CN117717733A - 储能电池模组灭火组件状态监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了储能电池模组灭火组件状态监测系统及方法，具体的，监测系统包括微型处理器、滤波组件以及灭火分压组件，所述灭火分压组件包括准灭火分压组件和可变灭火分压组件，所述可变灭火分压组件包括N个可变灭火分压子组件，所述微型处理器通过其外设ADC接口采集来自灭火分压组件且经所述滤波组件滤波后的电压，并将该电压与其预先存储的电压数据集进行匹配分析，以用于监测N个可变灭火分压子组件中一个或者多个的工作状态，其中，所述工作状态包括启动状态和未启动状态。本发明提出的技术方案所涉及的监测系统结构简单，器件数量及种类均做到最小化，集成度高，成本低廉，状态识别率高，能够有效、快速、准确的完成灭火装置的状态检测。

Description

储能电池模组灭火组件状态监测系统及方法

技术领域

本发明涉及储能消防设施检测领域，具体涉及储能电池模组灭火组件状态监测系统及方法。

背景技术

储能消防安全问题一直是一个亟待解决的问题，尤其是灭火装置的有效性检测的问题。在储能领域，尤其是大型的电池组或者电池机柜等集中式电化学储能，灭火装置的投放量巨大，可能每个电池包内部均包含一个独立小型灭火装置，如此大的投放量，但是使用频率并不高，一旦使用即涉及电池起火或热失控等重大问题。有很多已安装的灭火装置存在长时间未使用的现象，长时间未使用的灭火装置无法直接判断其有效性。当需要使用灭火装置时，时常发生存放较久的灭火装置已失效的问题，导致重大事故的发生。

储能领域尤其是电化学集中储能，一个电池组、电池柜或者电池簇等内部包含多个电池包，单个电池包的安全关系到整个电化学集中储能的安全，因此，很多电化学储能在每个电池包内部均单独配置小型灭火装置。

小型灭火装置除了必要的出线外，一般都包含灭火装置的自身反馈信号，其中反馈信号又分为温度开关或者压力开关等，该反馈信号能够直接反映出灭火装置的状态，无论是压力开关还是温度开关等其他反馈信号开关，都是在灭火装置发生状态改变时，反馈信号也同时发生改变，即由原来的反馈正线与反馈回线是断路状态（或者短路状态），变更为短路状态（或者断路状态）。因此通常使用反馈线的状态来判断灭火装置的现有状态或者在发生电池包热失控时，检测灭火装置是否成功启动。

但是由于电化学集中储能中包含大量电池包，由于上级主控的控制电路或主控芯片引脚的限制，很多电池包内的灭火装置主要采用被动启动（灭火器自启动），使用反馈信号来检测电池包内部的灭火装置是否成功启动。

发明内容

本发明的目的就在于为解决在使用1个主控芯片的ADC引脚同时检测1个或多个灭火装置是否成功启动，而提供了一种储能电池模组灭火组件状态监测系统及方法，以实现对1个或多个灭火装置的反馈状态进行检测，通过ADC采集的不同电压值，并与处理器内部构建的不同电压数据集进行比较，判断出具体哪一个灭火装置或者哪几个灭火装置成功启动。

根据本发明的第一方面，本发明提出了储能电池模组灭火组件状态监测系统，包括：

微型处理器、滤波组件以及灭火分压组件，所述灭火分压组件包括准灭火分压组件和可变灭火分压组件，所述可变灭火分压组件包括N个可变灭火分压子组件，所述微型处理器通过其外设ADC接口采集来自灭火分压组件且经所述滤波组件滤波后的电压，并将该电压与其预先存储的电压数据集进行匹配分析，以用于监测N个N个可变灭火分压子组件中一个或者多个的工作状态，其中，所述工作状态包括启动状态和未启动状态。

作为进一步的改进，所述滤波组件为一电容组件。

作为进一步的改进，所述准灭火分压组件包括准灭火分压电阻R₀和准灭火子组件R₀₀，所述准灭火子组件R₀₀的第一端与电容组件的第一端、准灭火分压电阻R₀的第一端以及所述可变灭火分压组件的第一端连接，所述准灭火子组件R₀₀的第二端与所述电容组件的第二端、所述可变灭火分压组件的第二端连接并接地，所述准灭火分压电阻R₀的第二端连接电池包供电电压U₀。

