模块化储能阵列的过热自动分离系统

技术领域

本发明属于模块化储能领域。

背景技术

为了保证足够的容量，一个电储能整体一般由若干锂电储能单元组装而成，若干锂电储能单元构成的电储能整体在充电和放电的过程中，如果某一个锂电储能单元内发生过热的情况，一旦这一个过热的锂电储能单元燃烧，则会影响相邻的其他锂电储能单元，进而诱发连锁燃烧反应，因此需要设计一种结构尽量避免上述事情发生。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种模块化储能阵列的过热自动分离系统，能及时对已经发生过热的锂电储能单元进行隔离。

技术方案：为实现上述目的，本发明的模块化储能阵列的过热自动分离系统，包括沿直线阵列方向相互拼接设置有若干锂电储能单元，任意相邻两锂电储能单元之间相互电性连接，使若干锂电储能单元共同构成一个电储能整体；

任意相邻两锂电储能单元之间均夹装一个饼状分离器，当任意一个锂电储能单元过热时，过热的所述锂电储能单元两侧的饼状分离器均膨胀成球状分离体a；使过热的锂电储能单元与前后相邻的锂电储能单元之间形成隔离间距。

进一步的，各锂电储能单元的底部的滑槽均与导轨滑动配合。

进一步的，所述锂电储能单元的前后侧分别设置有前凹槽和后凹槽，饼状分离器同轴心于相邻两锂电储能单元之间的前凹槽和后凹槽拼成的饼状空间中。

进一步的，饼状分离器包括圆饼形壳体，所述圆饼形壳体内为反应仓，所述圆饼形壳体包括a侧壁、b侧壁和环壁，a侧壁和b侧壁的上部均设置有导气孔；所述反应仓内的上部设置有竖向的柱塞筒，所述柱塞筒上端固定连接所述环壁，所述柱塞筒内间距设置有上活塞和下活塞，所述上活塞与下活塞之间通过联动杆同步连接；所述上活塞的上侧为爆炸仓，所述爆炸仓内设置有爆炸单元，所述上活塞与下活塞之间为溶液填充腔，所述溶液填充腔内填充有A溶液，所述反应仓的底部设置有B物质；所述A溶液能与B物质相遇后会发生剧烈反应并释放二氧化碳气体；所述爆炸单元爆炸后，爆炸仓内的气压瞬间增高，从而使上活塞、下活塞和溶液填充腔内填充的A溶液瞬间下移。

进一步的，所述环壁的外壁一体化设置有环状外缘；所述圆饼形壳体靠近a侧壁的一侧外包覆有一层a弹性待膨胀层，所述a弹性待膨胀层的外周轮廓密封固定连接环状外缘，所述a弹性待膨胀层轴心处连接有a二氧化碳喷嘴；

所述圆饼形壳体靠近b侧壁的一侧外包覆有一层b弹性待膨胀层，所述b弹性待膨胀层的外周轮廓密封固定连接环状外缘，所述b弹性待膨胀层轴心处连接有b二氧化碳喷嘴。

进一步的，所述b二氧化碳喷嘴内的喷射通道中设置有b泄压阀，所述a二氧化碳喷嘴内的喷射通道中设置有a泄压阀各锂电储能单元的前凹槽和后凹槽的轴心处分别镂空有前喷嘴插口和后喷嘴插口，前喷嘴插口和后喷嘴插口的内部均连通锂电储能单元的内腔；所述圆饼形壳体的a二氧化碳喷嘴和b二氧化碳喷嘴分别插入后喷嘴插口和前喷嘴插口中。

进一步的，A溶液与B物质在反应仓内反应产生二氧化碳，从而使反应仓内的气压逐渐增大，a弹性待膨胀层和b弹性待膨胀层在反应仓内不断生成的二氧化碳气体的挤压下向外鼓胀成a鼓胀层和b鼓胀层，进而使饼状分离器膨胀成球状分离体a；a鼓胀层和b鼓胀层内分别为a压力仓和b压力仓，当a压力仓和b压力仓内的二氧化碳气压增大到一定阈值时，a泄压阀和b泄压阀开始释压，从而使a二氧化碳喷嘴和b二氧化碳喷嘴喷出二氧化碳气体。

