据本公开另一个实施例的火情监测系统的示意图。
根据本公开实施例的火情监测设备100可以是监测配备有多个电池模块的能量存储系统200中的火情的装置。
首先参考图2，火情监测系统可以包括火情监测设备100、能量存储系统200和喷水单元300。在图2的非限制性实施例中，将喷水单元300示出在火情监测设备100和能量存储系统200外部，但是应当注意，可以将喷水单元300设置在能量存储系统200内部。
能量存储系统200可以包括多个电池架R1至R5、烟雾传感器210、气体传感器220、空调单元230、灭火单元240和通风单元250。
多个电池架R1至R5可以是包括在能量存储系统200中的单体组装件。
例如，在可以安置电池模块的框架结构中，可以形成电池架。每个电池架可以包括多个电池模块。此外，每个电池模块可以包括多个电池单体。
在此，电池单体是指具有负极端子和正极端子的实体上可分离的独立单体。作为示例，可以将锂离子电池或锂聚合物电池视为电池单体。在图2的非限制性实施例中，示出在能量存储系统200中设置5个电池架R1至R5的实施例，但是应当注意，可以包括在能量存储系统200中的电池架的数量没有限制。
烟雾传感器210是能够检测在能量存储系统200内部产生的烟雾的传感器。优选地，可以在能量存储系统200内部设置多个烟雾传感器210。
气体传感器220是能够检测在能量存储系统200内部产生的气体的传感器。例如，气体传感器220可以检测H2。
可以将空调单元230设置在能量存储系统200内部。此外，空调单元230可以被配置为对能量存储系统200的内部空气进行循环。也就是说，空调单元230可以通过能量存储系统200的内部空气与外部空气之间的热交换来降低内部空气的温度，并对具有降低的温度的内部空气进行循环。例如，可以将HVAC(加热、通风和空调)应用于空调单元230。
可以将灭火单元240设置在能量存储系统200内部。此外，在操作灭火单元240时，可以将储存在灭火单元240中的灭火剂喷洒到能量存储系统200中。例如，可以将NOVEC1230应用于灭火单元240。
可以将通风单元250设置在能量存储系统200中。在操作通风单元250时，可以将外部空气引入能量存储系统200中。也就是说，通风单元250可以被配置为对能量存储系统200进行通风。例如，可以将主动通风系统(AVS)应用于通风单元250。
喷水单元300可以被配置为储存灭火液。此外，喷水单元300可以被配置为通过管道PL连接到包括在能量存储系统200中的每个电池模块，管道PL配备有球状部(bulb)，球状部会根据相应电池模块的温度被破坏。例如，可以将管道PL分别连接到包括在每个电池架中的多个电池模块。
此外，可以在连接到电池模块的管道PL的末端设置球状部。如果相应电池模块的温度上升到一定温度以上，球状部就会被破坏。也就是说，当喷水单元300操作并且灭火液被引入管道PL中时，灭火液可以通过球状部被破坏的管道PL喷射到相应的电池模块中。换言之，可以通过喷水单元300将灭火液引入管道PL中，并且可以引入在多个电池模块中相应管道PL的球状部被破坏的电池模块中。例如，只要是用于熄灭电池模块中产生的火情，就可以无限制地应用灭火液。在一个实施例中，灭火液可以是水。
参考图1，火情监测设备100可以包括火情等级确定单元110和控制单元120。
火情等级确定单元110可以被配置为接收来自设置在能量存储系统200内部的烟雾传感器210的烟雾检测信号。
具体而言，可以通过有线和/或无线通信将火情等级确定单元110连接到设置在能量存储系统200内部的烟雾传感器210。
下面假设在能量存储系统200内部设置有多个烟雾传感器210。火情等级确定单元110可以被连接到多个烟雾传感器210中的每一个，并接收来自每个烟雾传感器210的烟雾检测信号。
火情等级确定单元110可以被配置为根据检测到烟雾的烟雾传感器210的数量来确定火情等级。
具体而言，当在多个烟雾传感器210中的仅一个烟雾传感器中检测到烟雾时，火情等级确定单元110可以被配置为将火情等级确定为第一等级。相反，当在多个烟雾传感器210中的若干烟雾传感器中检测到烟雾时，火情等级确定单元110可以被配置为将火情等级确定为第二等级。