作为进一步的改进，所述可变灭火分压组件还包括N个可变灭火分压电阻，其中，N个可变灭火分压电阻为R₁、R₂、……、R_N，N个可变灭火分压子组件包括R₁₁、R₂₂、……、R_NN，每一个可变灭火分压子组件都被配置为串联一个反馈线，即S₁₁、S₂₂、……、S_NN，以根据该反馈线确定当前可变灭火分压子组件的状态，其中，所述R₁的第一端作为所述可变灭火分压组件的第一端，所述R₁、R₂、……、R_N的第二端分别与所述S₁₁、S₂₂、……、S_NN的第一端连接，R₂、……、R_N的第一端分别与S₁₁、S₂₂、……、S_N-1N-1的第一端连接，所述R₁₁、R₂₂、……、R_NN的第二端分别与S₁₁、S₂₂、……、S_NN的第一端连接，S₁₁、S₂₂、……、S_NN的第二端作为所述可变灭火分压组件的第二端连接至所述R₀₀的第二端并接地。

作为进一步的改进，所述微型处理器通过其外设ADC接口采集来自灭火分压组件且经所述滤波组件滤波后的电压，并将该电压与其预先存储的电压数据集进行匹配分析，以用于监测N个可变灭火分子压组件中一个或者多个的工作状态的过程包括，根据采集的电压与预先存储的电压数据集确定出所述反馈线S₁₁、S₂₂、……、S_NN中的连接状态以确定出所述N个可变灭火分压子组件R₁₁、R₂₂、……、R_NN中一个或者多个的工作状态，其中，所述连接状态包括短路状态和断路状态。

根据本发明的第二方面，本发明还提出了一种基于上述监测系统的监测方法，包括如下步骤：

初始化所述灭火组件状态监测系统；

实时获取所述ADC接口采集的经所述滤波组件滤波后的灭火分压组件的电压值，所述微型处理器将所述电压值与预先存储的电压数据集进行匹配分析，以确定出所述N个可变灭火分压子组件中一个或者多个的工作状态，从而实现对所述灭火组件的状态监测。

作为进一步的改进，所述微型处理器将所述电压值与预先存储的电压数据集进行匹配分析，以确定出所述N个可变灭火分压子组件中一个或者多个的工作状态，从而实现对所述灭火组件的状态监测的步骤包括，若采集到的电压值与第一状态监测条件的电压值相同，则N个反馈线均处于断开状态，即N个可变灭火分压子组件均未发生启动，其中，所述第一状态监测条件为所述ADC采集的电压值与准灭火分压组件中准灭火子组件两端的电压相同，即：

；

上式中，为ADC采集的电压值，/>为电池包供电电压。

作为进一步的改进，所述微型处理器将所述电压值与预先存储的电压数据集进行匹配分析，以确定出所述N个可变灭火分压子组件中一个或者多个的工作状态，从而实现对所述灭火组件的状态监测的步骤还包括，若采集到的电压值与第二状态监测条件的电压值相同，则根据第二状态监测条件识别出N个可变灭火分压子组件发生启动状态的数量和类别，其中，所述第二状态监测条件满足下式：

；

上式中，若采集的电压值与N个可变灭火分压子组件串并联后的电压值相同，则N个可变灭火分压子组件均同时启动。

本发明提出的监测系统可广泛应用于电化学储能消防系统的内部，尤其存在多个灭火分压子组件的情况下，可以只借助处理器的1个ADC采集口即可对消防系统内部的所有的灭火分压子组件的状态进行检测和监测，减少了控制电路，提高处理器的利用率。也可应用到低成本方案中，有效降低了灭火装置的检测成本。在不拆除灭火装置的情况下，能够准确识别到灭火装置的状态，降低人工及时间成本。本发明提出的技术方案所涉及的监测系统结构简单，器件数量及种类均做到最小化，集成度高，成本低廉，状态识别率高，能够有效、快速、准确的完成灭火装置的状态检测。

