CN117899402B - 一种电池舱、电池舱消防控制***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电池舱、电池舱消防控制***及方法，包括火探管组件、灭火组件和控制中心；火探管组件包括充压的舱级火探管；灭火组件包括压感部和加热部，压感部设于舱级火探管内部并用于控制灭火剂的喷洒，舱级火探管设于电池舱内部，加热部与舱级火探管传热连接；控制中心用于控制加热部运行，并使舱级火探管受热破损。本发明通过将控制灭火组件开启的压感部设于舱级火探管内部，当舱级火探管受热达到报警阈值时破损，从而泄压被压感部捕捉，进而控制灭火剂喷洒灭火，在***停电检修等停电状态仍能实现对电池舱的消防安全防控，避免储能电池舱的消防控制***单一依赖电控。
Description
技术领域
本发明涉及消防安全领域，特别涉及一种电池舱、电池舱消防控制***及方法。
背景技术
随着太阳能、风能等新能源的推广应用，储能技术也随之发展，而锂电池因为能量比较高、绿色环保以及生产基本不消耗水等优点，逐渐成为储能的主流产品。但锂离子电池充放电循环寿命和安全受温度影响很大，当电芯温度过大或温差较大时，电芯循环寿命会大幅下降，影响储能产品的使用寿命，严重时会导致电芯发生热失控，并产生大量的可燃气体，当可燃气体的含量达到一定浓度，遇到轻微的火花非常容易***，造成人员财产的重大损失，所以对于储能***的消防控制极为重要。
现有储能消防控制***为烟感探测器、温感探测器、可燃气体探测器任意两个设备报警或者单一紧急启停按钮作为气体喷洒的启动条件，延时0~30秒后直接喷洒灭火药剂进行电池包级及电池舱级气体灭火，但具有如下缺点：
（1）现有储能消防控制***大部分做两级防护电池包级及电池舱级，采用两个不同的灭火组件分别控制不同区域（电池包级和舱级）火灾，成本增高。
（2）面对断电检修等停电停机工况时，消防控制***由于完全依赖于电控，无法起到消防防控的作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种电池舱、电池舱消防控制***及方法，解决电池舱消防防控方式单方面依赖电控的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种电池舱消防控制***，包括火探管组件、灭火组件和控制中心；
所述火探管组件包括充压的舱级火探管，所述舱级火探管设于电池舱内部；
所述灭火组件包括加热部和用于控制灭火剂喷洒的压感部，所述压感部设于所述舱级火探管内部，所述加热部与所述舱级火探管传热连接；
所述控制中心与所述加热部控制连接，以控制所述加热部加热，主动触发所述舱级火探管的受热破损。
为了解决上述技术问题，本发明采用的其他技术方案为：
一种电池舱，包括至少一个设于电池舱内的电池包和的一种电池舱消防控制***，所述电池包包括按照预设阵列排布的至少两个电芯和连通电池舱的泄压部；所述火探管组件还包括充压的包级火探管，所述包级火探管按照预设间距设于所述电芯之间。
为了解决上述技术问题，本发明采用的其他技术方案为：
一种电池舱消防控制方法，应用于所述的一种电池舱消防控制***或所述的一种电池舱，包括步骤：
控制舱级传感组件和包级传感组件分别对电池舱和电池包进行实时监测；
当舱级传感组件中任意两个及以上的传感器达到第一预设触发条件或同一电池包内的任意两个及以上的包级传感组件达到第二预设触发条件时，控制灭火组件的加热部运行，并使舱级火探管受热破损。
本发明的有益效果在于：提供一种电池舱、电池舱消防控制方法及***，通过将控制灭火组件开启的压感部设于舱级火探管内部，当舱级火探管受热达到报警阈值时破损，从而泄压被压感部捕捉，进而控制灭火剂喷洒灭火，在***停电检修等停电状态仍能实现对电池舱的消防安全防控，避免储能电池舱的消防控制***单一依赖电控；
同时，通过将灭火组件的加热部与舱级火探管传热连接，当控制中心捕捉到火情时，通过电加热的方式使舱级火探管破损，从而被压感部捕捉，控制灭火组件喷洒灭火剂灭火，结合火探管的特性以电控和温控两种方式进行消防防控；