进一步的，所述锂电储能单元的前后侧分别设置有前温度传感器探入口和后温度传感器探入口，所述饼状分离器上引出有两温度传感器，两温度传感器分别探入前温度传感器探入口和后温度传感器探入口中，两温度传感器中的任意一个感应到的温度超过阈值，都会触发饼状分离器内的爆炸单元爆炸。

有益效果：如果某一个锂电储能单元内发生过热的情况，A溶液与B物质在反应仓内反应产生二氧化碳，从而使反应仓内的气压逐渐增大，从而使a弹性待膨胀层和b弹性待膨胀层在反应仓内不断生成的二氧化碳气体的挤压下向外鼓胀成a鼓胀层和b鼓胀层，进而使饼状分离器膨胀成球状分离体；过热的锂电储能单元两侧的饼状分离器膨胀成球状分离体的过程中，与过热的锂电储能单元前后相邻的两锂电储能单元会在膨胀成球状分离体的挤压下相对远离过热的锂电储能单元，进而使过热的锂电储能单元与前后相邻的锂电储能单元之间形成隔离间距，进而避免过热的锂电储能单元发生进一步燃烧影响相邻的锂电储能单元的连锁燃烧反应。

与此同时过热的锂电储能单元与前后相邻的锂电储能单元之间形成隔离间距后，过热的锂电储能单元上的电插头和电插口均应距离的变化而与相邻的锂电储能单元的电性连接断开，避免了外接电源的短路影响；

随着反应仓内反应产生的二氧化碳持续产生，球状分离体的a压力仓和b压力仓内的气压持续增大，当a压力仓和b压力仓内的二氧化碳气压增大到一定阈值时，a泄压阀和b泄压阀开始释压，从而使过热的锂电储能单元的内部接收到a二氧化碳喷嘴和b二氧化碳喷嘴喷出二氧化碳气体，进而进一步的抑制过热的锂电储能单元的燃烧强度，为人员的转移和灭火争取足够的时间。

附图说明

附图1为本方案的整体结构示意图；

附图2为本方案的整体剖视图；

附图3为正常状态转变为过热保护状态的过程示意图；

附图4为附图1的基础上隐去了外壳后的示意图；

附图5为电储能整体展开后的第一视角示意图；

附图6为电储能整体展开后的第二视角示意图；

附图7为附图5的标记15处的放大示意图；

附图8为附图6的标记14处的放大示意图；

附图9为饼状分离器的结构示意图；

附图10为饼状分离器的第一剖视图；

附图11为饼状分离器的第二剖视图；

附图12为饼状分离器膨胀成球状分离体后的结构示意图；

附图13为附图12的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1至12所示的模块化储能阵列的过热自动分离系统，如图1包括外壳20，如图2，外壳20内沿直线阵列方向相互拼接设置有若干锂电储能单元1，如图7和8各锂电储能单元1的前侧和后侧分别有电插头13.2和电插口13.1，任意相邻两锂电储能单元1之间通过电插头13.2与电插口13.1相互电性连接，从而使若干锂电储能单元1共同构成一个电储能整体52,若干锂电储能单元构成的电储能整体在充电和放电的过程中，如果某一个锂电储能单元1内发生过热的情况，一旦这一个过热的锂电储能单元1燃烧，则会影响相邻的其他锂电储能单元，进而诱发连锁燃烧反应，本方案的目的之一就是要解决这个问题，具体结构如下：

如图5和6，任意相邻两锂电储能单元1之间均夹装一个饼状分离器18，当任意一个锂电储能单元1过热时，过热的锂电储能单元1两侧的饼状分离器18均膨胀成球状分离体a18；使过热的锂电储能单元1与前后相邻的锂电储能单元1之间形成隔离间距23；其前后变化如图3所示。

为了保证锂电储能单元1位移的顺畅性，外壳20内的底部设置有一对导轨22，各锂电储能单元1的底部的滑槽24均与导轨22滑动配合；如图8，外壳20内的电储能整体52的一端与外壳20的一端壁之间存在一段分离空间16，过热的锂电储能单元1形成隔离间距23后，分离空间16自动收窄。

