CN117854216A - 锂电池模组用火灾探测装置、储能电站pack级火灾预警及消防系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种锂电池模组用火灾探测装置、储能电站PACK级火灾预警及消防系统和方法，锂电池模组用火灾探测装置包括壳体、电路板、指示结构和航插结构，所述壳体包括面板和后壳，所述后壳设有多个通孔，所述面板与电池PACK面板相连接，所述电路板上设置一氧化碳传感器、温度传感器和烟雾传感器，所述电路板放置在所述后壳内。本发明提供的锂电池模组用火灾探测装置具备低成本、高可靠、易于运维的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电池火灾探测技术领域，尤其涉及锂电池模组用火灾探测装置、储能电站PACK级火灾预警及消防系统和方法。
背景技术
锂电池储能凭借其能量密度大、能量转换效率高、循环寿命长等诸多优点迅速发展，但是频繁发生的安全事故不容忽视，电池储能系统的安全性目前已成为储能行业的痛点问题。目前，商用探测器探测参数多，易误报、成本高，而且体积大，电池包内安装、运维困难。因此，亟需发展一种低成本、高可靠、易于运维的锂电池模组用火灾探测装置，筑牢储能电站安全底线。
发明内容
本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：现有探测器容易误报、运维困难。本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的实施例提出一种锂电池模组用火灾探测装置，该锂电池模组用火灾探测装置具有低成本、高可靠、易于运维的优点。
根据本发明实施例的锂电池模组用火灾探测装置，锂电池模组用火灾探测装置包括壳体、电路板、指示结构和航插结构，所述壳体包括面板和后壳，所述后壳设有多个通孔，所述面板与电池PACK面板相连接，所述电路板上设置一氧化碳传感器、温度传感器和烟雾传感器，所述电路板放置在所述后壳内。
根据本发明实施例的锂电池模组用火灾探测装置具有低成本、高可靠、易于运维的优点。本申请精简探测参数的同时保证探测效果，降低设备成本，可直观显示电池模组状态，容易运维。
根据本发明实施例的储能电站PACK级火灾预警及消防系统，储能电站PACK级火灾预警及消防系统包括探测器、电池管理系统和消防灭火装置，所述探测器采用锂电池模组用火灾探测装置，所述探测器可拆卸地布置在电池PACK面板上，所述电池PACK布置在电池架上，每个电池PACK对应布置一个消防喷头和区域控制阀，所述消防喷头与主管相连通，所述电池管理装置与所述探测器电连接，所述消防灭火装置位于所述电池架的旁侧并与所述主管相连通。
根据本发明实施例的锂电池模组用火灾预警及消防方法，锂电池模组用火灾预警及消防方法包括以下步骤：
设置一氧化碳浓度的预警阈值、第一报警阈值，温度的第二报警阈值，烟雾的第三报警阈值，探测器检测到一氧化碳浓度大于等于预警阈值，发出一级预警信号；
探测器检测到一氧化碳浓度大于等于报警阈值，温度大于等于第二报警阈值，发出二级警报信号；
探测器检测到一氧化碳浓度大于等于报警阈值，烟雾大于等于第三报警阈值，发出二级警报信号；
探测器检测到温度大于等于第二报警阈值，烟雾大于等于第三报警阈值，发出二级警报信号；
探测器检测到一氧化碳浓度大于等于报警阈值，温度大于等于第二报警阈值，烟雾大于等于第三报警阈值，发出三级警报信号。
在一些实施例中，发出一级预警信号后，开启一级预警措施，向电池PACK关联的预设终端设备发送一级预警提示信息。
在一些实施例中，一级预警措施还包括打开探测器的面板上的一级预警标识对应的预设位置的指示灯。