除此之外，电池包内的电芯之间设置包级火探管，当电芯热失控时，包级火探管受热破损，释放内部高压气体，从而使电池包的泄压部强行开通，使电池包内高压气体扩散至电池舱内，被控制中心捕捉后，按照上述描述控制灭火剂喷洒灭火，使用一套灭火组件实现电池舱内和电池包内的双级消防控制，节约消防布控成本。
附图说明
图1为本发明实施例中的一种电池舱及电池舱消防控制***的整体架构示意图；
图2为本发明实施例中的一种电池舱的电池包内的火探管设置示意图；
图3为本发明实施例中的包级火探管的结构示意图。
标号说明：
1、电池管理***；2、灭火组件；3、放气报警装置；
4、紧急启停按钮；5、灭火组件欠压装置；6、加热部；
7、灭火剂管道；8、温感探测器；9、烟感探测器；
10、可燃气体探测器；11、舱级火探管；12、单向阀；
13、电池包级线管喷头；14、电池簇级连接管路；15、快接接头；
16、快接金属管；17、泄压口；18、泄爆组件；
19、舱级机械泄压口；20、包级传感组件；
21、火探管动作反馈装置；22、灭火剂喷洒反馈装置；
23、包级火探管。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1至图3，一种电池舱消防控制***，包括火探管组件、灭火组件和控制中心；
所述火探管组件包括充压的舱级火探管，所述舱级火探管设于电池舱内部；
所述灭火组件包括加热部和用于控制灭火剂喷洒的压感部，所述压感部设于所述舱级火探管内部，所述加热部与所述舱级火探管传热连接；
所述控制中心与所述加热部控制连接，以控制所述加热部加热，主动触发所述舱级火探管的受热破损。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提供一种电池舱消防控制***，通过将控制灭火组件开启的压感部设于舱级火探管内部，当舱级火探管受热达到报警阈值时破损，从而泄压被压感部捕捉，进而控制灭火剂喷洒灭火，在***停电检修等停电状态仍能实现对电池舱的消防安全防控，避免储能电池舱的消防控制***单一依赖电控；
同时，通过将灭火组件的加热部与舱级火探管传热连接，当控制中心捕捉到火情时，通过电加热的方式使舱级火探管破损，从而被压感部捕捉，控制灭火组件喷洒灭火剂灭火，结合火探管的特性以电控和温控两种方式进行消防防控。
优选地，控制中心为电池管理***（BMS），能够协调电池的实际运行状态配合消防布控。压感部通过阀门控制灭火组件的开启，例如储存灭火剂的钢瓶通过在出口处设置瓶头阀，当瓶头阀失压时自动开启钢瓶。
在本发明的某些实施例中，还包括舱级传感组件，所述舱级传感组件与所述控制中心电性连接，所述舱级传感组件包括：温感探测器、红外探测器、烟感探测器或可燃气体探测器中的至少两种。
从上述描述可知，控制中心通过舱级传感组件对火情进行感知，具体地，针对锂电池热失控易产生可燃气体的特性，舱级传感组件包括温感探测器，红外探测器、烟感探测器和可燃气体探测器中的至少两种，全面的电池舱进行消防布控。
在本发明的某些实施例中，还包括泄爆组件，所述泄爆组件与所述控制中心电性连接，所述泄爆组件包括进风阀、泄爆阀和风机。
从上述描述可知，消防控制***还设有泄爆组件，在火情的可控阶段，避免电池舱内部超压，利用进风阀、泄爆阀和风机等组件及时泄压，避免因为火情造成进一步损失。
一种电池舱，包括至少一个设于电池舱内的电池包和所述的电池舱消防控制***，所述电池包包括按照预设阵列排布的至少两个电芯和连通电池舱的泄压部；所述火探管组件还包括充压的包级火探管，所述包级火探管按照预设间距设于所述电芯之间。
从上述描述可知，电池包内的电芯之间设置包级火探管，当电芯热失控时，包级火探管受热破损，释放内部高压气体，从而使电池包的泄压部强行开通，使电池包内高压气体扩散至电池舱内，被控制中心捕捉后，按照上述描述控制灭火剂喷洒灭火，使用一套灭火组件实现电池舱内和电池包内的双级消防控制，节约消防布控成本。
具体地，预设间距为2-4mm，优选为2mm；为了更优的感知电芯失控情况，包级火探管设置在电芯的中间偏上段，同时，所述电池包还包括快接接头，所述包级火探管与所述快接接头连通，所述快接接头设于所述电池包的外部，即为了方便包级火探管的安装与设置，在定位后通过电池包外的快接接头对包级火探管进行充压。