附图说明

图1为本发明提出的储能电池模组灭火组件状态监测系统图。

图2为本发明提出的储能电池模组灭火组件状态监测系统电路示意图。

图3为本发明提出的储能电池模组灭火组件状态监测方法流程图。

图4为本发明提出的储能电池模组灭火组件状态监测方法中第2路可变灭火分压子组件启动后示意图。

图5为本发明提出的储能电池模组灭火组件状态监测方法中第1、3路可变灭火分压子组件同时启动后示意图。

图6为本发明提出的储能电池模组灭火组件状态监测方法中第1、2、3路可变灭火分压子组件同时启动后示意图。

图7为本发明提出的储能电池模组灭火组件状态监测方法中所有可变灭火分压子组件同时启动后示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

根据本发明所需要解决的技术问题，本发明提出了一种储能电池模组灭火组件状态监测系统10，如图1所示，该监测系统10包括微型处理器11、滤波组件12以及灭火分压组件13，所述灭火分压组件13包括准灭火分压组件131和可变灭火分压组件132，可变灭火分压组件132包括N个可变灭火分压子组件，所述微型处理器通过其外设ADC接口111采集来自灭火分压组件且经所述滤波组件滤波后的电压，并将该电压与其预先存储的电压数据集进行匹配分析，以用于监测N个可变灭火分压子组件中一个或者多个的工作状态，其中，所述工作状态包括启动状态和未启动状态。

在本实施例中，滤波组件为电容组件，主要是对微型处理器采集的电压值进行滤波，减少采集电压的波动。

在本实施例中，监测系统通过将微型处理器、滤波组件以及灭火分压组件，其中，灭火分压组件包括准灭火分压组件和可变灭火分压组件。如图2所示，微处理器建立与各个组件之间的连接关系。其中，所述准灭火分压组件包括准灭火分压电阻R₀和准灭火子组件R₀₀，所述准灭火子组件R₀₀的第一端与电容组件的第一端、准灭火分压电阻R₀的第一端以及所述可变灭火分压组件的第一端连接，所述准灭火子组件R₀₀的第二端与所述电容组件的第二端、所述可变灭火分压组件的第二端连接并接地，所述准灭火分压电阻R₀的第二端连接电池包供电电压U₀。

在本实施例中，所述可变灭火分压组件包括N个可变灭火分压电阻和N个可变灭火分压子组件，其中，N个可变灭火分压电阻为R₁、R₂、……、R_N，N个可变灭火分压子组件包括R₁₁、R₂₂、……、R_NN，每一个可变灭火分压子组件都被配置为串联一个反馈线，即S₁₁、S₂₂、……、S_NN，以根据该反馈线确定当前可变灭火分压子组件的状态，其中，所述R₁的第一端作为所述可变灭火分压组件的第一端，所述R₁、R₂、……、R_N的第二端分别与所述S₁₁、S₂₂、……、S_NN的第一端连接，R₂、……、R_N的第一端分别与S₁₁、S₂₂、……、S_N-1N-1的第一端连接，所述R₁₁、R₂₂、……、R_NN的第二端分别与S₁₁、S₂₂、……、S_NN的第一端连接，S₁₁、S₂₂、……、S_NN的第二端作为所述可变灭火分压组件的第二端连接至所述R₀₀的第二端并接地。

在本实施例中，微型处理器通过其外设ADC接口采集来自灭火分压组件且经所述滤波组件滤波后的电压，并将该电压与其预先存储的电压数据集进行匹配分析，以用于监测N个可变灭火分压子组件中一个或者多个的工作状态的过程包括，根据采集的电压与预先存储的电压数据集确定出所述反馈线S₁₁、S₂₂、……、S_NN中的连接状态以确定出所述N个可变灭火分压子组件R₁₁、R₂₂、……、R_NN中一个或者多个的工作状态，其中，所述连接状态包括短路状态和断路状态。

第二方面，本发明还提出了一种基于监测系统的监测方法，如图3所示，具体包括：

初始化所述灭火组件状态监测系统；

实时获取所述ADC接口采集的经所述滤波组件滤波后的灭火分压组件的电压值，所述微型处理器将所述电压值与预先存储的电压数据集进行匹配分析，以确定出所述N个可变灭火分压子组件中一个或者多个的工作状态，从而实现对所述灭火组件的状态监测。

