CN217955944U - 一种带消防系统的液冷储能设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带消防系统的液冷储能设备，包括：电气仓，内部设有电气设备和电气消防装置，所述电气消防装置包括火灾检测器和灭火器，所述火灾检测器与所述灭火器电性连接；电池仓，内部设有电池簇和电池管理装置，所述电池簇浸没于冷却液中，所述电池管理装置和所述电池簇均与所述电气仓通讯连接，所述电池管理装置可用于检测所述电池簇的温度，所述电气设备可控制所述电池簇的通断电。分别在电气仓内和电池仓内设置消防装置，实现对电气仓和电池仓内部的消防监控、灭火等功能。本方案集监控、隔断、灭火等多种消防安全功能于一体，具有安全性能高的优点。

Description

一种带消防系统的液冷储能设备

技术领域

本申请涉及储能设备的技术领域，尤其涉及一种带消防系统的液冷储能设备。

背景技术

储能安全问题的难点在于，热失控难以控制，且容易引起多米诺骨牌效应。据研究表明：锂电池(三元、磷酸铁锂)热失控由电滥用、热滥用和机械滥用引起。电滥用包括过冲、过放、强制放电、高放电倍率；热滥用包括外部加热、过热；机械滥用包括穿透、碰撞、抛下、震动、浸没，外部滥用是导致电池热失控的直接原因。

单个锂电池着火后，在热滥用的作用下电池模组内部相邻电池也相继发生热失控，整个电池模组和电池簇会被点燃，最终导致储能电站出现火灾甚至爆炸。

热失控预警是储能电站安全的前置防线。锂离子电池材料易燃易爆，在各种滥用下容易发生热失控，因此电池本体的材料安全性是储能电站安全的第一道防线，第二道防线是过程安全，监控锂电池运行过程中的安全状态，发生异常时进行预警，最后一道防线是消防安全，发生火灾后阻隔其蔓延，灭火并防止复燃。

因此，需提供一种集监控、隔断、灭火等多种消防安全功能于一体的储能设备。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于：提供一种带消防系统的液冷储能设备，其能够解决现有技术中存在的上述问题。

为达上述目的，本申请采用以下技术方案：

一种带消防系统的液冷储能设备，包括：

电气仓，内部设有电气设备和电气消防装置，所述电气消防装置包括火灾检测器和灭火器，所述火灾检测器与所述灭火器电性连接；

电池仓，内部设有电池簇和电池管理装置，所述电池簇浸没于冷却液中，所述电池管理装置和所述电池簇均与所述电气仓通讯连接，所述电池管理装置可用于检测所述电池簇的温度，所述电气设备可控制所述电池簇的通断电。

可选的，所述电池管理装置包括BMU单元，所述电气设备包括BCU单元和BMS单元，所述电池簇中每一个电池单体连接一个所述BMU单元，所有所述BMU单元同时与所述BCU单元连接，所述BCU单元和所述BMS单元连接。

可选的，所述BMU单元包括温度传感器，所述电池簇中每一所述电池单体对应设置一个所述温度传感器，从而实现所述BMU单元向所述BCU单元传输电池的温度数据。

可选的，所述BMU单元和所述BCU单元通过CAN连接。

可选的，所述电池仓连接有呼吸阀，通过所述呼吸阀平衡所述电池仓内的压力。

可选的，所述呼吸阀的排气口连接有气液分离器，所述气液分离器的排气口连接有排风机。

可选的，所述电池仓还连接有排气机构，通过所述排气机构可向所述电池仓内注入惰性气体。

可选的，所述电池仓内设置有压力传感器和可燃气体传感器。

可选的，所述火灾检测器包括烟雾传感器和温度传感器。

可选的，所述灭火器为气体灭火器。

本申请的有益效果为：本实用新型提供一种带消防系统的液冷储能设备，分别在电气仓内和电池仓内设置消防装置，实现对电气仓和电池仓内部的消防监控、灭火等功能。具体的，在电池仓中，电池簇完全浸没于冷却液中，从火灾源头上隔绝电池与空气接触，阻断燃烧的条件；通过电池管理装置可检测电池簇的温度，发现温度异常时可直接切断电池簇的电源以避免情况恶化，有效的避免火灾发生；在电气仓中，当火灾检测器检测到火情时，可自动启动灭火器，快速扑灭电气仓内的火。故，本方案集监控、隔断、灭火等多种消防安全功能于一体，具有安全性能高的优点。

附图说明

下面根据附图和实施例对本申请作进一步详细说明。

图1为本申请实施例所述带消防系统的液冷储能设备的系统拓扑图；

图2为本申请实施例所述电气仓的结构示意图；

图3为本申请实施例所述电池仓的结构示意图；

图4为本申请所述电池簇的管理控制原理的架构图。

图中：

100、电气仓；11、电气设备；12、电气消防装置；121、火灾检测器；122、灭火器；200、电池仓；21、呼吸阀；22、气液分离器；23、排风机；24、排气机构；25、压力传感器；26、可燃气体传感器。

