一种PACK级储能消防系统

技术领域

本发明涉及消防监控领域，尤其涉及一种PACK级储能消防系统。

背景技术

储能技术应用于电力系统的发电、输电、配电、用电的各个环节，是实现智能电网必不可少的核心技术。一个储能站一般由几个，甚至几十个电池舱阵列布置，形成一个庞大的能量中心。由于能量密度和空间的限制，一个储能舱内电池排布较为紧密。储能电池舱内锂离子电池虽然优势显著，但若处于过热、过充、短路等滥用条件下，电池内部会因热量积聚而发生热失控，从而引起火灾甚至发生爆炸事故。通常单个电池模组发生故障时，若得不到有效控制，则极易引发火灾，继而在电池模块间、电池柜间甚至是整个储能电池舱之间传播蔓延，且锂离子电池在自燃同时会释放氧气，从而出现复燃现象，造成大规模的火灾甚至爆炸。

目前国内电池舱大多集成了气体自动灭火系统，其对扑灭电气明火具备一定的作用，但对于电池舱火灾还有明显的短板。根据锂电池火灾的特殊性，单一的消防系统难以有效预防和控制电池舱火灾。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种PACK级储能消防系统，实现PACK级定位释放抑制剂。

根据本发明的第一方面，提供了一种PACK级储能消防系统，各个电池簇设置在PACK箱内，所述储能消防系统包括：电池管理系统、抑制剂瓶组、容器阀、簇电磁阀、电池簇控制器、消防管和探火管；

所述抑制剂瓶组内部包含锂电池热失控抑制剂，各个所述抑制剂瓶组的瓶组出口配置有所述容器阀，所述电池管理系统控制所述容器阀打开后所述锂电池热失控抑制剂经过所述消防管输出至所述探火管；

所述电池簇与所述簇电磁阀一对一配置，所述电池管理系统发送控制命令给所述电池簇控制器，所述电池簇控制器控制各个所述簇电磁阀打开实现将所述锂电池热失控抑制剂经过所述探火管喷放至对应的所述电池簇。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。

可选的，每个所述PACK箱内配置有布置在所述PACK箱正面顶部两端的2根所述探火管，嵌入式安装在所述PACK箱内；

每个所述PACK箱外配置有与所述探火管连通的所述消防管。

可选的，所述抑制剂瓶组内部还设置有数显压力表；

所述数显压力表用于实时采集所述抑制剂瓶组内部压力的模拟量数据并发送给所述电池管理系统。

可选的，所述电池管理系统根据传感器采集的数据判断产生故障或者收到人工操作的应急启动信号时，产生故障预警信号并发送给电池簇控制器，电池簇控制器根据故障预警信号携带的故障点位信息，打开所述容器阀和出现故障预警对应的所述簇电磁阀；

所述传感器包括：烟雾传感器、CO传感器、温度传感器以及压力传感器中的至少一个。

可选的，各个所述电池簇配置有PACK温度传感器和/或气体传感器；

所述电池簇控制器以所述电池簇为单位采集各个PACK温度传感器和/或气体传感器的温度采样数据和/或气体含量数据，并上传给所述电池管理系统；

所述电池簇控制器根据各个所述PACK温度传感器和/或气体传感器判断所述电池簇出现起火故障时，打开所述容器阀以及与产生起火故障的所述电池簇对应的簇电磁阀，并将故障信号上送给所述电池管理系统。

可选的，所述探火管为感温探火管；

所述感温探火管探测到所述电池簇的电芯热失控持续升温至临界点时，所述感温探火管自动出现破口，直接对准热失控电芯释放抑制剂。

可选的，所述储能消防系统还包括：主电磁阀、PACK电磁阀和喷嘴；所述喷嘴与所述消防管连通；

各个所述主电磁阀设置于所述各个所述抑制剂瓶组的瓶组出口，每个所述电池簇配置有4个PACK电磁阀和一个喷嘴；

所述电池簇控制器通过PACK温度传感器探测到PACK火灾信号时，输出控制指令给所述主电磁阀与对应的所述PACK电磁阀，实施PACK抑制剂释放，持续设定时间后自动复位。

可选的，所述电池管理系统发出的控制命令包括：全淹没灭火指令和局部淹没灭火指令；

所述电池管理系统探测到大范围火灾时，发出所述全淹没灭火指令，控制所有的所述容器阀和簇电磁阀全部打开；

所述电池管理系统探测到局部火灾时，控制打开局部火灾对应的所述容器阀和簇电磁阀。

可选的，所述储能消防系统还包括与所述电池管理系统通信连接的声光报警器和BMS联动控制系统；

所述声光报警器在所述储能消防系统检测到火灾时发出声光告警信息；

所述储能消防系统在检测到火灾时将检测到的报警类型和数值发送给所述BMS联动控制系统，所述BMS联动控制系统进行联动执行动作并通过平台向远程监控人员发出对应的报警信息。