例如，火情等级确定单元110可以接收来自烟雾传感器210的烟雾检测信号，烟雾传感器210检测在能量存储系统200内部产生的烟雾。因为火情等级确定单元110连接到多个烟雾传感器210中的每一个，所以可以确定从每个烟雾传感器210接收的烟雾检测信号的数量。因此，火情等级确定单元110可以根据所接收的烟雾检测信号的数量来确定火情等级为第一等级或第二等级。
控制单元120可以被配置为控制用于能量存储系统200的空调单元230、灭火单元240、喷水单元300和通风单元250中的至少一个的操作，作为与确定的火情等级相对应的灭火措施。
具体而言，控制单元120可以执行与确定的火情等级相对应的灭火措施。也就是说，火情等级为第一等级时执行的灭火措施与火情等级为第二等级时执行的灭火措施可以部分地不同。
根据火情等级的不同灭火措施可以根据检测到烟雾的烟雾传感器210的数量来导出。当灭火剂被注入电池模块中或者当灭火液被引入电池模块中时，相应电池模块和/或设置在能量存储系统200中的电池模块不可再次使用。因此，优选在准确地确定能量存储系统200中是否实际发生火情以后执行灭火措施。
例如，一般而言，从外部将能量存储系统200密封，通过空调单元230对内部空气进行循环。在这种情况下，如果通过仅一个烟雾传感器210检测到烟雾，则在检测到烟雾的烟雾传感器210中感测错误的可能性大于由于火情产生烟雾的可能性。相反，如果通过多个烟雾传感器210检测到烟雾，则由于火情产生烟雾的可能性大于多个烟雾传感器210具有感测错误的可能性。因此，控制单元120可以被配置为根据基于检测到烟雾的烟雾传感器210的数量确定的火情等级来执行灭火措施。
因此，根据本公开实施例的火情监测设备100可以考虑烟雾传感器210的感测错误的可能性，监测在能量存储系统200中是否发生火情，并采取适当的灭火措施来对应监测结果。例如，在烟雾传感器210的感测错误的情况下，优点在于可以通过仅执行最少的措施来保护能量存储系统200。相反，在发生火情的情况下，优点在于早期执行灭火措施并且可以迅速熄灭火情。
同时，包括在火情监测设备100中的控制单元120可以选择性地包括本领域公知的专用集成电路(ASIC)、另一个芯片组、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器和数据处理装置等，以执行以下公开的各种控制逻辑。此外，当控制逻辑被实施为软件时，控制单元120可以被实施为一组程序模块。此时，可以将程序模块存储在存储器中并通过控制单元120来执行。存储器可以在控制单元120的内部或外部，并且可以通过各种公知装置连接到控制单元120。
此外，火情监测设备100可以进一步包括存储单元130。存储单元130可以存储火情监测设备100的每个组件的操作和功能所必需的数据、在执行操作或功能的过程中产生的数据等。只要存储单元130是能够记录、擦除、更新和读取数据的已知信息存储装置，对其种类没有特别限制。作为示例，信息存储装置可以包括RAM、闪存、ROM、EEPROM、寄存器等。此外，存储单元130可以存储其中定义了可通过控制单元120执行的进程的程序代码。
下面详细描述根据所确定的火情等级的灭火措施。
当火情等级被确定为第一等级或第二等级时，控制单元120可以被配置为停止设置在能量存储系统200内部的空调单元230的操作。
具体而言，控制单元120可以被连接到设置在能量存储系统200中的空调单元230。此外，控制单元120可以控制空调单元230的操作。
一般而言，在能量存储系统200中不发生火情的正常情况下，空调单元230始终操作，以对能量存储系统200内部的空气进行循环。
然而，当火情等级被确定为第一等级或第二等级时，也就是说，当通过一个或多个烟雾传感器210检测到烟雾时，如果空调单元230继续操作，则烟雾或火情将会容易地在能量存储系统200内部蔓延。