在本实施例中，通过采集的电压值与预先存储的电压数据集进行对比来分析哪一个反馈线所在的灭火组件的工作状态，根据如图2所示的电路结构图，本发明的电压数据集是根据电路结构中不同反馈线的断开或者连接状态采集了所有状态下的电压值，作为电压数据集，当该系统参与实际监测应用时，直接将采集的电压与该电压数据集的值进行匹配后就可以分析出是哪一个或者哪几个灭火组件的工作状态处于启动状态。

在正常情况下，所有的可变灭火分压子组件均没有发生启动，所有灭火分压子组件的反馈线均处于断开状态，此时，微型处理器的外设ADC采集的电压实际上是由准灭火分压电阻R₀和准灭火子组件R₀₀分压产生的，即将该部分设置为第一状态监测条件，需要说明的是，该状态下，所有灭火分压子组件均没有发送启动，将该条件设置为满足如下公式：

；

此时微型处理器采集到该电压值与预先存储的电压数据集进行匹配后，可以表明所有灭火装置均未发生启动。

如图4-6所示，分别给出了第2路可变灭火分压子组件启动后示意图、第1、3路可变灭火分压子组件同时启动后示意图、第1、2、3路可变灭火分压子组件同时启动后示意图。

图4为第2路可变灭火分压子组件启动后示意图，如图4所示，此时进行电压采集时，若采集的电压值满足如下关系：

。

由于采集的电压值满足上式关系，即预先存储的电压值与采集的电压值相同，则说明可变灭火分压子组件2工作状态为启动状态，而其他可变灭火分压子组件均为启动，说明了可变灭火分压子组件2的反馈线断路后与地线连接，形成闭合回路。

图5为第1、3路可变灭火分压子组件启动后示意图，如图5所示，此时进行电压采集时，若采集的电压值满足如下关系：

。

由于采集的电压值满足上式关系，即预先存储的电压值与采集的电压值相同，则说明可变灭火分压子组件1和3工作状态为启动状态，而其他可变灭火分压子组件均为启动，说明了可变灭火分压子组件1和3的反馈线断路后与地线连接，形成闭合回路。

图6为第1、2、3路可变灭火分压子组件启动后示意图，如图6所示，此时进行电压采集时，若采集的电压值满足如下关系：

。

由于采集的电压值满足上式关系，即预先存储的电压值与采集的电压值相同，则说明可变灭火分压子组件1、2、3工作状态为启动状态，而其他可变灭火分压子组件均为启动，说明了可变灭火分压子组件1、2、3的反馈线断路后与地线连接，形成闭合回路。

在本实施例中，如图7所示，根据上述内容可以获知N个可变灭火分压子组件都处于启动状态时的条件，在本实施例中设置为第二状态监测条件，第二状态监测条件满足如下公式：

；

此时微型处理器采集到该电压值，则可以表明所有可变灭火分压子组件均同时发生启动，无可变灭火分压子组件未发生启动。

通过本发明的技术方案，根据可变灭火分压子组件的反馈线任意闭合状态，可以得出不同的电压值，并送至处理器，处理器采集到不同电压值，并将采集到的电压值与处理器内部构建的电压数据集进行比较，即可以得出哪一路灭火装置或者哪几路的灭火装置的反馈信号处于闭合状态，进而判断出具体哪一路灭火装置已经发生启动。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种储能电池模组灭火组件状态监测系统，其特征在于，所述监测系统包括微型处理器、滤波组件以及灭火分压组件，所述灭火分压组件包括准灭火分压组件和可变灭火分压组件，所述可变灭火分压组件包括N个可变灭火分压子组件，所述微型处理器通过其外设ADC接口采集来自灭火分压组件且经所述滤波组件滤波后的电压，并将该电压与其预先存储的电压数据集进行匹配分析，以用于监测N个可变灭火分压子组件中一个或者多个的工作状态，其中，所述工作状态包括启动状态和未启动状态。

