CN216928778U - 电池模组、电池簇、消防设备和封闭式储能*** - Google Patents

电池模组、电池簇、消防设备和封闭式储能*** Download PDF

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Abstract

本实用新型公开一种电池模组、电池簇、消防设备和封闭式储能***，其中，电池模组包括箱体、多个电芯以及消防喷口，所述箱体包括顶盖和箱盒，所述顶盖和所述箱盒连接而形成容纳腔；各所述电芯间隔排布于所述容纳腔内；所述消防喷口安装于所述箱体，并用以对所述电芯喷发消防剂。本实用新型技术方案能够对电池模组进行针对性灭火，提高灭火效率。

Description

电池模组、电池簇、消防设备和封闭式储能***
技术领域
本实用新型涉及电池储能***技术领域，特别涉及一种电池模组、电池簇、消防设备和封闭式储能***。
背景技术
储能***是由许多储能电池组成的，储能电池由单体储能电芯串并联组成储能电池模组后，储能电池模组安装在储能电池机架上形成电池簇，电池簇通过并联后组成电池储能***。电池在充放电过程中可能会因为自身的化学反应或外界影响发生热失控，严重影响储能***的安全，因此消防是电池储能***领域中的一个重要安全问题。
目前在该领域中所使用的消防***设计主要为整体式消防：即在达到预设的消防条件时，消防***将对电池储能***整体展开无差别的消防措施，以保障消防安全性，这极大程度上浪费了消防资源，致使没有故障的电池模组被消防手段污染甚至损毁(如水消防导致电池失效)；同时整体式消防的针对性较差，对真正需要采取消防措施的部位使用的消防力度不足，存在失败或者复燃的隐患。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种电池模组，旨在对电池模组进行针对性灭火，提高灭火效率。
为实现上述目的，本实用新型提出的电池模组，包括：
箱体，包括顶盖和箱盒，所述顶盖和所述箱盒连接而形成容纳腔；
多个电芯，各所述电芯间隔排布于所述容纳腔内；以及
消防喷口，安装于所述箱体，并用以对所述电芯喷发消防剂。
可选地，所述电芯包括防爆阀，所述防爆阀面向所述顶盖设置，所述消防喷口安装于所述顶盖，以将所述消防喷口对准所述防爆阀。
可选地，所述箱盒由前面板、后面板以及侧板围合形成，所述前面板和所述后面板中的至少一个安装有所述消防喷口。
可选地，所述消防喷口处封堵有堵头，所述堵头采用低熔点热敏材料。
本实用新型还提出一种电池簇，该电池簇包括电池架和如上所述的电池模组，其中，所述电池架形成有多个安装仓，一所述安装仓固定一所述电池模组。
本实用新型还提出一种消防设备，用以对如上所述的电池簇进行消防，所述消防设备包括消防管道、消防装置以及控制器；
所述消防管道用于安装到所述电池簇的电池架，并与所述电池簇中的消防喷口相连接；
所述消防装置包括消防剂储存模块以及检测模块，所述消防剂储存模块与所述消防管道相连通，所述检测模块安装于所述消防管道，并用以检测所述消防管道内是否存在异常；
所述控制器用于在所述检测模块检测到所述消防管道内存在异常时控制所述消防剂储存模块释放消防剂。
可选地，所述检测模块为压力传感器；
和/或，所述检测模块为流量传感器。
可选地，所述消防管道包括相连通的干路管道和多个子管道，所述干路管道与所述消防剂储存模块固定连接，所述子管道沿所述电池架排布设置，并与各所述消防喷口固定连接，所述子管道和所述消防喷口之间连接有分支管道。
可选地，所述消防剂储存模块包括气体灭火剂瓶、复燃抑制剂瓶以及电磁阀组，所述控制器通过所述电磁阀组控制所述气体灭火剂瓶释放气体灭火剂以及控制所述复燃抑制剂瓶释放抑制剂。
可选地，所述电磁阀组包括第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀一端与所述气体灭火剂瓶相连通，另一端与所述消防管道相连通，所述第二电磁阀一端与所述复燃抑制剂瓶相连通，另一端与所述消防管道相连通。
可选地，所述消防设备还包括多个实时监控装置和开关盒，所述实时监控装置用以监测所述电池簇中的电池模组的各项指标并传递相应的消防信息，所述实时监控装置包括监测模块和信息处理反馈模块，所述监测模块安装于所述电池模组，所述信息处理反馈模块将收到的信号传递至所述开关盒内的电池管理***。