如果火情等级为第一等级，则存在烟雾传感器210的感测错误的可能性，但是不能排除通过仅一个烟雾传感器210实际检测到烟雾的情况。如果通过一个烟雾传感器210实际检测到烟雾，则在空调单元230继续操作时，存在烟雾和/或火情蔓延到能量存储系统200的风险。因此，控制单元120可以被配置为即使在火情等级为第一等级时也停止操作空调单元230。
此外，当火情等级为第二等级时，因为很可能在能量存储系统200内部产生烟雾，所以控制单元120可以被配置为停止空调单元230的操作。
因此，当火情等级被确定为第一等级或第二等级时，控制单元120可以通过停止空调单元230的操作来停止能量存储系统200的内部空气的循环。
同样，当火情等级被确定为第二等级时，控制单元120可以被配置为操作设置在能量存储系统200内部的灭火单元240。在此，当通过控制单元120操作灭火单元240时，可以将包括在灭火单元240中的灭火剂注入能量存储系统200中。
具体而言，控制单元120可以被连接到设置在能量存储系统200内部的灭火单元240。此外，可以通过控制单元120来控制灭火单元240的操作。
例如，当火情等级被确定为第二等级时，控制单元120可以首先停止空调单元230的操作，以防止烟雾和/或火情在能量存储系统200内传播。此外，控制单元120可以通过操作灭火单元240将灭火剂注入能量存储系统200中。
在能量存储系统200中可能发生的火情可以分为电气火情和电池火情。
电气火情是指可能由于电气原因引起的火情，例如在能量存储系统200中流动的过电流。
电池火情是指由于电池单体内部问题引起的火情，例如由于锂镀层所致正极活性物质与负极活性物质之间的接触(内部短路)、以及由于膨胀所致电池单体的漏孔。
为了熄灭电气火情，需要注入灭火剂，而为了熄灭电池火情，需要将水注入电池模块中。然而，仅凭所检测的烟雾无法准确区分电气火情和电池火情。
因此，当确定火情等级为第二等级时，控制单元120可以首先操作灭火单元240，将灭火剂注入能量存储系统200中，从而熄灭电气火情。
此外，当确定火情等级为第二等级时，控制单元120可以被配置为操作喷水单元300，将设置在喷水单元300中的灭火液引入管道PL中。
具体而言，控制单元120可以被连接到喷水单元300，以控制喷水单元300的操作。
当确定火情等级为第二等级时，控制单元120可以操作灭火单元240，以将灭火剂注入能量存储系统200中，并操作喷水单元300，以将灭火液引入管道PL中。
例如，如果在能量存储系统200中发生的火情为电气火情，则包括在电池架中的电池模块的温度不一定升高。因此，虽然灭火液被引入PL管道中，但是因为设置在PL管道中的球状部没有被破坏，所以灭火液不一定被引入电池模块中。另一方面，可以通过注入灭火剂来熄灭电气火情。
作为另一个示例，如果在能量存储系统200中发生的火情为电池火情，则发生火情的电池模块温度可能迅速上升。在这种情况下，与相应电池模块相对应的球状部可能会破坏，并且灭火液可以通过管道PL被引入相应电池模块中。因此，可以通过灭火液来熄灭电池火情。
通过这种方式，当确定的火情等级为第二等级时，控制单元120可以控制灭火单元240和喷水单元300的操作，以熄灭电气火情和电池火情两者。因此，可以有效地熄灭可能由于不同原因引起的火情。
控制单元120可以被配置为确定设置在喷水单元300中的灭火液的水位。
具体而言，控制单元120可以操作喷水单元300，将灭火液引入管道PL中，然后确定储存在喷水单元300中的灭火液的水位。
例如，喷水单元300可以包括测量灭火液的水位的水位传感器。水位传感器可通信地连接到控制单元120，并且可以在每个预设周期内将关于测量的水位的信息传输给控制单元120。此外，控制单元120可以基于从水位传感器接收的水位信息来确定灭火液的水位。
控制单元120可以被配置为当确定的水位等于或低于预设临界水位时，通过操作通风单元250，用外部空气对能量存储系统200进行通风。