具体实施方式

为使本申请解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本申请实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”、“固定”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；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1-4所示，本实施例提供一种带消防系统的液冷储能设备，包括通讯连接的电气仓100和电池仓200。电池仓200用于存储电能，通过电气仓100可对电池仓200进行诸如充放电等工作的管理。其中，电气仓100和电池仓200通讯连接的连接方式为现有技术，其不在本申请的发明内容当中，故本文不对其展开描述。

电气仓100内部设有电气设备11和电气消防装置12，所述电气消防装置12包括火灾检测器121和灭火器122，所述火灾检测器121与所述灭火器122电性连接；其中，电气设备11包括消防系统电柜、储能变流器、汇流柜、配电柜、电池管理系统控制柜、液冷系统控制柜，通过各电气设备11的协同作业维持整个储能设备的正常工作，需要说明的是，各类电气设备11的配备以及实现功能均为现有技术，不在本申请的发明范围内，本领域技术人员可根据需求结合应用，本申请不对其赘述。

在电气仓100中，电气消防装置还包括电气消防控制板，电气消防控制板用于接收火灾检测器121的监测信息以及向灭火器122发送控制指令，当电气消防控制板接收到火灾检测器121获取的火情信息时，向灭火器122发送启动灭火指令，灭火器122执行灭火动作，从而实现自动监测和自动灭火的功能。

电池仓200内部设有电池簇和电池管理装置，所述电池簇浸没于冷却液中，所述电池管理装置和所述电池簇均与所述电气仓100通讯连接，所述电池管理装置可用于检测所述电池簇的温度，所述电气设备11可控制所述电池簇的通断电。

在电池仓200中，电池簇完全浸没于冷却液中，利用冷却液从火灾源头上隔绝电池与空气接触，阻断燃烧的条件；电池管理装置用于管理电池簇的工作，监测电池簇的温度、电流、电压等状态信息，当电池管理装置检测到电池簇温度异常时，表明电池簇中可能存在热失控的故障，为避免事态严重化，电气仓中的电气设备11立刻自动断开电池簇的通电，有效的避免火灾发生。

综上，本实施例的带消防系统的液冷储能设备中，分别在电气仓100内和电池仓200内设置消防装置，实现对电气仓100和电池仓200内部的消防监控、灭火等功能。具体的，在电池仓200中，电池簇完全浸没于冷却液中，从火灾源头上隔绝电池与空气接触，阻断燃烧的条件；通过电池管理装置可检测电池簇的温度，发现温度异常时可直接切断电池簇的电源以避免情况恶化，有效的避免火灾发生；在电气仓100中，当火灾检测器121检测到火情时，可自动启动灭火器122，快速扑灭电气仓100内的火。故，本方案集监控、隔断、灭火等多种消防安全功能于一体，具有安全性能高的优点。

参照图4，所述电池管理装置包括BMU单元(即电池单体控制单元)，所述电气设备11包括BCU单元(即电池组控制单元)和BMS单元(即电池管理单元)，其中，BCU单元和BMS单元即为前述的电池管理系统控制柜；所述电池簇中每一个电池单体连接一个所述BMU单元，所有所述BMU单元同时与所述BCU单元连接，所述BCU单元和所述BMS单元连接。

其中，BMU单元对应到每一个电池单体，用于对电池进行单体电压、温度的采集，并将采集的信息发送给BCU单元；BCU单元接收BMU单元发送的信息并将采集的电池信息上传至BMS单元，同时可对电池簇接触器控制，以切换电池簇的通断电状态；BMS单元对BCU单元上传的电池信息进行处理，当BMS单元判断电池簇温度过高或升温过快时，发送控制信号给BCU单元采取电池簇接触器断电措施，切断电池簇直流电源避免火灾发生。

为实现对电池簇温度信息的采集，所述BMU单元包括温度传感器，所述电池簇中每一所述电池单体对应设置一个所述温度传感器，从而实现所述BMU单元向所述BCU单元传输电池的温度数据。

通过在每一电池单体上对应设置一个温度传感器，可实现对每一电池单体的温度的精准监控，确保消防控制相应的快速性。

作为本实施优选的实施方式，所述BMU单元和所述BCU单元通过CAN连接。CAN是ISO国际标准化的串行通信协议，具有技术成熟、传输稳定等优点，可确保BMU单元和BCU单元之间的可靠通讯。

参照图3，所述电池仓200连接有呼吸阀21，通过所述呼吸阀21平衡所述电池仓200内的压力。

电池仓200内填充有冷却液，随着温度的变化，冷却液的容积会变化，进而导致电池仓200内的压力产生变化。为确保内部恒压，本方案设置了呼吸阀21可满足电池仓200内部与外界进行气流交换的需求，即，当电池仓200内部压力底时，外界空气通过呼吸阀21进入电池仓200内，当电池仓200内部压力高时，内部气体通过呼吸阀21排出电池仓200。