可选的，所述联动执行动作包括：关闭空调和停止充放电；

通过平台向远程监控人员发出对应的报警信息的报警类型包括：泄露报警、超压报警、火灾隐患报警以及装置启动报警。

本发明提供的一种PACK级储能消防系统，可以实现PACK级定位释放抑制剂，其有益效果包括：①启动响应速度快，装置接收到热失控确认信号至对应电池箱内释放抑制剂时间差≤1秒；②防护范围广，可支持多个PACK同时防护，尤其是当多个电池箱同时或阶段性分开发生热失控时，该方式可以各个点分别防护；③支持多次喷放，抗复燃性更强，各关键控制单元支持启停可控，毫秒级响应开启与关闭，当电池发生复燃时可触发二次喷放进行灭火与降温。④支持全淹没与局部协同防护，设置了全淹没管道，当率先探测到大范围火灾时，系统自动执行全淹没灭火。

附图说明

图1为本发明提供的一种PACK级储能消防系统的一个实施例的控制流程图；

图2本发明提供的一种PACK级储能消防系统的另一个实施例的控制流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1为本发明提供的一种PACK级储能消防系统的一个实施例的控制流程图，如图1所示，各个电池簇设置在PACK箱内，储能消防系统包括：电池管理系统(BMS、BATTERYMANAGEMENT SYSTEM)、抑制剂瓶组、容器阀、簇电磁阀、电池簇控制器、消防管和探火管；具体实施中，该PACK箱可以按照集装箱规格尺寸设计。

抑制剂瓶组内部包含锂电池热失控抑制剂，各个抑制剂瓶组的瓶组出口配置有容器阀，电池管理系统控制容器阀打开后锂电池热失控抑制剂经过消防管输出至探火管；具体实施中，抑制剂瓶组的具体参数可以为：充装抑制剂：70kg，充装压力2.5MPa。

电池簇与簇电磁阀一对一配置，电池管理系统发送控制命令给电池簇控制器，电池簇控制器控制各个簇电磁阀打开实现将锂电池热失控抑制剂经过探火管喷放至对应的电池簇。容器阀与簇电池阀打开后，抑制剂自动释放到探火管内，探火管遇到明火破裂释放抑制剂。

锂电池热失控专用抑制剂作为灭火药剂，PACK级温度与气体探测、PACK级灭火管道布置，应急系统在PACK级嵌入式灭火，其核心为将抑制剂释放管道布置到电池的PACK箱内，PACK箱外采用不锈钢管道布置并固定，PACK箱内采用探火管喷放，实现PACK级定位释放抑制剂。

实施例1

本发明提供的实施例1为本发明提供的一种PACK级储能消防系统的实施例，结合图1可知，该储能消防系统的实施例包括：

各个电池簇设置在PACK箱内，储能消防系统包括：电池管理系统、抑制剂瓶组、容器阀、簇电磁阀、电池簇控制器、消防管和探火管；具体实施中，该PACK箱可以按照集装箱规格尺寸设计。

抑制剂瓶组内部包含锂电池热失控抑制剂，各个抑制剂瓶组的瓶组出口配置有容器阀，电池管理系统控制容器阀打开后锂电池热失控抑制剂经过消防管输出至探火管；具体实施中，抑制剂瓶组的具体参数可以为：充装抑制剂：70kg，充装压力2.5MPa。

电池簇与簇电磁阀一对一配置，电池管理系统发送控制命令给电池簇控制器，电池簇控制器控制各个簇电磁阀打开实现将锂电池热失控抑制剂经过探火管喷放至对应的电池簇。容器阀与簇电池阀打开后，抑制剂自动释放到探火管内，探火管遇到明火破裂释放抑制剂。

在一种可能的实施例方式中，每个PACK箱内配置有布置在PACK箱正面顶部两端的2根探火管，嵌入式安装在PACK箱内。

每个PACK箱外配置有与探火管连通的消防管。

具体实施中，消防管为不锈钢管道，与夹板异径三通，负责内外管道搭配。

在一种可能的实施例方式中，抑制剂瓶组内部还设置有数显压力表。

数显压力表用于实时采集抑制剂瓶组内部压力的模拟量数据并发送给电池管理系统，便于远程监控维保。

在一种可能的实施例方式中，电池管理系统根据传感器采集的数据判断产生故障或者收到人工操作的应急启动信号时，产生故障预警信号并发送给电池簇控制器，电池簇控制器根据故障预警信号携带的故障点位信息，打开容器阀和出现故障预警对应的簇电磁阀；采用该方式的最大优点是实现电芯级别的点对点喷射，抑制剂利用率更高，降温速度更快。