具体而言，当灭火液的水位等于或低于临界水位时，有可能是这样的情况：包括在喷水单元300中的灭火液被引入至少一个电池模块中。如上所述，即使灭火液被引入管道PL中，灭火液也不会被引入电池模块中，除非球状部被破坏。因此，当灭火液的水位降低到临界水位以下时，这意味着包括在管道PL中的多个球状部中的至少一个被破坏，并且这可能表明灭火液被引入至少一个电池模块中。
当灭火液被直接引入电池模块中来熄灭电池火情时，能量存储系统200内部可能含有大量灭火剂(通过操作灭火单元240而注入)、水蒸气和H2。因此，控制单元120可以通过操作通风单元250对能量存储系统200进行通风来防止能量存储系统200爆炸。
根据本公开实施例的火情监测设备100具有考虑可能发生电气火情、电池火情和爆炸的形势下的各种状况，针对每种情况执行适当的灭火措施的优点。因此，即使在能量存储系统200中发生火情，也可以早期熄灭火情，并且可以避免发生更大的事故。
同时，控制单元120可以被配置为当确定的水位小于或等于预设临界水位时，判断在能量存储系统200中发生电池火情。相反，控制单元120可以被配置为当确定的水位超过临界水位时，确定在能量存储系统200中发生电气火情。
具体而言，当确定的火情等级为第二等级时，有可能是在能量存储系统200内部发生火情的情况。但是，仅凭烟雾传感器210的烟雾检测信号，不易区分火情原因是电气火情还是电池火情。
如上所述，在电池火情的情况下，因为电池模块的温度迅速上升，相应的球状部可能会破坏，并且被引入管道中的灭火液可能被引入电池模块中。因此，在电池火情的情况下，包括在喷水单元300中的灭火液的水位可能被降低到临界水位以下。
另一方面，在电气火情的情况下，因为球状部没有被破坏，所以即使检测到烟雾，灭火液的水位也不会被降低到临界水位以下。
也就是说，在控制单元120操作灭火单元240和喷水单元300以后，根据灭火液的水位与预设临界水位的比较结果，可以将火情原因分为电气火情或电池火情。
因此，根据本公开实施例的火情监测设备100不仅可以早期熄灭在能量存储系统200中发生的火情，而且可以详细分析火情的原因。此外，火情监测设备100具有通过通知用户或外部具体火情原因来提供火情原因分析所必需的信息的优点。
控制单元120可以被配置为接收来自设置在能量存储系统200中的气体传感器220的测量气体浓度。
具体而言，控制单元120可以可通信地连接到设置在能量存储系统200中的气体传感器220。此外，控制单元120可以接收关于气体传感器220所测量的气体浓度的信息。
例如，气体传感器220所测量的气体可能是易燃气体或爆炸性气体。更具体而言，气体传感器220所测量的气体可能是H2。也就是说，气体传感器220可以被配置为测量H2的浓度。
控制单元120可以被配置为当测量的气体浓度等于或大于预设临界浓度时，停止设置在能量存储系统200内部的空调单元230的操作。
例如，因为当气体浓度超过临界浓度时存在能量存储系统200爆炸的风险，所以控制单元120可以停止空调单元230对能量存储系统200的内部空气进行循环的操作。
此外，控制单元120可以被配置为操作通风单元250，以用外部空气对能量存储系统200进行通风。也就是说，控制单元120可以操作通风单元250，以将包含在能量存储系统200的密封内部的气体排放到外部。因此，随着包括在能量存储系统200中的气体的浓度逐渐降低，可以降低能量存储系统200的爆炸风险。
根据本公开实施例的火情监测设备100可以考虑包括在能量存储系统200中的气体浓度以及能量存储系统200内部产生的烟雾来执行灭火措施。
图3是示意性示出根据本公开另一个实施例的火情监测方法的示意图。
优选地，火情监测方法的每个步骤可以通过火情监测设备100来执行。为了便于说明，下面省略或简述与前述内容重复的内容。
火情监测方法可以是监测配备有多个电池模块的能量存储系统200中的火情的方法。
参考图3，火情监测方法可以包括烟雾检测信号接收步骤(S100)、火情等级确定步骤(S200)和火情控制步骤(S300)。
烟雾检测信号接收步骤(S100)是接收来自设置在能量存储系统200内部的烟雾传感器210的烟雾检测信号的步骤，并且可以通过火情等级确定单元110来执行。
