CN220604823U - 一种具有双重消防功能的储能插箱 - Google Patents
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Abstract
一种具有双重消防功能的储能插箱，包括电池模组、箱体框架、液冷板、管路组件、供液系统和电池管理系统；电池模组安装于箱体框架内，液冷板位于箱体框架的底部，液冷板用于给电池模组散热；管路组件包括消防管道、消防喷嘴、封堵片和加热丝，消防管道的一端固定连接液冷板且与冷却液流道连通，消防管道的另一端连接消防喷嘴，消防喷嘴朝向电池模组的上方区域，封堵片堵住消防喷嘴，加热丝嵌入封堵片的内部，封堵片采用热缩材料制成，电池管理系统与加热丝电性连接。本实用新型发生热失控时加热丝通电，封堵片受热收缩，使消防喷嘴打开，释放冷却液，达到灭火的作用，在插箱内部控制火源，安全性高，属于储能插箱技术领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及储能插箱技术领域，具体涉及一种具有双重消防功能的储能插箱。
背景技术
近年来，随着储能行业的快速发展，为了满足高倍率的要求及安全性能要求，现在兆瓦级大型储能系统大多采用液冷系统进行热管理，并配备消防系统。而目前的消防系统大多是将灭火装置经过改装至电池簇架上，检测装置装在电池箱的外部，检测到火情时，热失控已经蔓延至电芯的外部，而由于一般储能系统的电芯较为密集，热失控扩散至外部后，会快速蔓延，此时消防系统采用措施已经错失了早期控火时间，且从外部电池箱的外部灭火，很难控制或者扑灭电池箱内部的火源，灭火效果差，安全性低。
实用新型内容
针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种可以在早期检测并控制电池热失控情况、安全性较高的具有双重消防功能的储能插箱。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种具有双重消防功能的储能插箱，包括电池模组、箱体框架、液冷板、管路组件、供液系统和电池管理系统；电池模组安装于箱体框架内，液冷板位于箱体框架的底部，液冷板用于给电池模组散热，液冷板设有进液口和出液口，液冷板的内部设有冷却液流道，供液系统经进液口和出液口连通冷却液流道；管路组件包括消防管道、消防喷嘴、封堵片和加热丝，消防管道的一端固定连接液冷板且与冷却液流道连通，消防管道的另一端连接消防喷嘴，消防喷嘴朝向电池模组的上方区域，封堵片堵住消防喷嘴，加热丝嵌入封堵片的内部，封堵片采用热缩材料制成，电池管理系统与加热丝电性连接。
采用上述结构，发生热失控时电池管理系统给加热丝通电，加热丝将封堵片加热后断电，此时封堵片受热收缩，使消防喷嘴打开，释放冷却液，达到灭火的作用，这样可以直接作用于电池模组，在插箱内部控制火源，避免热扩散，防止火情蔓延至外部，安全性高。
作为一种优选，箱体框架由前边梁、后边梁、左边梁和右边梁组成，前边梁、左边梁、后边梁和右边梁依次焊接组成长方形框架。
作为一种优选，前边梁和后边梁均由水平段和竖直段组成，水平段和竖直段组成L形，水平段开有用于连接电池模组的安装孔，前边梁的外侧设有进液管段和出液管段，进液管段连通液冷板的进液口，出液管段连通液冷板的出液口。
作为一种优选，电池管理系统包括控制器、消防传感器和电源模块，消防传感器位于箱体框架内，控制器分别电连接消防传感器、加热丝和电源模块。
作为一种优选，供液系统包括循环水泵，循环水泵用于驱动冷却液流动。
作为一种优选，还包括CCS组件，CCS组件包括CCS支架、汇流铝排和线束，CCS支架包括绝缘层、全氟己酮胶囊层、功能支架叠层，全氟己酮胶囊层位于绝缘层和功能支架叠层之间，全氟己酮胶囊层被绝缘层和功能支架叠层包裹，绝缘层与电池模组的顶端接触，绝缘层的材料为绝缘热熔材料，功能支架叠层设有铝排安装槽和线束安装槽，汇流铝排和线束分别安装于铝排安装槽和线束安装槽中，汇流铝排与线束电性连接。
作为一种优选，汇流铝排和功能支架叠层之间填充有导热硅胶。
作为一种优选，封堵片的材料为PVC、PET或PP。
作为一种优选，箱体框架和液冷板的材料均为AL6061-T6。