在本发明的某些实施例中，所述灭火组件还包括灭火剂管道，所述灭火剂管道分别设于所述电池包的内部和所述电池包的外部。
从上述描述可知，为了精准对火情进行防控，在电池舱内部（电池包外）和电池包内均设置灭火剂管道，优选地，电池包内采用高精度喷头，喷设精度可以到电池包内热失控电芯附近，灭火降温效率更高。在灭电池包级火灾时，由于共用一个灭火组件，用舱级的药剂量灭某一个电池包，大剂量药剂降温吸热效果更佳，更能增加电池包内灭火的可靠性。
具体地，电池包级的消防控制原理如下：包级火探管紧贴在电芯的中间上端，当某部位电芯失控时，会产生高温高热，同时释放大量气体，高温高热使包级火探管破损，释放内部高压气体，使电池包内压力增大，泄压口破损与电池舱连通，烟雾及可燃气体释放到舱内，舱级传感组件探测到火警后，通过加热部对舱级火探管进行加热，当舱级火探管受热达到报警阈值时破损，从而泄压被压感部捕捉，进而通过灭火剂管道根据管道压力情况，精确喷洒到失控电芯周围，从而实现精确有效灭火。
在本发明的某些实施例中，每个所述电池包内均设有至少两个包级传感组件，所述包级传感组件与所述控制中心电性连接。
从上述描述可知，为了对电池包内部的火情精准感知，除了火探管外，还设置至少两个包级温度传感器进行消防电控；优选地，每个电芯均配备一个包级温度传感器，包级传感组件为温感探测器。
一种电池舱消防控制方法，应用于所述的一种电池舱消防控制***或所述的一种电池舱，包括步骤：
控制舱级传感组件和包级传感组件分别对电池舱和电池包进行实时监测；
当舱级传感组件中任意两个及以上的传感器达到第一预设触发条件或同一电池包内的任意两个及以上的包级传感组件达到第二预设触发条件时，控制灭火组件的加热部运行，并使舱级火探管受热破损。
需要说明的是，电池舱通常存在不同种类的传感器，并且每种传感器根据功能的不同，设置数量也各不相同，根据不同种类的传感器设置不同的触发条件作为第一预设触发条件，当两个及以上的传感器被触发时，启动消防防控功能。
从上述描述可知，为了对电池舱内的火情进行精准感知，控制中心以电控的方式并通过上述执行方法对火情进行防控，具体在于，为了防止误判，需要舱级传感器中的任意两个及以上触发时才控制加热部使舱级火探管破裂，进而喷洒灭火药剂；或者当电池包内的两个及以上的传感器被触发，通过上述加热火探管的方式进行喷洒药剂。
在本发明的某些实施例中，还包括步骤：
当舱级传感组件中任意一个的传感器达到第一预设触发条件时，控制储能组件停止运行并启动泄爆组件。
从上述描述可知，当一个传感器触发时，为了避免扩大损失，首先停止储能组件的运行，并通过泄爆组件控制电池舱内气压；
进一步地，还包括步骤：
当检测到舱级火探管受热破损时，停止泄爆组件的运行。
从上述描述可知，若舱级火探管已经破损，则说明火情严重，需要喷洒灭火剂防控，为了避免火情扩散，关闭泄爆组件，使电池舱内形成密闭空间。
本发明提供一种电池舱、电池舱消防控制方法及***，主要应用于储能电池舱的火情防控，下面结合实施例进行具体说明：
请参照图1至图3，本发明的实施例一为：
一种电池舱消防控制***，包括火探管组件、灭火组件2和电池管理***1；火探管组件包括充压的舱级火探管11；灭火组件2包括压感部和加热部6，压感部设于舱级火探管11内部并用于控制灭火剂的喷洒，舱级火探管11设于电池舱内部，通过将控制灭火组件2开启的压感部设于舱级火探管11内部，当舱级火探管11受热达到报警阈值时破损，从而泄压被压感部捕捉，进而控制灭火剂喷洒灭火，在***停电检修等停电状态仍能实现对电池舱的消防安全防控，避免储能电池舱的消防控制***单一依赖电控；
同时，通过将灭火组件2的加热部6与舱级火探管11传热连接，当电池管理***1捕捉到火情时，通过电加热的方式使舱级火探管11破损，从而被压感部捕捉，控制灭火组件2喷洒灭火剂灭火，结合火探管的特性以电控和温控两种方式进行消防防控。
具体地，还包括舱级传感组件，舱级传感组件与电池管理***1电性连接，舱级传感组件包括：温感探测器8、红外探测器、烟感探测器9和可燃气体探测器10。电池管理***1通过舱级传感组件对火情进行感知，具体地，针对锂电池热失控易产生可燃气体的特性，舱级传感组件包括温感探测器8，红外探测器、烟感探测器9和可燃气体探测器10，全面的电池舱进行消防布控。