传感器包括：烟雾传感器、CO传感器、温度传感器以及压力传感器中的至少一个。

在一种可能的实施例方式中，各个电池簇配置有PACK温度传感器和/或气体传感器。

电池簇控制器以电池簇为单位采集各个PACK温度传感器和/或气体传感器的温度采样数据和/或气体含量数据，并上传给电池管理系统；电池管理系统搜集电池仓内所有电池簇的温度数据，显示温度数值与温度变化趋势。

电池簇控制器根据各个PACK温度传感器和/或气体传感器判断电池簇出现起火故障时，打开容器阀以及与产生起火故障的电池簇对应的簇电磁阀，并将故障信号上送给电池管理系统。

加入PACK级温度传感器，精准识别热失控PACK，既可以通过接收BMS指令实现PACK级热失控应急保护，也可以通过温度传感器数据采集与分析，自成系统，实现PACK级热失控应急保护。电池簇控制器也可以接收来自消防主机解析的BMS的故障信号，根据故障信号携带的故障点位信息，主动打开容器阀与故障PACK对应的簇电磁阀。

具体实施中，研究发现气体相对于温度、电压、爬电距离等参数具有更短的响应时间。因此，通过气体传感器精准识别检测PACK电池热安全事件具有重要的预警作用，气体传感器检测到PACK内气体变化，实时告警上传至平台。精准的对电池PACK提前预警。采用该方式的最大优点是：点对点的进行PACK级电池维护，通过维护提高电池组整体性能，提前预防电池热失控的出现。再通过精准灭火与启停可控方案，通过不同传感器精准识别热失控PACK，并指引防控装置释放抑制剂至热失控电池箱，对热失控锂电池进行点对点防控。采用该方式的最大优点是实现点对点喷射的同时，可以实现多个PACK同时防护，且万一电池箱发生复燃时，装置能实现二次喷放进行防护。

在一种可能的实施例方式中，探火管为感温探火管。

感温探火管探测到电池簇的电芯热失控持续升温至临界点时，感温探火管自动出现破口，直接对准热失控电芯释放抑制剂。

在一种可能的实施例方式中，储能消防系统还包括：主电磁阀、PACK电磁阀和喷嘴；喷嘴与消防管连通。

各个主电磁阀设置于各个抑制剂瓶组的瓶组出口，每个电池簇配置有4个PACK电磁阀和一个喷嘴。

电池簇控制器通过PACK温度传感器探测到PACK火灾信号时，输出控制指令给主电磁阀与对应的PACK电磁阀，实施PACK抑制剂释放，持续设定时间后自动复位。

电池簇控制器实时采集分析PACK气体传感器、PACK温度传感器数据，探测到PACK气体传感器数据异常时，向消防主机上传PACK异常需要断电隔离信号，消防主机给出消防系统预警信号，消防预警设备联动预警。实现多维探测精准的多次PACK灭火。

在一种可能的实施例方式中，电池管理系统发出的控制命令包括：全淹没灭火指令和局部淹没灭火指令。

电池管理系统探测到大范围火灾时，发出全淹没灭火指令，控制所有的容器阀和簇电磁阀全部打开。

电池管理系统探测到局部火灾时，控制打开局部火灾对应的容器阀和簇电磁阀。

在一种可能的实施例方式中，储能消防系统还包括与电池管理系统通信连接的声光报警器和BMS联动控制系统。

声光报警器在储能消防系统检测到火灾时发出声光告警信息。

储能消防系统在检测到火灾时将检测到的报警类型和数值发送给BMS联动控制系统，BMS联动控制系统进行联动执行动作并通过平台向远程监控人员发出对应的报警信息。

在一种可能的实施例方式中，联动执行动作包括：关闭空调和停止充放电。

通过平台向远程监控人员发出对应的报警信息的报警类型包括：泄露报警、超压报警、火灾隐患报警以及装置启动报警。

本发明实施例提供的一种PACK级储能消防系统，通过搭配配套的预警系统，可以实现PACK级定位释放抑制剂，其有益效果包括：①启动响应速度快，装置接收到热失控确认信号至对应电池箱内释放抑制剂时间差≤1秒；②防护范围广，可支持多个PACK同时防护，尤其是当多个电池箱同时或阶段性分开发生热失控时，该方式可以各个点分别防护；③支持多次喷放，抗复燃性更强，各关键控制单元支持启停可控，毫秒级响应开启与关闭，当电池发生复燃时可触发二次喷放进行灭火与降温。④支持全淹没与局部协同防护，设置了全淹没管道，当率先探测到大范围火灾时，系统自动执行全淹没灭火。

需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。