本实用新型还提出一种封闭式储能***，该封闭式储能***包括如上所述的电池簇和如上所述的消防设备。
本实用新型技术方案通过在电池模组上安装消防喷口，以便通过该消防喷口对相应的电池模组进行消防剂的喷发，提高灭火效率，避免火情蔓延的情况发生，以及避免对处于正常状态的电池模组无差别喷射造成损毁的情况发生，即在提高灭火效率的同时减少灭火剂的使用量，减少安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型电池模组一实施例的第一视角的结构示意图；
图2为图1中电池模组去除顶盖和防护板后的结构示意图；
图3为电池模组的第二视角的结构示意图；
图4为电池簇和消防设备装配的结构示意图；
图5为图4中A处的局部放大图。
附图标号说明：
Figure BDA0003479466250000031
Figure BDA0003479466250000041
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
本实用新型提出一种电池模组10。
参照图1至3，在本实用新型实施例中，该电池模组10包括箱体101、多个电芯104以及消防喷口102，箱体101包括顶盖101a和箱盒101b，顶盖101a和箱盒101b连接而形成容纳腔；各电芯104间隔排布于容纳腔内；消防喷口102安装于箱体101，并用以对电芯104喷发消防剂，可以理解的，一电池模组10上可安装有一消防喷口102，当然视情况而定一电池模组10上也可安装多个消防喷口102，在此不作限制；通过在电池模组10上安装消防喷口102，如此可在电池模组10内的电芯104发生热失控等异常情况时，即在火灾发生早期，对电池模组10内的电芯104进行消防剂喷射，保证灭火的及时性和灭火的准确性，避免火情的蔓延，以及避免对临近该电池模组10的其他处于正常状态的电池模组10的无差别喷射，导致处于正常状态的电池模组10受到损毁而存在安全隐患，同时减少对消防资源的浪费。
本实用新型技术方案通过在电池模组10上安装消防喷口102，以便通过该消防喷口102对相应的电池模组10进行消防剂的喷发，提高灭火效率，避免火情蔓延的情况发生，以及避免对处于正常状态的电池模组10无差别喷射造成损毁的情况发生，即在提高灭火效率的同时减少灭火剂的使用量，减少安全隐患。
具体地，结合参照图1和图2，在一实施例中，电芯104包括防爆阀104a，防爆阀104a面向顶盖101a设置，消防喷口102安装于顶盖101a，以将消防喷口102对准防爆阀104a，因电芯104内部压力过大时，电芯104顶部的防爆阀104a会首先打开，其中的高温高压的电解液以及可燃气体则由防爆阀104a喷出，因此通过将消防喷口102安装于顶盖101a且对准防爆阀104a，能够第一时间对防爆阀104a进行消防剂喷发，快速从火灾源头进行灭火，提高灭火效率和灭火效果。
参照图1至3，在一实施例中，箱盒101b由前面板12、后面板13以及侧板14围合形成，前面板12和后面板13中的至少一个安装有消防喷口102，可以理解的，将消防喷口102安装于前面板12和/或后面板13，当箱盒101b内的电芯发生热失控时，消防剂通过消防喷口102进入并充满箱盒101b，以将消防剂有效驻留于发生热失控的电芯104的临近空间，即消防剂包围电芯104，充分吸收热失控电芯104释放的能量，降低热量的累积和传播，从而阻止热失控的蔓延。
在一实施例中，如图2所示，消防喷口102安装于前面板12，且位于靠近电芯104的位置，即消防剂通过消防喷口102直接进入并充满箱盒101b，对电池模组10内的发生热失控的电芯104的表面进行喷洒，进一步将消防剂充满发生热失控电芯104附近的空间，充分吸收热失控电芯104释放的能量，降低热量的累积和传播，从而阻止热失控的蔓延。
在又一实施例中，如图3所示，消防喷口102安装于后面板13，且位于相邻两个电芯104之间，即电池模组10内设置有多排电芯组，相邻两个电芯组之间形成有流动通道，当消防喷口102位于相邻两个电芯组之间，即位于相邻两个电芯104之间时，消防剂通过消防喷口102喷出并同时朝两侧的电芯104进行覆盖，进一步加快消防剂覆盖各电芯104的速度，从而快速阻止热失控的蔓延。
