CN215869542U - 一种储能集装箱电池热管理及消防装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种储能集装箱电池热管理及消防装置，所述电池热管理装置包括控制装置和冷却装置；当电池温度过高时，及时通过冷却装置对电池进行快速降温；当温度超过设定阈值时进行火灾声光预警。当热失控造成火灾事故时，可通过消防装置及时灭火。消防装置包括气体灭火装置和水消防装置。在储能集装箱内部各个位置均匀布置喷头，通过管道连接气体灭火装置和水消防装置。当电池温度过高时，及时通过冷却装置对电池进行快速降温，降温效率高，满足电池模块的降温要求，保证电池有效工作，避免电池模块温度较高影响储能集装箱的使用寿命。

Description

一种储能集装箱电池热管理及消防装置

技术领域

本发明属于电池储能技术领域，具体涉及一种储能集装箱电池热管理及消防装置。

背景技术

基于国家电力改革、可再生能源发电装机数量大幅度提升的背景下，储能技术在电力***的发、输、变、配、用五大环节中都将起到重要作用。电池储能***在新能源、智能电网、节能技术等领域应用的越来越广泛，其作用包括传统电网的升级改造、削峰填谷、提高可再生能源并网能力。储能集装箱作为电池储能***中的重要组成部分，其中的动力电池受温度的影响很大，动力电池的温度过高会影响储能集装箱的寿命。因此，必须采取措施对动力电池进行热管理。

储能集装箱由于占地面积小、调节负荷能力强、运行成本低等优点得到迅速发展。储能集装箱在运行过程中，双向逆变器、配电柜、汇流柜、电池组等各部件均会产生大量的热量且电池组的充放电需要电池组的温度维持在一定的范围内。

随着电池在工作过程中产生的热量，储能集装箱中由于放置了大量的电池，若散热不及时，热量会积聚在集装箱内，造成箱内温度不断升高。温度过高对电池各方面性能都有很大的影响，轻则影响电池性能和循环寿命，重则引发热失控，造成火灾、***等事故。

为了让储能集装箱内的电池工作在适宜的温度范围内，目前大部分采用的热管理方式是给集装箱装空调，利用空调调节集装箱过道内的空气温度，但是，在这种热管理方式中，空气流动性差，且由于热空气密度小，冷空气密度大，密度小的热空气聚集于集装箱顶部，密度大的冷空气聚集于集装箱底部，进一步增大集装箱顶部与底部的温差，严重影响储能***的性能和寿命。

此外，现有的热管理方式的散热速度慢，当部分电池模组温度快速升高有热失控风险时，这种热管理方式无法快速冷却电池模组，只能任由电池模组的温度不断升高，引发热失控，造成火灾、***等事故。

鉴于此，实有必要提供一种新的储能集装箱电池热管理及消防装置以解决上述问题。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种储能集装箱电池热管理及消防装置，当电池温度过高时，及时通过冷却装置对电池进行快速降温；当温度超过设定阈值时进行火灾预警；当热失控造成火灾事故时，可通过消防***及时灭火。

本实用新型采用如下的技术方案。

一种储能集装箱电池热管理及消防装置，包括电池热管理装置和消防装置，

所述电池热管理装置包括控制装置和冷却装置；冷却装置包括制冷器以及风道，制冷器的出风口与风道的进风口连通，风道的出风口设置在电池模块上；

还包括设置在电池模块上的温度探测器，采集电池模块温度并发送给控制装置；

控制装置根据电池模块温度判断，控制制冷器工作，产生冷却气体通过风道释放到电池模块上。

进一步地，所述控制装置为单片机，所述单片机为STM32。

进一步地，所述电池热管理装置还包括高温预警装置，

控制装置根据温度探测器采集的电池模块温度判断，当温度超过设定阈值时，单片机控制高温预警装置进行火灾报警。

进一步地，所述高温预警装置为位于储能集装箱外部的火灾声光警报器。

进一步地，工作人员接到预警时，可以按下储能集装箱外部的紧急停动按钮，进行设备停机。

进一步地，储能集装箱发生火灾时，开启消防装置；消防装置包括气体灭火装置和水消防装置。

进一步地，气体灭火装置包括存储于储能集装箱内部的七氟丙烷灭火器，并在储能集装箱内部各个位置均匀布置喷头，通过管道连接七氟丙烷灭火器；灭火气体通过管道从各个喷头喷出，进行灭火。