作为一种优选，液冷板和箱体框架之间采用搅拌摩擦焊工艺焊接。
总的说来，本实用新型具有如下优点：
(1)CCS支架的功能支架层是具有绝缘导热功能的高强度复合塑料，汇流铝片可将热量通过热传导的方式将热量传递到功能支架层，可增加汇流铝排散热面积，降低汇流铝排温升，减少热失控的风险，提高系统的能量转换效率
(2)具有热失控两重保护，全氟己酮集成于CCS支架内部，与电芯紧密贴合，在电芯发生热失控时，可精确实现点对点被动消防，增加消防效率；在被动消防不满足的情况下，电池管理系统通过主动控制加热丝加热，封堵片融化，冷却液通过喷头喷出，实现浸没式阻断热扩散。
(3)全氟己酮被动式消防及与散热系统连接的浸没式消防，在实现插箱PACK级消防的情况下，取消了消防结构，简化常规消防系统复杂的管路结构。
(4)每个电池插箱内均布置有消防传感器和消防喷嘴，可以有效达到消防对PACK级的管理，可有效控制热扩散。
附图说明
图1为一种具有双重消防功能的储能插箱的内部结构示意图。
图2为管路组件的爆炸图。
图3为封堵片的内部结构示意图。
图4为箱体框架和液冷板的结构示意图。
图5为液冷板和管道组件连接的结构示意图。
图6为CCS组件的结构示意图。
图7为CCS支架的部分截面示意图。
图8为一种具有双重消防功能的储能插箱的工作流程图。
其中，1为电池模组，2为箱体框架，3为管路组件，4为液冷板，5为CCS组件。11为前边梁，12为左边梁，13为后边梁，14为右边梁，15为安装孔，31为消防管道，32为消防喷嘴，33为封堵片，34为加热丝，51为CCS支架，511为绝缘层，512为全氟己酮胶囊层，513为功能支架叠层，52为汇流铝排，53为线束。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。
实施例一
如图1～图5所示，一种具有双重消防功能的储能插箱，包括电池模组、箱体框架、液冷板、管路组件、供液系统和电池管理系统；电池模组安装于箱体框架内，液冷板位于箱体框架的底部，液冷板用于给电池模组散热，液冷板设有进液口和出液口，液冷板的内部设有冷却液流道，供液系统经进液口和出液口连通冷却液流道；管路组件包括消防管道、消防喷嘴、封堵片和加热丝，消防管道的一端固定连接液冷板且与冷却液流道连通，消防管道的另一端连接消防喷嘴，消防喷嘴朝向电池模组的上方区域，封堵片堵住消防喷嘴，加热丝嵌入封堵片的内部，封堵片采用热缩材料制成，电池管理系统与加热丝电性连接。
液冷板采用挤出型铝材，挤压成型得到。液冷板内流动有电子氟化液。
箱体框架由前边梁、后边梁、左边梁和右边梁组成，前边梁、左边梁、后边梁和右边梁依次焊接组成长方形框架。
液冷板位于长方形框架的底部，消防管道包括竖直管段和水平管段，竖直管段和水平管段之间连接有90°的弯头，竖直管段垂直于液冷板，竖直管段与液冷板之间通过钎焊工艺焊接。消防喷嘴连接于水平管段的末端。
消防管道连接于靠近液冷板的进液口的位置。
前边梁和后边梁均由水平段和竖直段组成，水平段和竖直段组成L形，水平段开有用于连接电池模组的安装孔，前边梁的外侧设有进液管段和出液管段，进液管段连通液冷板的进液口，出液管段连通液冷板的出液口。水平段用于固定模组且具有作为骨架支撑模组的作用。
电池管理系统包括控制器、消防传感器和电源模块，消防传感器位于箱体框架内，控制器分别电连接消防传感器、加热丝和电源模块。
消防传感器包括温度传感器、烟雾感应器、可燃气体感应器等，可探测温度、烟雾、可燃气体等，温度、烟雾、可燃气体等超过阀值会触发热失控信号，当管理系统检测到热失控信号时，主动控制封堵片的加热丝加热，打开消防喷嘴，阻止热扩散。
供液系统包括循环水泵，循环水泵用于驱动冷却液流动。
供液系统可以是市售的空调的供水系统，通过空调的散热器给供液系统中的冷却液降温后，再输送入液冷板中。如图6～图7所示，还包括CCS组件，CCS组件包括CCS支架、汇流铝排和线束，CCS支架包括绝缘层、全氟己酮胶囊层、功能支架叠层，全氟己酮胶囊层位于绝缘层和功能支架叠层之间，全氟己酮胶囊层被绝缘层和功能支架叠层包裹，绝缘层与电池模组的顶端接触，绝缘层的材料为绝缘热熔材料，功能支架叠层设有铝排安装槽和线束安装槽，汇流铝排和线束分别安装于铝排安装槽和线束安装槽中，汇流铝排与线束电性连接。