在另一实施例中，前面板12和后面板13都安装有消防喷口102，进一步加快消防剂覆盖各电芯104的速度，提高灭火效率。
本实用新型的电池模组10上设置有温控装置，该温控装置为风冷装置103，其中，侧板14开设有散热口14a，可以理解的，当电池模组10工作时，电芯104工作而散发热量，使得箱盒101b内的温度升高，此时风冷装置和散热口14a配合，对电池模组10内的热气流进行交换，即将温度较高的气流排出箱盒101b，降低电池模组10内的温度；当电池模组10内出现热失控电芯104时，以风冷装置103安装于前面板12，消防喷口102安装于后面板13为例，风冷装置103与消防喷口102相对设置，即风冷装置103正常工作，能够使消防剂的流动方向与风向一致，使消防剂快速覆盖各电芯104，进一步加快消防剂覆盖各电芯104的速度，降低热量的累积和传播，从而阻止热失控的蔓延。当然本实用新型不限于此，于其他实施例中，该温控装置为水冷装置。
具体地，消防喷口102处封堵有堵头，在一实施例中，消防喷口102外包覆有堵头，该堵头封堵消防喷口102，且堵头采用低熔点热敏材料，在另一实施例中，消防喷口102内部填塞有堵头，堵头采用低熔点热敏材料。在电池模组10内的电芯104发生热失控时，安装于该电池模组10的堵头容易因高温熔化变形而使得所在消防喷口102打开，而使得消防剂能够喷发出消防喷口102，进而对该电池模组10进行针对性灭火，如此在提高灭火效率的同时，既减少消防剂的使用率，又避免控制堵头避让的装置失灵而导致消防喷口102喷不出消防剂，影响消防效率。具体地，变形包括熔化、软化或脆化中的至少一种，以及热敏材料可为易熔合金、记忆合金、热塑性树脂等中的任意一种，以根据具体应用场景的不同需求选择合适类型的热敏材料。
本实用新型还提出一种电池簇20，该电池簇20包括电池架201和电池模组10，该电池模组10的具体结构参照上述实施例，由于本电池簇20采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，如图4所示，电池架201形成有多个安装仓，一安装仓固定一电池模组10。
本实用新型还提出一种消防设备30，该消防设备30用以对如上所述的电池簇20进行消防，消防设备30包括消防管道301、消防装置以及控制器；消防管道301用于安装到电池簇20的电池架201，并与电池簇20中的消防喷口102相连接；消防装置包括消防剂储存模块302以及检测模块303，消防剂储存模块302与消防管道301相连通，检测模块303安装于消防管道301，并用以检测消防管道301内是否存在异常；控制器用于在检测模块303检测到消防管道301内存在异常时控制消防剂储存模块302释放消防剂。如此设置，可使得电池簇20在火灾发生早期及时得到针对性灭火，即在火灾初期通过电池簇20上的消防喷口102进行针对性灭火，进一步阻止火情的蔓延，提高电池簇20的使用安全性。
具体地，如图4所示，电池簇20包括电池架201和安装于电池架201上的多个电池模组10，电池模组10上设置有至少一个消防喷口102，以便于对出现热失控的电池模组10进行针对性消防，通过设置消防设备30对电池簇20进行消防布置，保证在第一时间输送相应的消防资源，如消防剂，至消防喷口102，提高灭火效率。进一步地，消防设备30包括消防管道301、消防装置以及控制器，其中，消防管道301固定于电池架201上并与各消防喷口102相连接，有利于消防装置内的消防剂储存模块302通过消防管道301将消防剂输送至各消防喷口102，进而实现对电池簇20上的某个/某几个出现热失控的电池模组10进行针对性消防，提高电池簇20的使用安全性。
参照图5，消防管道301上安装有检测模块303，该检测模块303用以检测消防管道301内是否存在异常，可以理解的，一般情况下，消防管道301内低压储存有消防剂，当位于消防管道301末端的消防喷口102内的堵头感测到实时温度值过高而变形，即消防喷口102打开时，位于消防管道301内消防剂流出而使得消防管道301内部环境发生变化，此时检测模块303检测到异常而将相应的信号传递至控制器，进而控制器控制消防剂储存模块302释放更多消防剂，以对电池模组10进行进一步灭火操作，提高灭火的反应速度，进而提高灭火的及时性以及准确性，彻底解决火灾隐患问题。