例如，火情等级确定单元110可以连接到多个烟雾传感器210，并接收来自每个烟雾传感器210的烟雾检测信号。
火情等级确定步骤(S200)是在检测到烟雾时根据检测到烟雾的烟雾传感器210的数量来确定火情等级的步骤，并且可以通过火情等级确定单元110来执行。
例如，当接收来自一个烟雾传感器210的烟雾检测信号时，火情等级确定单元110可以将火情等级确定为第一等级。作为另一个示例，当接收来自多个烟雾传感器210的烟雾检测信号时，火情等级确定单元110可以将火情等级确定为第二等级。如果火情等级确定单元110未接收烟雾检测信号，则可以将火情等级确定为零等级或NULL。
火情控制步骤(S300)是控制用于能量存储系统200的空调单元230、灭火单元240、喷水单元300、以及通风单元250中的至少一个的操作作为与确定的火情等级相对应的灭火措施的步骤，并且可以通过控制单元120来执行。
下面参考图4详细描述火情控制步骤(S300)。
图4是详细示出图3的火情监测方法的示意图。
参考图4，火情控制步骤(S300)可以包括步骤S310至步骤S370。
在步骤S310中，可以判断在火情等级确定步骤(S200)中确定的火情等级是否为第一等级或第二等级。如果确定的火情等级为第一等级或第二等级，则可以执行步骤S320，否则，可以执行烟雾检测信号接收步骤(S100)。
在步骤S320中，控制单元120可以停止设置在能量存储系统200中的空调单元230的操作。因此，能量存储系统200的内部空气的循环可能被停止。
在步骤S330中，可以判断在火情等级确定步骤(S200)中确定的火情等级是否为第二等级。如果确定的火情等级为第二等级，则可以执行步骤S330，否则，可以执行烟雾检测信号接收步骤(S100)。
在步骤S340中，控制单元120可以操作灭火单元240。具体而言，控制单元120可以操作灭火单元240来熄灭可能以第二火情等级发生的电气火情。在这种情况下，可以将储存在灭火单元240中的灭火剂注入能量存储系统200中。
在步骤S350中，控制单元120可以操作喷水单元300。具体而言，控制单元120可以操作喷水单元300来熄灭可能以第二火情等级发生的电池火情。在这种情况下，可以将储存在喷水单元300中的灭火液引入管道PL中。
在步骤S360中，可以判断喷水单元300的水位(包括在喷水单元300中的灭火液的水位)是否等于或小于临界水位。如果喷水单元300的水位等于或小于临界水位，则可执行步骤S370，否则，可以执行步骤S350。
在此，如果喷水单元300的水位等于或小于临界水位，这意味着包括在管道PL中的多个球状部中的至少一个被破坏。此外，因为灭火液是通过被破坏的球状部被引入电池模块中，所以这意味着喷水单元300的水位降低到临界水位以下。
另一方面，如果在执行步骤S350以后，即使经过了预定时间，喷水单元300的水位也没有降低到临界水位以下，那么这意味着设置在管道PL中的多个球状部都没有被破坏。在这种情况下，被多个烟雾传感器110检测到的烟雾是由于电气火情引起的烟雾，并且可以通过在步骤S340中操作灭火单元240来熄灭电气火情。因此，因为球状部没有被破坏，所以喷水单元300的水位可能不降低到临界水位以下。虽然在图4和图5中未示出，但是如果喷水单元300的水位在第一次执行步骤S350之后直到经过预定时间并未降低到临界水位以下，那么控制单元120可以再次执行开始步骤。
在步骤S370中，控制单元120可以操作通风单元250。具体而言，当通过将灭火液引入电池模块中来熄灭电池火情时，控制单元120可以操作通风单元250来处理包括在能量存储系统200中的灭火剂、水蒸气和H2。在这种情况下，将外部空气引入能量存储系统200中，并且可以对能量存储系统200进行通风。因此，因为包含在能量存储系统200中的气体可以逸出，所以可以降低能量存储系统200爆炸的可能性。