绝缘层的材料可以为PP等。绝缘层朝下与电池模组接触。全氟己酮胶囊在常温下为固态，在高温情况下，可快速气化为全氟己酮分子，达到自动灭火的效果。功能支架叠层为具有绝缘和导热功能的高强度复合塑料，具有限位固定汇流铝排及规整线束的基本功能。汇流铝排与CCS支架之间填充导热硅胶，保证汇流铝排与功能支架叠层之间贴合，汇流铝排在过流过程中产生的热量可通过导热硅胶传递到功能支架叠层上，加大整个电芯顶部的散热面积。
汇流铝排和功能支架叠层之间填充有导热硅胶。
封堵片的材料为PVC、PET或PP。
箱体框架和液冷板的材料均为AL6061-T6。
液冷板和箱体框架之间采用搅拌摩擦焊工艺焊接，这样可以保证箱体内部密封。各边梁之间也采用搅拌摩擦焊工艺焊接。
如图8所示，上述一种具有双重消防功能的储能插箱的工作过程如下。在电芯发生热失控时，高温气体从电芯防爆阀冲出，CCS支架最先受热，被动消防触发，绝缘层融化，全氟己酮气化，吸收大量热量，同时隔绝空气，阻断燃烧链式反应，此时如果热失控还无法得到控制，电池箱内消防传感器检测到温度仍高于安全阈值，或者感应到烟雾、可燃气体等高于阀值，触发主动消防信号，电池管理系统主动控制封堵片内的加热丝加热，封堵片受热收缩，冷却液可通过消防弯管及喷头喷出，阻止热扩散。
上述实施例为实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有双重消防功能的储能插箱，其特征在于：包括电池模组、箱体框架、液冷板、管路组件、供液系统和电池管理系统；
电池模组安装于箱体框架内，液冷板位于箱体框架的底部，液冷板用于给电池模组散热，液冷板设有进液口和出液口，液冷板的内部设有冷却液流道，供液系统经进液口和出液口连通冷却液流道；
管路组件包括消防管道、消防喷嘴、封堵片和加热丝，消防管道的一端固定连接液冷板且与冷却液流道连通，消防管道的另一端连接消防喷嘴，消防喷嘴朝向电池模组的上方区域，封堵片堵住消防喷嘴，加热丝嵌入封堵片的内部，封堵片采用热缩材料制成，电池管理系统与加热丝电性连接。
2.按照权利要求1所述的一种具有双重消防功能的储能插箱，其特征在于：箱体框架由前边梁、后边梁、左边梁和右边梁组成，前边梁、左边梁、后边梁和右边梁依次焊接组成长方形框架。
3.按照权利要求2所述的一种具有双重消防功能的储能插箱，其特征在于：前边梁和后边梁均由水平段和竖直段组成，水平段和竖直段组成L形，水平段开有用于连接电池模组的安装孔，前边梁的外侧设有进液管段和出液管段，进液管段连通液冷板的进液口，出液管段连通液冷板的出液口。
4.按照权利要求1所述的一种具有双重消防功能的储能插箱，其特征在于：电池管理系统包括控制器、消防传感器和电源模块，消防传感器位于箱体框架内，控制器分别电连接消防传感器、加热丝和电源模块。
5.按照权利要求1所述的一种具有双重消防功能的储能插箱，其特征在于：供液系统包括循环水泵，循环水泵用于驱动冷却液流动。
6.按照权利要求1所述的一种具有双重消防功能的储能插箱，其特征在于：还包括CCS组件，CCS组件包括CCS支架、汇流铝排和线束，CCS支架包括绝缘层、全氟己酮胶囊层、功能支架叠层，全氟己酮胶囊层位于绝缘层和功能支架叠层之间，全氟己酮胶囊层被绝缘层和功能支架叠层包裹，绝缘层与电池模组的顶端接触，绝缘层的材料为绝缘热熔材料，功能支架叠层设有铝排安装槽和线束安装槽，汇流铝排和线束分别安装于铝排安装槽和线束安装槽中，汇流铝排与线束电性连接。
7.按照权利要求6所述的一种具有双重消防功能的储能插箱，其特征在于：汇流铝排和功能支架叠层之间填充有导热硅胶。
8.按照权利要求1所述的一种具有双重消防功能的储能插箱，其特征在于：封堵片的材料为PVC、PET或PP。
9.按照权利要求1所述的一种具有双重消防功能的储能插箱，其特征在于：箱体框架和液冷板的材料均为AL6061-T6。
10.按照权利要求1所述的一种具有双重消防功能的储能插箱，其特征在于：液冷板和箱体框架之间采用搅拌摩擦焊工艺焊接。
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