消防剂的形态为气态、液态、气液混合态、固液混合态或气固液混合态中的至少一种，根据位于消防管道301内的消防剂的形态，检测模块303可以选用压力传感器或流量传感器，亦或者同时安装压力传感器和流量传感器，亦或者其他能够检测消防管道301内是否存在异常的检测装置。
参照图4和图5，在一实施例中，消防管道301包括相连通的干路管道301a和多个子管道301b，干路管道301a与消防剂储存模块302固定连接，子管道301b沿电池架201排布设置，并与各消防喷口102固定连接，子管道301b和消防喷口102之间连接有分支管道301c。可以理解的，一子管道301b上间隔排布有多个对应电池模组10的分支管道301c，干路管道301a分别与消防剂储存模块302和子管道301b相连通，使得电池架201上的每个电池模组10通过对应的子管道301b与干路管道301a连通，确保消防剂储存模块302内的消防剂能够沿干路管道301a、子管道301b、分支管道301c的路径流向对应的消防喷口102，以对相应的电池模组10进行灭火操作。
具体地，分支管道301c为软管，其材质较软，方便布置和维护，而便于连接位于不同位置的电池模组10，进而优化消防管道301的布局设计，提高消防设备30的工作稳定性。干路管道301a则采用例如钢管等硬质管路，便于将消防管道301固定于电池架201，提高消防管道301内消防剂流动的顺畅性。本实用新型不限于此，在其他实施例中，分支管道301c和干路管道301a均采用例如钢管等硬质管路，便于安装消防管道301以及提高消防管道301内消防剂流动的顺畅性。
其中，根据综合成本和安装便利性以及维护便利性等因素，检测模块303可安装在干路管道301a上，当然检测模块303也可以安装于各子管道301b，当检测模块303安装于各子管道301b时，其相对成本更高，但精确性也更高，即可以通过判断不同位置的检测模块303输送的异常信息，进而判定具体是哪个或哪几个电池模组10对应的消防喷口102处的堵头发生变形，从而进行针对性消防和有利于开展针对性维护措施。
参照图4，在一实施例中，消防剂储存模块302包括气体灭火剂瓶302a、复燃抑制剂瓶302b以及电磁阀组302c，控制器通过电磁阀组302c控制气体灭火剂瓶302a释放气体灭火剂以及控制复燃抑制剂瓶302b释放抑制剂。具体地，电磁阀组302c包括第一电磁阀32a和第二电磁阀32b，第一电磁阀32a一端与气体灭火剂瓶302a相连通，另一端与消防管道301相连通，第二电磁阀32b一端与复燃抑制剂瓶302b相连通，另一端与消防管道301相连通。可以理解的，第一电磁阀32a作为气体灭火剂瓶302a的开关，用于根据控制器发出的第一控制指令打开气体灭火剂瓶302a，第二电池阀作为复燃抑制剂瓶302b的开关，用于根据控制器发出的第二控制指令打开复燃抑制剂瓶302b，也即，当电芯104发生热失控时，对应的电池模组10周围的实时温度值升高，控制器接收到异常信号而先后发出第一控制指令和第二控制指令，即气体灭火剂先给电芯104降温并灭掉明火，接着通过复燃抑制剂浸没电芯104，使得电芯104完全与空气隔绝并吸收电芯104产生的热量，保证电芯104长时间不复燃，实现对电芯104火灾的有效灭火和长效抑制，彻底解决火灾隐患问题。
参照图2和图4，在一实施例中，消防设备30还包括多个实时监控装置304和开关盒305，实时监控装置304用以监测电池簇20中的电池模组10的各项指标并传递相应的消防信息，实时监控装置304包括监测模块304a和信息处理反馈模块304b，监测模块304a安装于电池模组10，信息处理反馈模块304b将收到的信号传递至开关盒305内的电池管理***。
本实用新型中一电池簇20设置一开关盒305，一实时监控装置304用以监控一电池模组10的各项指标并传递出相应的消防信息，即每个实时监控装置304内的监测模块304a检测到对应的电池模组10相应的消防信息，并将该消防信息传递至信息处理反馈模块304b，信息处理反馈模块304b将获得的消防信息处理并传递至开关盒305中的电池管理***，电池管理***将接收到的各消防信息进行进一步地比对，从而决定是否对电池模组10或者对电池簇20采取相应的消防措施，并作出相应的报警提示，如此可及时对处于热失控的电池模组10进行灭火操作，同时避免对处于正常状态的电池模组10无差别喷射，提高信息传递的准确性以及灭火的及时性和专一性。