进一步的，所述呼吸阀21的排气口连接有气液分离器22，所述气液分离器22的排气口连接有排风机23。

当电池仓200内部气体经呼吸阀21排出时，排出的气体中会夹杂有冷却液，直接将该气体排放至空气中会造成空气污染，同时还会导致电池仓200内部冷却液减少。故本方案在呼吸阀21的排气口连接了气液分离器22，如此可将排出的气体中的冷却液分离后重回收，解决空气污染和资源浪费的问题。当电池簇工作过程中发生热失控时，会产生大量可燃气体，需加快电池仓200的排气，故，本方案在气液分离器22的排气端还设置了排风机23，当检测到电池仓200内部压力过大时，可以启动排风机23加速排气。

此外，当电池簇工作过程中发生热失控时，可燃气体聚集于电池仓200中会导致电池仓200内存在严重的安全隐患，需尽快将电池仓200内的可燃气体排出。

故，本方案的所述电池仓200还连接有排气机构24，通过所述排气机构24可向所述电池仓200内注入惰性气体。

具体的，排气机构24包括惰性气体瓶和与之连接的气管，气管连接至电池仓200的底部，打开排气机构24时，惰性气体瓶向电池仓200中输入惰性气体，惰性气体自下而上移动并将电池仓200内顶部聚集的可燃气体挤出，快速降低电池仓200内可燃气体的浓度。

为满足自动检测控制的功能，所述电池仓200内设置有压力传感器25和可燃气体传感器26。其中，压力传感器25和可燃气体传感器26分别可用于监测电池仓200内的压力和可燃气体含量。

具体的，在电池仓200中还设置有电池消防控制板，电池消防控制板用由于接收监测信号和发送控制指令，压力传感器25、可燃气体传感器26、排风机23以及排气机构24均与电池消防控制板连接，当压力传感器25和可燃气体传感器26检测到电池仓200内部压力过高以及存在可燃气体时，电池消防控制板发出控制指令，同时打开排风机23以及排气机构24，加快电池仓200内部可燃气体的排出，避免内部爆炸。

作为本实施例可选的实施方式，所述火灾检测器121包括烟雾传感器和温度传感器。当检测到烟雾以及温度异常时，表明电气仓100内发生火情，需启动灭火器122灭火。优选的，火灾检测器121为烟感和温感复合的传感器。

作为本实施例可选的实施方式，所述灭火器122为气体灭火器。如，灭火器122为全氟己酮灭火器，采用气体灭火器可避免电气淋水报废。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述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实用新型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一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本申请的技术原理。这些描述只是为了解释本申请的原理，而不能以任何方式解释为对本申请保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本申请的其它具体实施方式，这些方式都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带消防系统的液冷储能设备，其特征在于，包括：

电气仓(100)，内部设有电气设备(11)和电气消防装置(12)，所述电气消防装置(12)包括火灾检测器(121)和灭火器(122)，所述火灾检测器(121)与所述灭火器(122)电性连接；

电池仓(200)，内部设有电池簇和电池管理装置，所述电池簇浸没于冷却液中，所述电池管理装置和所述电池簇均与所述电气仓(100)通讯连接，所述电池管理装置可用于检测所述电池簇的温度，所述电气设备(11)可控制所述电池簇的通断电。

2.根据权利要求1所述的带消防系统的液冷储能设备，其特征在于，所述电池管理装置包括BMU单元，所述电气设备(11)包括BCU单元和BMS单元，所述电池簇中每一个电池单体连接一个所述BMU单元，所有所述BMU单元同时与所述BCU单元连接，所述BCU单元和所述BMS单元连接。

3.根据权利要求2所述的带消防系统的液冷储能设备，其特征在于，所述BMU单元包括温度传感器，所述电池簇中每一所述电池单体对应设置一个所述温度传感器，从而实现所述BMU单元向所述BCU单元传输电池的温度数据。

4.根据权利要求3所述的带消防系统的液冷储能设备，其特征在于，所述BMU单元和所述BCU单元通过CAN连接。

5.根据权利要求1所述的带消防系统的液冷储能设备，其特征在于，所述电池仓(200)连接有呼吸阀(21)，通过所述呼吸阀(21)平衡所述电池仓(200)内的压力。

6.根据权利要求5所述的带消防系统的液冷储能设备，其特征在于，所述呼吸阀(21)的排气口连接有气液分离器(22)，所述气液分离器(22)的排气口连接有排风机(23)。

7.根据权利要求6所述的带消防系统的液冷储能设备，其特征在于，所述电池仓(200)还连接有排气机构(24)，通过所述排气机构(24)可向所述电池仓(200)内注入惰性气体。

8.根据权利要求7所述的带消防系统的液冷储能设备，其特征在于，所述电池仓(200)内设置有压力传感器(25)和可燃气体传感器(26)。

9.根据权利要求1所述的带消防系统的液冷储能设备，其特征在于，所述火灾检测器(121)包括烟雾传感器和温度传感器。

10.根据权利要求1所述的带消防系统的液冷储能设备，其特征在于，所述灭火器(122)为气体灭火器(122)。

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