根据本公开实施例的火情监测方法可以基于检测到烟雾的传感器数量来适当控制空调单元230、灭火单元240、喷水单元300和通风单元250，并执行灭火措施。因此，该火情监测方法具有可以区分烟雾传感器210故障的情况，并且即使发生火情也采取适当的灭火措施来对应火情类型(电气火情或电池火情)的优点。
图5是示意性示出根据本公开另一个实施例的火情监测方法的示意图。
参考图5，火情监测方法可以进一步包括通风控制步骤(S400)。
通风控制步骤(S400)是可以与烟雾检测信号接收步骤(S100)并行执行的步骤。
通风控制步骤(S400)是接收来自设置在能量存储系统200中的气体传感器220的测量的气体浓度并根据测量的气体浓度与预设临界浓度的比较结果来控制空调单元230和通风单元250的操作的步骤，并且可以通过控制单元120执行。
具体而言，在步骤S410中，控制单元120可以接收来自设置在能量存储系统200中的气体传感器220的关于气体浓度的信息。
在步骤S420中，可以判断气体浓度是否等于或大于预设临界浓度。如果气体浓度等于或大于预设临界浓度，则可以执行步骤S430，否则可以执行步骤S410。
在步骤S430中，控制单元120可以停止设置在能量存储系统200中的空调单元230的操作。因此，能量存储系统200的内部空气的循环可能被停止。
在步骤S440中，控制单元120可以操作通风单元250。具体而言，控制单元120可以操作通风单元250，以防止当等于或大于临界浓度的气体浓度包括在能量存储系统200内部时能量存储系统200的爆炸。
例如，由气体传感器220测量浓度的气体可能是易燃气体或爆炸性气体。更具体而言，气体可能是H2。
如果等于或大于临界浓度的H2分布在封闭的能量存储系统200中，那么当H2与火花等接触时可能发生爆炸。因此，控制单元120可以通过在气体浓度等于或大于临界浓度时操作通风单元250，以将气体排放到能量存储系统200外部，来显著降低能量存储系统200爆炸的可能性。
以上所述本公开的实施例不仅可以通过设备和方法来实施，而且可以通过实现与本公开的实施例的配置相对应的功能的程序或记录该程序的记录介质来实施。根据实施例的以上描述，可以由本领域技术人员容易地实施程序或记录介质。
已经详细描述了本公开。然而应当理解，详细描述和具体示例虽然指示了本公开的优选实施例，但只是通过说明的方式给出，因为根据该详细描述，对于本领域技术人员而言本公开范围内的各种变化和修改将变得显而易见。
此外，因为在不偏离本公开技术思想的情况下可以由本领域技术人员以各种方式替代、修改和改变以上所述的本公开，所以本公开不受以上所述实施例和附图的限制，并且实施例的全部或一部分可以选择性地组合，以实现各种修改。
(附图标记说明)
100：火情监测设备
110：火情等级确定单元
120：控制单元
130：存储单元
200：能量存储系统
210：烟雾传感器
220：气体传感器
230：空调单元
240：灭火单元
250：通风单元
300：喷水单元

Claims (12)

1.一种用于监测配备有多个电池模块的能量存储系统中的火情的火情监测设备，所述火情监测设备包括：
火情等级确定单元，所述火情等级确定单元被配置为接收来自设置在所述能量存储系统内部的烟雾传感器的烟雾检测信号，并根据检测到所述烟雾的烟雾传感器的数量来确定火情等级；以及
控制单元，所述控制单元被配置为控制用于所述能量存储系统的空调单元、灭火单元、喷水单元和通风单元中的至少一个的操作，作为与所确定的火情等级相对应的灭火措施。
2.根据权利要求1所述的火情监测设备，
其中，所述火情等级确定单元被配置为：
当在所述多个烟雾传感器的仅一个烟雾传感器中检测到所述烟雾时，确定所述火情等级为第一等级，以及
当在所述多个烟雾传感器的若干烟雾传感器中检测到所述烟雾时，确定所述火情等级为第二等级。
3.根据权利要求2所述的火情监测设备，
其中，所述控制单元被配置为当确定所述火情等级为所述第一等级或所述第二等级时停止设置在所述能量存储系统内部的所述空调单元的操作。
4.根据权利要求2所述的火情监测设备，