进一步地，水消防装置包括在储能集装箱内各个电池模块处设置的喷头，通过管道统一连接，并对外设置接口；平时喷头以及管道内部没有水，当发生火灾时，将接口连接至外部消防栓，进行内部喷水灭火。

本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比：

本实用新型储能集装箱电池热管理及消防装置，当电池温度过高时，及时通过冷却装置对电池进行快速降温，降温效率高，满足电池模块的降温要求，保证电池有效工作，避免电池模块温度较高影响储能集装箱的使用寿命。

当温度超过设定阈值时进行火灾预警，防范未然，工作人员接收到报警发生时，可以按下储能集装箱外部的紧急停动按钮，进行设备停机。

当热失控造成火灾事故时，可通过消防装置及时灭火。火灾初期，采用气体灭火装置，及早采取措施，消灭于萌芽；火灾后期，采用水消防装置，防止事故扩大。为了适应储能电池***对消防的特殊需求，进一步地采用了人工控制的水消防***，能有效控制扑灭后期火灾。

附图说明

图1是本实用新型所述的储能集装箱电池热管理及消防装置示意图；

图2是消防流程图；

图3是预警装置安装示意图；

图4是气体灭火装置安装示意图；

图5是水消防装置安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

本实用新型所述的储能集装箱电池热管理及消防装置，包括电池热管理装置和消防装置。

如图1和图3所示，电池热管理装置，包括控制装置、冷却装置以及温度探测器。冷却装置包括制冷器以及风道，制冷器的出风口与风道的进风口连通，风道的出风口设置在电池模块上。控制装置分别与温度探测器和制冷器电连接。

温度探测器设置在电池模块上，用于采集电池模块的温度，并发送温度信号给控制装置，控制装置根据温度信号控制制冷器的工作状态。

控制装置根据温度信号判断电池模块的温度，进而控制制冷器工作产生冷却气体，通过风道释放到电池模块上，对电池模块进行有效降温和散热，降温效率高，满足电池模块的降温要求，保证电池有效工作，避免电池模块温度较高影响储能集装箱的使用寿命。控制装置为STM32单片机。

储能集装箱的电池热管理策略，根据电池模块温度、集装箱内部环境温度、集装箱内部环境湿度，进行逻辑判断，选择不同的工作模式，将储能集装箱内电池模块温度控制在25℃左右的目标温度。

储能集装箱内还布置有温度探测器、湿度探测器，均电连接至控制装置。温度探测器采集环境温度，湿度探测器采集集装箱内部环境湿度。电池模块温度通过设置在电池模块上的温度探测器采集。

没有负载相对于有负载时，由于***未运行，各个温度、湿度指标的范围要更宽一点。为了降低***的功耗，还增设了待机模式。

如图1和3所示，电池热管理装置，还包括高温预警装置；控制装置根据温度探测器采集的温度信号判断电池模块的温度，当温度过高超过设定阈值时，设定高温报警阈值45℃，进而控制高温预警装置进行火灾报警，预防为主，防范未然，必要时停机断电。报警通过位于储能集装箱外部的火灾声光警报器，工作人员接收到报警发生时，可以按下储能集装箱外部的紧急停动按钮，进行设备停机。

蓄电池充电会产生气体硫酸雾，还夹着少量的铅以及氢气和氧气。氢气和氧气一个易燃一个是助燃，如果密闭空气中的氢气的密度达到3％，在遇到火花的情况下就会发生***。

因此，电池热管理装置，还包括特殊气体预警装置。包括特殊气体探测器，布置在储能集装箱内，控制装置根据特殊气体探测器探测的气体密度数据信号，并通过储能集装箱外部的显示器显示，提醒工作人员注意。

如图2所示，当储能集装箱电池温度过高发生火灾时，开启消防装置。消防装置，包括气体灭火装置和水消防装置。

如图3和图4所示，气体灭火装置，用于火灾初期，及早采取措施，消灭于萌芽。

气体灭火装置包括存储于储能集装箱内部的七氟丙烷灭火器，并在储能集装箱内部各个位置均匀布置喷头，通过管道连接七氟丙烷灭火器。当控制装置检测到火灾初期时，控制气体灭火装置开启，灭火气体通过管道从各个喷头喷出，进行灭火。同时，位于储能集装箱外部的气体喷洒指示灯亮起，提醒工作人员注意。

