CN214550808U - 一种锂离子电池储能舱室热失控早期预警及自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种锂离子电池储能舱室热失控早期预警及自动控制系统，包括灭火装置、特征数据采集装置、数据处理控制装置；所述数据处理控制装置与特征数据采集装置连接，数据处理控制装置与灭火装置连接。本实用新型针对锂离子电池热失控的特征，将专用的锂离子电池热失控特征数据采集装置分布式安装在锂离子电池组附近，能够发现锂离子电池早期热失控的特征，能够提前预警锂离子电池储能舱室热失控的发生，便于及时采取防范措施，一旦发现有火情及时联动启动灭火装置进行火情控制，灭火装置直接将灭火剂释放在发生火情的电芯附近，将热失控引起的风险降到最低，最大限度的防范锂离子电池储能舱室严重安全事故的发生。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂离子电池储能技术领域，尤其是一种锂离子电池储能舱室热失控早期预警及自动控制系统。
背景技术
在大规模的化学储能生产应用中，锂离子储能电池目前还不能做到完全安全，随着锂离子电池储能电站实际应用的快速发展，大量的锂离子电池被配置在储能电站中，发生火情事故的概率也越来越高，几乎所有的锂离子电池储能系统的火情事故都与锂电池的热失控相关。锂离子电池储能舱室火灾安全的关键要素是早期发现电池的热失控，采取相应措施抑制电池系统的热失控扩展。热失控是指单体蓄电池放热连锁反应引起电池自温升速率急剧变化的过热、起火、爆炸现象；而热失控扩展是指蓄电池包或系统内部的单体蓄电池或单体蓄电池单元热失控,并触发该蓄电池系统中相邻或其他部位蓄电池的热失控的现象。现在的储能电站系统一般都是集装箱式的无人值守电站，行业内目前应用传统的火情报警和灭火产品对锂离子储能电站进行火情安全防护，这种方式发现电池热失控不够及时，往往是在电池热失控扩散之后才能够发现火情，采用扑灭传统火灾的方式启动灭火装置进行被动灭火，错过了早期控制火情的时机，灭火效果差。
实用新型内容
为了克服传统火情报警和自动灭火系统的不足，本实用新型提供了一种锂离子电池储能舱室热失控早期预警及自动控制系统。
技术方案：
一种锂离子电池储能舱室热失控早期预警及自动控制系统，包括灭火装置、特征数据采集装置、数据处理控制装置；所述数据处理控制装置与特征数据采集装置连接，数据处理控制装置与灭火装置连接。
优选的，所述特征数据采集装置的数量为多个，分布式安装在电池储存舱室内部储能单元附近；所述特征数据采集装置与数据处理控制装置挂载于同一通信总线上，通信总线与数据处理控制装置的数据采集单元相连接。
优选的，所述灭火装置包括灭火剂总释放控制装置、灭火剂储罐、灭火剂释放管路和带自启动装置的灭火剂释放端口；灭火剂储罐通过灭火剂释放管路和带自启动装置的灭火剂释放端口连接；总释放控制装置设置在灭火剂储罐的出口端，总释放控制装置连接数据处理控制装置，接收其发出的电信号启动；带自启动装置的灭火剂释放端口为多个，分布式设置在灭火剂释放管路上，且与电池储存舱室内部储能单元对应；带自启动装置的灭火剂释放端口为由自启动装置和电信号控制装置组成闭阀来控制灭火剂释放的端口。
优选的，所述数据处理控制装置包括控制单元、以及与控制单元连接的灭火装置启动单元、数据采集单元、通信单元、报警单元、备用电源、外接电源线，上述各单元安装在金属控制箱内，金属控制箱盖板上还安装有控制按钮和信息显示屏，数据采集单元通过数据总线与特征数据采集装置相连接，灭火装置启动单元通过控制线路与灭火装置的灭火剂总释放控制装置和灭火剂释放端口分别连接，外接电源线连接外部电源，给整个系统供电。
优选的，所述数据处理控制装置和一个特征数据采集装置为一个整体，安装在电池储存舱室内部。
优选的，还包括手动灭火启动开关、声光报警器、灭火装置启动指示灯；所述手动灭火启动开关与数据处理控制装置的报警单元连接并发送控制信号至数据处理控制装置；所述声光报警器、灭火装置启动指示灯与数据处理控制装置的报警单元连接并接收数据处理控制装置的控制信号。
优选的，数据处理控制装置可通过通信单元和通信线路与无线传输模块相连接。
优选的，所述通信总线为RS485总线或者CAN总线。
本实用新型的有益效果
本实用新型针对锂离子电池热失控的特征，专门设计制造应用于储能舱室内部相对密闭空间的早期火情预警及自动灭火系统，该系统针对锂离子电池热失控引发火灾的特点，系统化的设计预警和灭火功能结构，将专用的锂离子电池热失控特征数据采集装置分布式安装在锂离子电池组附近，能够发现锂离子电池早期热失控的特征，能够提前预警锂离子电池储能舱室热失控的发生，便于及时采取防范措施，一旦发现有火情则及时联动启动灭火装置进行近距离的火情控制，灭火装置直接将灭火剂释放在发生火情的电芯附近，将热失控引起的风险降到最低，最大限度的防范锂离子电池储能舱室严重安全事故的发生。而目前的储能电站报警和自动灭火装置沿用传统的建筑用火灾报警和灭火装置，部分采用电气设备火情报警和自动灭火装置，没有根据锂离子电池热失控的特点设计制造早期预警及自动控制系统。