其中，当确定所述火情等级为所述第二等级时，所述控制单元被配置为操作设置在所述能量存储系统内部的所述灭火单元，使得包含在所述灭火单元内部的灭火剂被注入所述能量存储系统中。
5.根据权利要求2所述的火情监测设备，
其中，所述喷水单元被配置为通过配备有球状部的管道连接到包括在所述能量存储系统中的每个电池模块，所述球状部能够根据相应的电池模块的温度被破坏，以及
其中，所述控制单元被配置为当确定所述火情等级为所述第二等级时通过操作所述喷水单元将设置在所述喷水单元中的灭火液引入所述管道中。
6.根据权利要求5所述的火情监测设备，
其中，所述灭火液通过所述喷水单元被引入所述管道中，并且被引入所述电池模块当中的相应的管道的所述球状部被破坏的电池模块中。
7.根据权利要求5所述的火情监测设备，
其中，所述控制单元被配置为确定设置在所述喷水单元中的所述灭火液的水位，并在所确定的水位等于或低于预设临界水位时操作所述通风单元以用外部空气对所述能量存储系统进行通风。
8.根据权利要求5所述的火情监测设备，
其中，所述控制单元被配置为：
确定设置在所述喷水单元中的所述灭火液的水位，
当所确定的水位等于或低于预设临界水位时，判断在所述能量存储系统中发生电池火情，以及
当所确定的水位超过所述临界水位时，判断在所述能量存储系统中发生电气火情。
9.根据权利要求1所述的火情监测设备，
其中，所述控制单元被配置为接收来自设置在所述能量存储系统中的气体传感器的测量气体浓度，当所述测量气体浓度等于或大于预设临界浓度时，停止设置在所述能量存储系统内部的所述空调单元的操作，并操作所述通风单元以用外部空气对所述能量存储系统进行通风。
10.一种火情监测系统，包括能量存储系统和根据权利要求1至9中的任一项所述的火情监测设备。
11.一种用于监测配备有多个电池模块的能量存储系统中的火情的火情监测方法，所述火情监测方法包括：
接收来自设置在所述能量存储系统内部的烟雾传感器的烟雾检测信号的烟雾检测信号接收步骤；
当检测到所述烟雾时，根据检测到烟雾的烟雾传感器的数量来确定火情等级的火情等级确定步骤；以及
控制用于所述能量存储系统的空调单元、灭火单元、喷水单元和通风单元中的至少一个的操作，作为与所确定的火情等级相对应的灭火措施的火情控制步骤。
12.根据权利要求11所述的火情监测方法，进一步包括：
与所述烟雾检测信号接收步骤并行的通风控制步骤，所述通风控制步骤接收来自设置在所述能量存储系统中的气体传感器的测量气体浓度，以及根据所述测量气体浓度与预设临界浓度的比较结果来控制所述空调单元和所述通风单元的操作。
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Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3075940B2 (ja) * 1994-10-19 2000-08-14 ニッタン株式会社 自動火災報知システム
KR102053988B1 (ko) * 2016-09-21 2019-12-09 주식회사 엘지화학 에너지 저장 장치 및 에너지 저장 장치의 화재 관리 방법
JP6943401B2 (ja) * 2017-10-27 2021-09-29 ホーチキ株式会社 火災監視システム
KR20210104492A (ko) * 2020-02-17 2021-08-25 주식회사 엘지에너지솔루션 화재 발생시 내부에 주수된 소화용수의 외부 유출을 지연시킬 수 있는 구조를 갖는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 랙과 에너지 저장장치
KR102373792B1 (ko) 2020-07-13 2022-03-14 주식회사 오에이치피 벨트형 훌라후프
KR102251413B1 (ko) * 2020-12-31 2021-05-13 (주)세라컴 에너지저장시스템

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