2.根据权利要求1所述的储能电池模组灭火组件状态监测系统，其特征在于，所述滤波组件为一电容组件。

3.根据权利要求2所述的储能电池模组灭火组件状态监测系统，其特征在于，所述准灭火分压组件包括准灭火分压电阻R₀和准灭火子组件R₀₀，所述准灭火子组件R₀₀的第一端与电容组件的第一端、准灭火分压电阻R₀的第一端以及所述可变灭火分压组件的第一端连接，所述准灭火子组件R₀₀的第二端与所述电容组件的第二端、所述可变灭火分压组件的第二端连接并接地，所述准灭火分压电阻R₀的第二端连接电池包供电电压U₀。

4.根据权利要求3所述的储能电池模组灭火组件状态监测系统，其特征在于，所述可变灭火分压组件还包括N个可变灭火分压电阻其中，N个可变灭火分压电阻为R₁、R₂、……、R_N，N个可变灭火分压子组件包括R₁₁、R₂₂、……、R_NN，每一个可变灭火分压子组件都被配置为串联一个反馈线，即S₁₁、S₂₂、……、S_NN，以根据该反馈线确定当前可变灭火分压子组件的状态，其中，所述R₁的第一端作为所述可变灭火分压组件的第一端，所述R₁、R₂、……、R_N的第二端分别与所述S₁₁、S₂₂、……、S_NN的第一端连接，R₂、……、R_N的第一端分别与S₁₁、S₂₂、……、S_N-1N-1的第一端连接，所述R₁₁、R₂₂、……、R_NN的第二端分别与S₁₁、S₂₂、……、S_NN的第一端连接，S₁₁、S₂₂、……、S_NN的第二端作为所述可变灭火分压组件的第二端连接至所述R₀₀的第二端并接地。

5.根据权利要求4所述的储能电池模组灭火组件状态监测系统，其特征在于，所述微型处理器通过其外设ADC接口采集来自灭火分压组件且经所述滤波组件滤波后的电压，并将该电压与其预先存储的电压数据集进行匹配分析，以用于监测N个可变灭火分压子组件中一个或者多个的工作状态的过程包括，根据采集的电压与预先存储的电压数据集确定出所述反馈线S₁₁、S₂₂、……、S_NN中的连接状态以确定出所述N个可变灭火分压子组件R₁₁、R₂₂、……、R_NN中一个或者多个的工作状态，其中，所述连接状态包括短路状态和断路状态。

6.一种基于权利要求5所述的储能电池模组灭火组件状态监测系统的监测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

初始化所述灭火组件状态监测系统；

实时获取所述ADC接口采集的经所述滤波组件滤波后的灭火分压组件的电压值，所述微型处理器将所述电压值与预先存储的电压数据集进行匹配分析，以确定出所述N个可变灭火分压子组件中一个或者多个的工作状态，从而实现对所述灭火组件的状态监测。

7.根据权利要求6所述的监测方法，其特征在于，所述微型处理器将所述电压值与预先存储的电压数据集进行匹配分析，以确定出所述N个可变灭火分压子组件中一个或者多个的工作状态，从而实现对所述灭火组件的状态监测的步骤包括，若采集到的电压值与第一状态监测条件的电压值相同，则N个反馈线均处于断开状态，即N个可变灭火分压子组件均未发生启动，其中，所述第一状态监测条件为所述ADC采集的电压值与准灭火分压组件中准灭火子组件两端的电压相同，即：

；

上式中，为ADC采集的电压值，/>为电池包供电电压。

8.根据权利要求7所述的监测方法，其特征在于，所述微型处理器将所述电压值与预先存储的电压数据集进行匹配分析，以确定出所述N个可变灭火分压子组件中一个或者多个的工作状态，从而实现对所述灭火组件的状态监测的步骤还包括，若采集到的电压值与第二状态监测条件的电压值相同，则根据第二状态监测条件识别出N个可变灭火分压子组件发生启动状态的数量和类别，其中，所述第二状态监测条件满足下式：

；

上式中，若采集的电压值与N个可变灭火分压子组件串并联后的电压值相同，则N个可变灭火分压子组件均同时启动。