优选地，消防控制***还设有泄爆组件18，在火情的可控阶段，避免电池舱内部超压，利用进风阀、泄爆阀和风机等组件及时泄压，避免因为火情造成进一步损失，同时，额外在电池舱配备舱级机械泄压口19，防止电控***停工而无法泄压。
请参照图1至图3，本发明的实施例二为：
一种电池舱，包括至少一个设于电池舱内的电池包和实施例一中的电池舱消防控制***，电池包包括按照预设阵列排布的至少两个电芯和连通电池舱的泄压部；火探管组件还包括充压的包级火探管23，包级火探管23按照预设间距设于电芯之间。即电池包内的电芯之间设置包级火探管23，当电芯热失控时，包级火探管23受热破损，释放内部高压气体，从而使电池包的泄压部强行开通，使电池包内高压气体扩散至电池舱内，被电池管理***1捕捉后，按照上述描述控制灭火剂喷洒灭火，使用一套灭火组件2实现电池舱内和电池包内的双级消防控制，节约消防布控成本。除此之外，电池舱内还设置紧急启停按钮4，当工作人员发现火情时，可人工启动消防***。
具体地，预设间距为2-4mm，优选为2mm；为了更优的感知电芯失控情况，包级火探管23设置在电芯的中间偏上段，同时，电池包还包括快接接头15，包级火探管23与快接接头15连通，快接接头15设于电池包的外部，即为了方便包级火探管23的安装与设置，在定位后通过电池包外的快接接头15对包级火探管23进行充压，舱级火探管11和包级火探管23根据电池舱和电池包的实际工作温度进行选型。
优选地，为了精准对火情进行防控，在电池舱内部（电池包外）和电池包内均设置灭火剂管道7，灭火剂管道7的从灭火组件2引出的初始区段设置单向阀12，不同的电池包之间的灭火剂管道7通过快接金属管16连通且每条通入电池包的灭火接通道均设置电池包级线管喷头13，保证灭火剂喷洒时的动力，避免多条管道同时喷洒导致内部失压以至于喷洒受阻的现象；除此之外，设置在电池包外的灭火剂管道7还设置电池簇级连接管路14用于在电池舱内转对电池簇进行火情防控。优选地，电池包内采用高精度喷头，喷设精度可以到电池包内热失控电芯附近，灭火降温效率更高。在灭电池包级火灾时，由于共用一个灭火组件2，用舱级的药剂量灭某一个电池包，大剂量药剂降温吸热效果更佳，更能增加电池包内灭火的可靠性。
请参照图1至图3，本发明的实施例三为：
在实施例二的基础上，每个电池包内均设有至少两个包级传感组件20，包级传感组件20与电池管理***1电性连接。
即在本实施例中，为了对电池包内部的火情精准感知，除了火探管外，还设置至少两个包级温度传感器进行消防电控；优选地，每个电芯均配备一个包级温度传感器，包级传感组件20为温感探测器8。
请参照图1至图3，本发明的实施例四为：
一种电池舱消防控制方法，应用于实施例一中的电池舱消防控制或实施例二至三任一一种电池舱，包括步骤：
控制舱级传感组件和包级传感组件20分别对电池舱和电池包进行实时监测；
当舱级传感组件中任意两个及以上的传感器达到第一预设触发条件或同一电池包内的任意两个及以上的包级传感组件20达到第二预设触发条件时，控制灭火组件2的加热部6运行，并使舱级火探管11受热破损。具体地，灭火剂喷洒过程如下，舱级火探管11探测到舱内温度过高达到报警阈值时破损，直接启动气体灭火组件2喷放，火探管动作反馈装置21、灭火剂喷洒反馈装置22、灭火组件欠压装置5触发，送干接点信号到电池管理***1做好安全策略，停止相关***工作，触发放气报警装置3，强制停止泄爆***。
即为了对电池舱内的火情进行精准感知，电池管理***1以电控的方式并通过上述执行方法对火情进行防控，具体在于，为了防止误判，需要舱级传感器中的任意两个及以上触发时才控制加热部6使舱级火探管11破裂，进而喷洒灭火药剂；或者当电池包内的两个及以上的传感器被触发，通过上述加热火探管的方式进行喷洒药剂。除此之外，可以根据使用情况，在灭火组件2中设置电磁阀，采用在上述传感器感知到火情时，通过启动灭火组件2中灭火剂钢瓶的电磁阀进行药剂喷洒，输出的电信号也可以由电池管理***1做出判断后触发。
还包括步骤：