附图说明
图1是本实用新型系统的整体结构框图。
图2是数据处理控制装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的保护范围不限于此：
锂离子电池储能舱室热失控早期预警及自动控制系统，见图1，包括灭火装置3、特征数据采集装置2、数据处理控制装置1；所述数据处理控制装置1与特征数据采集装置2连接，数据处理控制装置1与灭火装置3连接。
所述特征数据采集装置2的数量为多个，分布式安装在电池储存舱室内部储能单元附近；所述特征数据采集装置2与数据处理控制装置1挂载于同一通信总线4上。所述通信总线4为RS485总线或者CAN总线。
所述数据处理控制装置1是一个金属箱，内部安置有控制单元21、灭火装置启动单元 22、数据采集单元23、通信单元24、报警单元25、备用电源28、外接电源线29，上述各单元安装在金属控制箱内，金属控制箱盖板上还安装有指示灯和控制按钮26和信息显示屏 27，指示灯为电源指示灯、运行指示灯，按钮为运行/复位按钮、电源按钮，显示屏显示系统状态和报警信息。数据采集单元23通过数据总线4与特征数据采集装置2相连接，灭火装置启动单元22通过控制线路与灭火装置3的灭火剂总释放控制装置31和灭火剂释放端口 34分别连接。外接电源线(29)连接外部电源，给整个系统供电。
所述灭火装置3包括灭火剂总释放控制装置31、灭火剂储罐32、灭火剂释放管路33和带自启动装置的灭火剂释放端口34；灭火剂总释放控制装置31通过信号线与数据处理控制装置1相连接；灭火剂储罐32通过灭火剂释放管路33和带自启动装置的灭火剂释放端口34连接；总释放控制装置31设置在灭火剂储罐32的出口端，总释放控制装置31连接数据处理控制装置1，接收其发出的电信号启动；带自启动装置的灭火剂释放端口34为多个，分布式设置在灭火剂释放管路33上，且与电池储存舱室内部储能单元对应；带自启动装置的灭火剂释放端口34为由自启动装置和电信号控制装置组成闭阀来控制灭火剂释放的端口，电信号控制装置通过信号线与数据处理控制装置1相连接。
所述数据处理控制装置1和一个特征数据采集装置2可以为一个整体，安装在电池储存舱室内部，并通过信号线与灭火装置3连接；所述数据处理控制装置1和一个特征数据采集装置2也可以独立设置，分别安装。
作为被系统一个实施例，在系统开始加电工作时，灭火剂总释放控制装置31处于开通状态，由带自启动装置的灭火剂释放端口34控制灭火剂的释放，带自启动装置的灭火剂释放端口34通过灭火剂喷口释放控制线9与数据处理控制装置1的灭火装置启动单元22相连接。
本系统还包括手动灭火启动开关5、声光报警器6、灭火装置启动指示灯7；所述手动灭火启动开关5与数据处理控制装置1连接并发送控制信号至数据处理控制装置1；所述声光报警器6、灭火装置启动指示灯7与数据处理控制装置1连接并接收数据处理控制装置1的控制信号。
该装置的工作原理：
特征数据采集装置2采集气体、温度、烟雾、火焰等特征，并将采集到的数据通过通信总线4与数据处理控制装置1进行数据交互；
当系统开始工作时，数据处理控制装置1输出控制信号至灭火装置3的灭火剂总释放控制装置31，灭火剂通过管路加压到相应灭火剂释放端口34，当环境发生火情的时候灭火剂释放端口34通过四种机制都可以触发释放灭火剂灭火：1火情引起自启动装置被动触发释放灭火剂灭火，可以将感温玻璃珠释放阀或易熔合金释放阀安装在灭火剂释放端口34实现这种方式；2数据处理控制装置1内的灭火装置启动单元22，判断发生了火灾，自动通过灭火剂喷口释放控制线9向灭火剂释放端口34上的电信号控制装置发出启动信号，主动释放灭火剂灭火；3操作人员按下手动灭火启动开关5，通过数据处理控制装置1和灭火剂释放信号线9向灭火剂释放端口34上的电信号控制装置发出启动信号，手动强制释放灭火剂灭火；4可通过通信线路8和无线传输模块10向第三方系统发送火情预警信息，也能够接收第三方系统的操控信息启动灭火装置。
在实际安装环境中，本系统可以灵活配置，与其它控制系统集成，完成火情预警和控制功能。例如，数据处理控制装置也可以直接与远程电站调度控制系统的通信总线相连接，向储能电站管理信息系统传送火情预警信息。数据处理控制装置还可以直接通过线束，连接到专用的控制台声光报警装置上，在电池热失控发生时，直接向操控人员进行报警，操控人员可以通过声光报警装置手动取消报警或手动启动灭火装置进行灭火。
本领域普通技术人员可以理解，上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过电路设定来指令相关的硬件来完成的，该系统硬件控制部分可以通过现有的电子芯片和器件设计完成，为现有技术。本实用新型的核心实用新型点在于系统的整体结构布局，局部控制方法可通过现有技术编程完成；局部的模块连接可通过现有技术实现。