储能集装箱内布置有温度探测器、感烟探测器，其探测数据信号发送给控制装置，控制装置根据内部环境温度和烟雾综合判断检测到火灾初期时，控制气体灭火***开启。

控制气体灭火装置开启，设置0-30S延时，时间到就开启驱动瓶电磁阀，喷射灭火剂。同时，设置容器阀开关，在延时时间未到时，用于工作人员紧急开启容器阀，喷射灭火剂。

如图5所示，水消防装置，用于火灾后期，防止事故扩大。为了适应储能电池***对消防的特殊需求，进一步地采用了人工控制的水消防装置。

水消防装置具有如下特点：水是天然灭火剂，资源丰富，易于获取和储存，其自身和在灭火过程中对生态环境没有危害作用，是应用十分广泛的一种固定消防设施，价格低廉、灭火效率高，可以和其他消防设施联动工作，因此能有效控制、扑灭后期火灾。

一种实施例，直接采用消防栓，消防栓安装在储能集装箱外部，消防栓与储能集装箱的距离在15到20米之间，既可以保证操作人员的安全，又可以保证电池箱在消防栓可控范围内。当发生火灾时，水消防装置工作，给储能集装箱降温，隔绝火灾蔓延扩大。

另一种实施例，是在储能集装箱内部各个电池模块处设置喷头，通过管道统一连接，并对外设置接口。平时喷头以及管道内部没有水，防止水滴落到电池上造成不必要的损害，当发生火灾时，水消防装置工作，将接口连接至外部消防栓，进行内部喷水灭火。

本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比：

本实用新型储能集装箱电池热管理及消防装置，当电池温度过高时，及时通过冷却装置对电池进行快速降温，降温效率高，满足电池模块的降温要求，保证电池有效工作，避免电池模块温度较高影响储能集装箱的使用寿命。

当温度超过设定阈值时进行火灾预警，防范未然，工作人员接收到报警发生时，可以按下储能集装箱外部的紧急停动按钮，进行设备停机。

当热失控造成火灾事故时，可通过消防装置及时灭火。火灾初期，采用气体灭火装置，及早采取措施，消灭于萌芽；火灾后期，采用水消防装置，防止事故扩大。为了适应储能电池***对消防的特殊需求，进一步地采用了人工控制的水消防***，能有效控制扑灭后期火灾。

本实用新型申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本实用新型的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本实用新型精神，而并非对本实用新型保护范围的限制，相反，任何基于本实用新型的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种储能集装箱电池热管理及消防装置，包括电池热管理装置和消防装置，其特征在于，

所述电池热管理装置包括控制装置和冷却装置；冷却装置包括制冷器以及风道，制冷器的出风口与风道的进风口连通，风道的出风口设置在电池模块上；

还包括设置在电池模块上的温度探测器，采集电池模块温度并发送给控制装置；

控制装置根据电池模块温度判断，控制制冷器工作，产生冷却气体通过风道释放到电池模块上；

所述电池热管理装置还包括高温预警装置，

控制装置根据温度探测器采集的电池模块温度判断，当温度超过设定阈值时，单片机控制高温预警装置进行火灾报警；

所述高温预警装置为位于储能集装箱外部的火灾声光警报器；

所述电池热管理装置还包括特殊气体预警装置；包括布置于储能集装箱内的特殊气体探测器，控制装置根据特殊气体探测器探测的气体密度数据信号，通过储能集装箱外部的显示器显示；

储能集装箱发生火灾时，开启消防装置；消防装置包括气体灭火装置和水消防装置。

2.根据权利要求1所述的储能集装箱电池热管理及消防装置，其特征在于，

所述控制装置为单片机，所述单片机为STM32。

3.根据权利要求1所述的储能集装箱电池热管理及消防装置，其特征在于，

工作人员接到预警时，可以按下储能集装箱外部的紧急停动按钮，进行设备停机。

4.根据权利要求1所述的储能集装箱电池热管理及消防装置，其特征在于，

气体灭火装置包括存储于储能集装箱内部的七氟丙烷灭火器，并在储能集装箱内部各个位置均匀布置喷头，通过管道连接七氟丙烷灭火器；灭火气体通过管道从各个喷头喷出，进行灭火。

5.根据权利要求1所述的储能集装箱电池热管理及消防装置，其特征在于，

水消防装置包括在储能集装箱内各个电池模块处设置的喷头，通过管道统一连接，并对外设置接口；平时喷头以及管道内部没有水，当发生火灾时，将接口连接至外部消防栓，进行内部喷水灭火。

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