在一些实施例中，当一氧化碳气体浓度大于第一报警阈值，温度或烟雾浓度大于其对应的第二报警阈值或第三报警阈值时，发出二级警报并开启二级警报措施。
在一些实施例中，二级预警措施包括向探测器发送包含二级预警标识的预警指示，探测器在接收到该预警指示后，开启面板上的二级预警标识对应的预设位置的指示灯。
在一些实施例中，二级预警措施还包括向消防系统发送二级预警指示信息，启动消防灭火装置进行灭火降温。
在一些实施例中，当一氧化碳气体浓度大于第一报警阈值，温度大于第二报警阈值，烟雾浓度大于第三报警阈值时，发出三级警报并开启三级警报措施。
在一些实施例中，三级警报措施包括向电池管理系统和消防灭火装置发送三级警报信息，切断对应电池PACK整簇电源，启动消防灭火装置进行灭火降温，开启电池PACK区域控制阀，启动消防喷头投放灭火药剂。
附图说明
图1是根据本发明实施例中锂电池模组用火灾探测装置的结构示意图。
图2是根据本发明实施例中储能电站PACK级火灾预警及消防系统的结构示意图。
附图标记：1、密封垫；2、面板；3、航插结构；4、后壳；5、指示灯；6、电池架；7、电池PACK；8、消防喷头；9、区域控制阀；10、主管；11、消防灭火装置。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明实施例的锂电池模组用火灾探测装置，锂电池模组用火灾探测装置包括壳体、电路板、指示结构和航插结构3，壳体包括面板2和后壳4，后壳4设有多个通孔，面板2与电池PACK面板相连接，面板2与电池PACK面板通过螺钉固定，通过密封垫1密封。电路板上设置一氧化碳传感器、温度传感器和烟雾传感器，电路板放置在后壳4内。探测器内探测参数选择一氧化碳、温度和烟雾浓度三种探测参数能够保证探测准确性的同时降低探测成本。探测装置设计为插拔结构，探测装置的后壳4设置多个通孔便于探测电池PACK7内部的温度和气体等参数，指示结构通过指示灯5来与工作人员交互，便于可以直观观察到探测器的工作状态、报警信号。航插结构3便于探测器连接电源和通讯线路便于探测器向外发送探测结果。
根据本发明实施例的锂电池模组用火灾探测装置具有低成本、高可靠、易于运维的优点。
根据本发明实施例的储能电站PACK级火灾预警及消防系统，储能电站PACK级火灾预警及消防系统包括探测器、电池管理系统和消防灭火装置11，探测器采用锂电池模组用火灾探测装置，探测器可拆卸地布置在电池PACK面板上，电池PACK7布置在电池架6上，每个电池PACK7对应布置一个消防喷头8和区域控制阀9，消防喷头8与主管10相连通，电池管理装置与探测器电连接，消防灭火装置11位于电池架6的旁侧并与主管10相连通。探测器布置在电池PACK面板上，位置靠上布置避免被内部电池遮挡影响探测结果和喷洒灭火药剂。
根据本发明实施例的锂电池模组用火灾预警及消防方法，锂电池模组用火灾预警及消防方法包括以下步骤：
设置一氧化碳浓度的预警阈值、第一报警阈值，温度的第二报警阈值，烟雾的第三报警阈值，探测器检测到一氧化碳浓度大于等于预警阈值，发出一级预警信号；优选的，一氧化碳浓度预警阈值为300ppm，报警阈值为1500ppm，温度的第二报警阈值55℃。
探测器检测到一氧化碳浓度大于等于报警阈值，温度大于等于第二报警阈值，发出二级警报信号；
探测器检测到一氧化碳浓度大于等于报警阈值，烟雾大于等于第三报警阈值，发出二级警报信号；
探测器检测到温度大于等于第二报警阈值，烟雾大于等于第三报警阈值，发出二级警报信号；
探测器检测到一氧化碳浓度大于等于报警阈值，温度大于等于第二报警阈值，烟雾大于等于第三报警阈值，发出三级警报信号。