当舱级传感组件中任意一个的传感器达到第一预设触发条件时，控制储能组件停止运行并启动泄爆组件18。当一个传感器触发时，为了避免扩大损失，首先停止储能组件的运行，并通过泄爆组件18控制电池舱内气压；举例如下：可燃气体探测器10探测到可燃气体浓度达到第一报警阈值、烟感探测器9探测到烟雾浓度过高达到报警阈值或温感探测器8探测到舱内温度过高达到报警阈值时，可燃气体探测器10把干接点信号传导电池管理***1，通知电池管理***1做好安全策略，停止相关***工作，同时送干接点信号到泄爆***，打开进风阀、及泄爆阀、启动风机。
当检测到舱级火探管11受热破损时，停止泄爆组件18的运行。若舱级火探管11已经破损，则说明火情严重，需要喷洒灭火剂防控，为了避免火情扩散，关闭泄爆组件18，使电池舱内形成密闭空间。
综上所述，本发明提供的一种电池舱、电池舱消防控制方法及***，通过将控制灭火组件开启的压感部设于舱级火探管内部，当舱级火探管受热达到报警阈值时破损，从而泄压被压感部捕捉，进而控制灭火剂喷洒灭火，在***停电检修等停电状态仍能实现对电池舱的消防安全防控，避免储能电池舱的消防控制***单一依赖电控；
同时，通过将灭火组件的加热部与舱级火探管传热连接，当控制中心捕捉到火情时，通过电加热的方式使舱级火探管破损，从而被压感部捕捉，控制灭火组件喷洒灭火剂灭火，结合火探管的特性以电控和温控两种方式进行消防防控；
除此之外，电池包内的电芯之间设置包级火探管，当电芯热失控时，包级火探管受热破损，释放内部高压气体，从而使电池包的泄压部强行开通，使电池包内高压气体扩散至电池舱内，被控制中心捕捉后，按照上述描述控制灭火剂喷洒灭火，使用一套灭火组件实现电池舱内和电池包内的双级消防控制，节约消防布控成本。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种电池舱，其特征在于：包括至少一个设于电池舱内的电池包和一个电池舱消防控制***；所述电池舱消防控制***包括火探管组件、灭火组件、舱级传感组件和控制中心；
所述火探管组件包括充压的舱级火探管，所述舱级火探管设于电池舱内部；
所述灭火组件包括加热部和用于控制灭火剂喷洒的压感部，所述压感部设于所述舱级火探管内部，所述加热部与所述舱级火探管传热连接；
所述控制中心与所述加热部控制连接，以控制所述加热部加热，主动触发所述舱级火探管的受热破损；
所述舱级传感组件与所述控制中心电性连接，所述舱级传感组件包括：温感探测器、红外探测器、烟感探测器或可燃气体探测器中的至少两种；
所述电池包包括按照预设阵列排布的至少两个电芯和连通电池舱的泄压部；所述火探管组件还包括充压的包级火探管，所述包级火探管按照预设间距设于所述电芯之间。
2.根据权利要求1所述的一种电池舱，其特征在于：所述电池舱消防控制***还包括泄爆组件，所述泄爆组件与所述控制中心电性连接，所述泄爆组件包括进风阀、泄爆阀和风机。
3.根据权利要求1所述的一种电池舱，其特征在于：所述电池包还包括快接接头，所述包级火探管与所述快接接头连通，所述快接接头设于所述电池包的外部。
4.根据权利要求1所述的一种电池舱，其特征在于：所述灭火组件还包括灭火剂管道，所述灭火剂管道分别设于所述电池包的内部和所述电池包的外部。
5.根据权利要求1所述的一种电池舱，其特征在于：每个所述电池包内均设有至少两个包级传感组件，所述包级传感组件与所述控制中心电性连接。
6.一种电池舱消防控制方法，其特征在于：应用于权利要求1-5任一所述的一种电池舱，包括步骤：
控制舱级传感组件和包级传感组件分别对电池舱和电池包进行实时监测；
当舱级传感组件中任意两个及以上的传感器达到第一预设触发条件或同一电池包内的任意两个及以上的包级传感组件达到第二预设触发条件时，控制灭火组件的加热部运行，并使舱级火探管受热破损。
7.根据权利要求6所述的一种电池舱消防控制方法，其特征在于：还包括步骤：
当舱级传感组件中任意一个的传感器达到第一预设触发条件时，控制储能组件停止运行并启动泄爆组件。
8.根据权利要求6所述的一种电池舱消防控制方法，其特征在于：还包括步骤：
当检测到舱级火探管受热破损时，停止泄爆组件的运行。
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