具体在本申请中，通过本实用新型的结构拓扑设计，实现了锂离子电池储能舱室火情预警的四种灭火机制：1带自启动装置的灭火剂释放端口34的自启动，实现触发灭火；2特征数据采集装置2和数据处理控制装置1的配合，实现监测环境的特征数据，满足条件时主动发送电信号灭火；3操作人员按下手动灭火启动开关5，实现手动强制灭火；4通信线路8、无线传输模块10接受远程操控，释放灭火剂灭火。从多种方面多重保障，及时发现锂离子电池储能舱室发生的热失控并进行处理，确保锂离子电池储能舱室的安全。而数据处理控制装置1中控制单元21进行的数据采集、数据比对、控制信号的产生均为可通过现有技术编程完成，并非本申请的创新设计。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神做举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (8)
1.一种锂离子电池储能舱室热失控早期预警及自动控制系统，其特征在于：包括灭火装置(3)、特征数据采集装置(2)、数据处理控制装置(1)；所述数据处理控制装置(1)与特征数据采集装置(2)连接，数据处理控制装置(1)与灭火装置(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池储能舱室热失控早期预警及自动控制系统，其特征在于：所述特征数据采集装置(2)的数量为多个，分布式安装在电池储存舱室内部储能单元附近；所述特征数据采集装置(2)与数据处理控制装置(1)挂载于同一通信总线(4)上，通信总线与数据处理控制装置(1)的数据采集单元(23)相连接。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池储能舱室热失控早期预警及自动控制系统，其特征在于：所述灭火装置(3)包括灭火剂总释放控制装置(31)、灭火剂储罐(32)、灭火剂释放管路(33)和带自启动装置的灭火剂释放端口(34)；灭火剂储罐(32)通过灭火剂释放管路(33)和带自启动装置的灭火剂释放端口(34)连接；总释放控制装置(31)设置在灭火剂储罐(32)的出口端，总释放控制装置(31)连接数据处理控制装置(1)，接收其发出的电信号启动；带自启动装置的灭火剂释放端口(34)为多个，分布式设置在灭火剂释放管路(33)上，且与电池储存舱室内部储能单元对应；带自启动装置的灭火剂释放端口(34)为由自启动装置和电信号控制装置组成闭阀来控制灭火剂释放的端口。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池储能舱室热失控早期预警及自动控制系统，其特征在于：所述数据处理控制装置(1)包括控制单元(21)、以及与控制单元(21)连接的灭火装置启动单元(22)、数据采集单元(23)、通信单元(24)、报警单元(25)、备用电源(28)、外接电源线(29)，控制单元(21)、以及与控制单元(21)连接的灭火装置启动单元(22)、数据采集单元(23)、通信单元(24)、报警单元(25)、备用电源(28)、外接电源线(29)安装在金属控制箱内，金属控制箱盖板上还安装有控制按钮(26)和信息显示屏(27)，数据采集单元(23)通过通信总线(4)与特征数据采集装置(2)相连接，灭火装置启动单元(22)通过控制线路与灭火装置(3)的灭火剂总释放控制装置(31)和灭火剂释放端口(34)分别连接，外接电源线(29)连接外部电源，给整个系统供电。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池储能舱室热失控早期预警及自动控制系统，其特征在于：所述数据处理控制装置(1)和一个特征数据采集装置(2)为一个整体，安装在电池储存舱室内部。
6.根据权利要求4所述的一种锂离子电池储能舱室热失控早期预警及自动控制系统，其特征在于：还包括手动灭火启动开关(5)、声光报警器(6)、灭火装置启动指示灯(7)；所述手动灭火启动开关(5)与数据处理控制装置(1)的报警单元(25)连接并发送控制信号至数据处理控制装置(1)；所述声光报警器(6)、灭火装置启动指示灯(7)与数据处理控制装置(1)的报警单元(25)连接并接收数据处理控制装置(1)的控制信号。
7.根据权利要求4所述的一种锂离子电池储能舱室热失控早期预警及自动控制系统，其特征在于数据处理控制装置(1)可通过通信单元(24)和通信线路(8)与无线传输模块(10)相连接。
8.根据权利要求2所述的一种锂离子电池储能舱室热失控早期预警及自动控制系统，其特征在于：所述通信总线(4)为RS485总线或者CAN总线。
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Cited By (1)
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