探测器对探测参数的探测结果形成三个级别的警报信号，根据警报信号的级别选择不同的安全措施对电池系统进行处理，保证安全性能的同时降低误报率，降低维护成本。锂电池热失控初期，电池内部热量聚集，电池温度缓慢上升，电池内部产生可燃气体。此时，电池内部产生的可燃气体会部分扩散到电池箱中，因此电池箱中可燃气体浓度变化明显，温度及烟雾浓度变化不明显。当电池内部压力增加到一定程度，电池安全阀打开，喷射出大量可燃气体、电解液以及烟雾，电池温度有所升高，进入热失控过程。此时，电池箱内可燃气体浓度、烟雾浓度急剧增加，热失控电池周围的温度有所升高。锂电池热失控后期，若可燃气体不及时排出电池箱，容易引发起火、爆炸。
一氧化碳浓度大于等于预警阈值，说明电池进入热失控初期。此时即可立即进行一级预警，以尽早提示运维人员电池发生热失控，为运维人员进行电池热失控处理争取更多的时间，以避免造成更大的安全事故。
之后电池包中可燃气体的气体浓度大于报警阈值，温度或烟雾浓度大于其对应的报警阈值的情况下，进行二级预警并执行二级预警对应的安全措施，其中，第一阈值小于第二阈值。在执行一级预警对应的安全措施后，电池内部仍可能在发生反应，进入热失控过程。此时，电池箱内的可燃气体浓度、烟雾浓度骤升，热失控电池周围的温度升高。考虑到热传递速度较慢，温度传感器的响应速度受与热失控电池的距离影响较大，而烟雾能够迅速蔓延到整个电池箱，烟雾传感器的响应速度受与热失控电池的距离影响相对较小。因此，当温度传感器与热失控的电池间的距离较远时，温度传感器的响应速度小于烟雾传感器的响应速度。烟雾传感器利用光学原理进行检测，信号传递具有一定的时间延缓，因此当探测器距离热失控电池的距离较近时，烟雾传感器的响应速度小于温度传感器的响应速度。
探测器探测的三项探测参数均超过报警阈值，执行进行三级预警并执行三级预警对应的安全措施。
在一些实施例中，发出一级预警信号后，开启一级预警措施，向电池PACK7关联的预设终端设备发送一级预警提示信息。
具体地，向预设终端设备发送一级预警提示信息以通知相关运维人员电池包内的电池发生热失控。之后，运维人员可以采取人工安全措施(比如，人工对电池包进行断电操作)，抑制电池热失控。
在一些实施例中，一级预警措施还包括打开探测器的面板2上的一级预警标识对应的预设位置的指示灯5。
具体地，探测器开启指示灯5，探测器的面板2安装固定在电池包的电池箱面板2上。从而直观的指示电池包内电池是否发生热失控。由于储能电站中部署的电池包数量较多，运维人员可以通过指示灯5直观确定各电池包中的电池是否发生热失控，进而提高工作效率。
在一些实施例中，当一氧化碳气体浓度大于第一报警阈值，温度或烟雾浓度大于其对应的第二报警阈值或第三报警阈值时，发出二级警报并开启二级警报措施。
具体地，温度或者烟雾浓度的探测结果超过报警阈值就满足发出二级警报的条件，可以确定电池进入热失控过程。及时采取措施能保护电池降低损失。
在一些实施例中，二级预警措施包括向探测器发送包含二级预警标识的预警指示，探测器在接收到该预警指示后，开启面板2上的二级预警标识对应的预设位置的指示灯5。
具体地探测器开启指示灯5，直观的指示电池包内电池发生热失控。运维人员可以通过指示灯5直观确定各电池包中的电池状态，进而提高工作效率
在一些实施例中，二级预警措施还包括向消防系统发送二级预警指示信息，启动消防灭火装置11进行灭火降温。
具体地，消防系统收到二级预警信息后开启对应的消防喷头8，喷头向电池喷洒灭火药剂，降低电池温度以保护电池。
在一些实施例中，当一氧化碳气体浓度大于第一报警阈值，温度大于第二报警阈值，烟雾浓度大于第三报警阈值时，发出三级警报并开启三级警报措施。