实时监控装置304可安装于容易出现火情的位置，如发热量较大的位置、散热条件较差的位置，或者，可安装在容易采集到整体电芯104消防信息的位置，如图2所示的在电池模组10的风冷装置103的附近，即风道出口位置，如此能够快速且准确检测到电池模组10的工作状态并传递出相应的消防信息；消防信息一般包括温度信息、烟雾信息、可燃气体信息或电气信息，也即通过这些信息来判断是否进行灭火操作，进而避免火情蔓延的情况发生。为了避免实时监控装置304受到损坏，前面板12还包括防护板15。
本实用新型还提出一种封闭式储能***，该封闭式储能***包括电池簇20和消防设备30，该电池簇20和消防设备30的具体结构参照上述实施例，由于电池簇20和消防设备30采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种电池模组，其特征在于，包括：
箱体，包括顶盖和箱盒，所述顶盖和所述箱盒连接而形成容纳腔；
多个电芯，各所述电芯间隔排布于所述容纳腔内；以及
消防喷口，安装于所述箱体，并用以对所述电芯喷发消防剂。
2.如权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电芯包括防爆阀，所述防爆阀面向所述顶盖设置，所述消防喷口安装于所述顶盖，以将所述消防喷口对准所述防爆阀。
3.如权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述箱盒由前面板、后面板以及侧板围合形成，所述前面板和所述后面板中的至少一个安装有所述消防喷口。
4.如权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述消防喷口处封堵有堵头，所述堵头采用低熔点热敏材料。
5.一种电池簇，其特征在于，包括电池架和如权利要求1至4中任意一项所述的电池模组，其中，所述电池架形成有多个安装仓，一所述安装仓固定一所述电池模组。
6.一种消防设备，用以对如权利要求5所述的电池簇进行消防，其特征在于，所述消防设备包括消防管道、消防装置以及控制器；
所述消防管道用于安装到所述电池簇的电池架，并与所述电池簇中的消防喷口相连接；
所述消防装置包括消防剂储存模块以及检测模块，所述消防剂储存模块与所述消防管道相连通，所述检测模块安装于所述消防管道，并用以检测所述消防管道内是否存在异常；
所述控制器用于在所述检测模块检测到所述消防管道内存在异常时控制所述消防剂储存模块释放消防剂。
7.如权利要求6所述的消防设备，其特征在于，所述检测模块为压力传感器；
和/或，所述检测模块为流量传感器。
8.如权利要求6所述的消防设备，其特征在于，所述消防管道包括相连通的干路管道和多个子管道，所述干路管道与所述消防剂储存模块固定连接，所述子管道沿所述电池架排布设置，并与各所述消防喷口固定连接，所述子管道和所述消防喷口之间连接有分支管道。
9.如权利要求6所述的消防设备，其特征在于，所述消防剂储存模块包括气体灭火剂瓶、复燃抑制剂瓶以及电磁阀组，所述控制器通过所述电磁阀组控制所述气体灭火剂瓶释放气体灭火剂以及控制所述复燃抑制剂瓶释放抑制剂。
10.如权利要求9所述的消防设备，其特征在于，所述电磁阀组包括第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀一端与所述气体灭火剂瓶相连通，另一端与所述消防管道相连通，所述第二电磁阀一端与所述复燃抑制剂瓶相连通，另一端与所述消防管道相连通。
11.如权利要求6所述的消防设备，其特征在于，所述消防设备还包括多个实时监控装置和开关盒，所述实时监控装置用以监测所述电池簇中的电池模组的各项指标并传递相应的消防信息，所述实时监控装置包括监测模块和信息处理反馈模块，所述监测模块安装于所述电池模组，所述信息处理反馈模块将收到的信号传递至所述开关盒内的电池管理***。
12.一种封闭式储能***，其特征在于，包括如权利要求5所述的电池簇和如权利要求6至11中任意一项所述的消防设备。
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