在一些实施例中，三级警报措施包括向电池管理系统和消防灭火装置11发送三级警报信息，切断对应电池PACK7整簇电源，启动消防灭火装置11进行灭火降温，开启电池PACK7区域控制阀9，启动消防喷头8投放灭火药剂。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种锂电池模组用火灾探测装置，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体包括面板和后壳，所述后壳设有多个通孔，所述面板与电池PACK面板相连接，
电路板，所述电路板上设置一氧化碳传感器、温度传感器和烟雾传感器，所述电路板放置在所述后壳内；
指示结构，所述指示结构包括两个指示灯，所述指示灯固定在所述面板上；
航插结构，所述航插结构连接电源和通讯线路。
2.储能电站PACK级火灾预警及消防系统，其特征在于，包括：
探测器，所述探测器采用权利要求1中的锂电池模组用火灾探测装置，所述探测器可拆卸地布置在电池PACK面板上，所述电池PACK布置在电池架上，每个电池PACK对应布置一个消防喷头和区域控制阀，所述消防喷头与主管相连通；
电池管理装置，所述电池管理装置与所述探测器电连接；
消防灭火装置，所述消防灭火装置位于所述电池架的旁侧并与所述主管相连通。
3.锂电池模组用火灾预警及消防方法，其特征在于，包括以下步骤：
设置一氧化碳浓度的预警阈值、第一报警阈值，温度的第二报警阈值，烟雾的第三报警阈值，探测器检测到一氧化碳浓度大于等于预警阈值，发出一级预警信号；
探测器检测到一氧化碳浓度大于等于报警阈值，温度大于等于第二报警阈值，发出二级警报信号；
探测器检测到一氧化碳浓度大于等于报警阈值，烟雾大于等于第三报警阈值，发出二级警报信号；
探测器检测到温度大于等于第二报警阈值，烟雾大于等于第三报警阈值，发出二级警报信号；
探测器检测到一氧化碳浓度大于等于报警阈值，温度大于等于第二报警阈值，烟雾大于等于第三报警阈值，发出三级警报信号。
4.根据权利要求3所述的锂电池模组用火灾预警及消防方法，其特征在于，发出一级预警信号后，开启一级预警措施，向电池PACK关联的预设终端设备发送一级预警提示信息。
5.根据权利要求4所述的锂电池模组用火灾预警及消防方法，其特征在于，一级预警措施还包括打开探测器的面板上的一级预警标识对应的预设位置的指示灯。
6.根据权利要求3所述的锂电池模组用火灾预警及消防方法，其特征在于，当一氧化碳气体浓度大于第一报警阈值，温度或烟雾浓度大于其对应的第二报警阈值或第三报警阈值时，发出二级警报并开启二级警报措施。
7.根据权利要求6所述的锂电池模组用火灾预警及消防方法，其特征在于，二级预警措施包括向探测器发送包含二级预警标识的预警指示，探测器在接收到该预警指示后，开启面板上的二级预警标识对应的预设位置的指示灯。
8.根据权利要求7所述的锂电池模组用火灾预警及消防方法，其特征在于，还包括向消防系统发送二级预警指示信息，启动消防灭火装置进行灭火降温。
9.根据权利要求3所述的锂电池模组用火灾预警及消防方法，其特征在于，当一氧化碳气体浓度大于第一报警阈值，温度大于第二报警阈值，烟雾浓度大于第三报警阈值时，发出三级警报并开启三级警报措施。
10.根据权利要求9所述的锂电池模组用火灾预警及消防方法，其特征在于，三级警报措施包括向电池管理系统和消防灭火装置发送三级警报信息，切断对应电池PACK整簇电源，启动消防灭火装置进行灭火降温，开启电池PACK区域控制阀，启动消防喷头投放灭火药剂。
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