如图7和8，锂电储能单元1的前后侧分别设置有进风口9.2和出风口9.1，以单个锂电储能单元1来分析，冷却气体从进风口9.2进入并流过锂电储能单元1内的风冷通道后从出风口9.1流出，从而达到实时的冷却效果；任意相邻两锂电储能单元1之间的进风口9.2与出风口9.1相互连通；电储能整体52两端的两个锂电储能单元1分别记为尾端锂电储能单元1.1和前端锂电储能单元1.2；还包括抽风管41，抽风管41的进气端连通尾端锂电储能单元1.1的出风口9.1，前端锂电储能单元1.2的进风口9.2连通分离空间16，分离空间16上端通过镂空孔21连通外界；抽风管41的出风端连接有负压抽风机；为了提高密闭性，进风口9.2和出风口9.1的外轮廓分别设置有第一密封垫10.2和第二密封垫10.1；以整个电储能整体52来分析，抽风管41持续抽气时，连通大气压的分离空间16内的冷空气在负压的作用下从前端锂电储能单元1.2的进风口9.2吸入，随后逐次流过各个锂电储能单元1内的风冷通道，并最终在负压作用下通过尾端锂电储能单元1.1的出风口9.1从抽风管41抽出。

锂电储能单元1的前后侧分别设置有前凹槽8.2和后凹槽8.1，饼状分离器18同轴心于相邻两锂电储能单元1之间的前凹槽8.2和后凹槽8.1拼成的饼状空间中。

如图7至11所示，饼状分离器18包括圆饼形壳体2，圆饼形壳体2内为反应仓27，圆饼形壳体2包括a侧壁2.1、b侧壁2.2和环壁23，a侧壁2.1和b侧壁2.2的上部均设置有导气孔26；反应仓27内的上部设置有竖向的柱塞筒25，柱塞筒25上端固定连接环壁23，柱塞筒25内间距设置有上活塞31和下活塞32，上活塞31与下活塞32之间通过联动杆33同步连接；上活塞31的上侧为爆炸仓30，爆炸仓30内设置有爆炸单元29，爆炸单元29可以是低剂量的微型火药，爆炸单元29爆炸的威力只会造成爆炸仓30气压瞬间增大，其威力不足以对柱塞筒25造成裂开破裂等情形的损坏，上活塞31与下活塞32之间为溶液填充腔34，溶液填充腔34内填充有A溶液，反应仓27的底部设置有B物质；A溶液能与B物质相遇后会发生剧烈反应并释放二氧化碳气体，在具体的实践中两种物质发生反应产生二氧化碳的类型很多，在本实施例中，A溶液可以是硫酸铝溶液、或是盐酸等酸性溶液；B物质可以是碳酸氢钠、碳酸钠粉末或溶液；A、B两种物质调换也可以。

爆炸单元29爆炸后，使爆炸仓30内的气压瞬间增高，从而使上活塞31、下活塞32和溶液填充腔34内填充的A溶液瞬间下移，当下活塞32低于柱塞筒25下端时，溶液填充腔34内填充的A溶液下漏到反应仓27内与B物质反应；环壁23的外壁一体化设置有环状外缘17；圆饼形壳体2靠近a侧壁2.1的一侧外包覆有一层a弹性待膨胀层5.1，a弹性待膨胀层5.1的外周轮廓密封固定连接环状外缘17，a弹性待膨胀层5.1轴心处连接有a二氧化碳喷嘴3.1，a二氧化碳喷嘴3.1内的喷射通道中设置有a泄压阀4.1；

圆饼形壳体2靠近b侧壁2.2的一侧外包覆有一层b弹性待膨胀层5.2，b弹性待膨胀层5.2的外周轮廓密封固定连接环状外缘17，b弹性待膨胀层5.2轴心处连接有b二氧化碳喷嘴3.2，b二氧化碳喷嘴3.2内的喷射通道中设置有b泄压阀4.2；本方案的a弹性待膨胀层5.1和b弹性待膨胀层5.2为耐热的弹性橡胶材质，且外表面涂有一层辐射反射涂层。

如图7和8，各锂电储能单元1的前凹槽8.2和后凹槽8.1的轴心处分别镂空有前喷嘴插口7.2和后喷嘴插口7.1，前喷嘴插口7.2和后喷嘴插口7.2的内部均连通锂电储能单元1的内腔；圆饼形壳体2的a二氧化碳喷嘴3.1和b二氧化碳喷嘴3.2分别插入后喷嘴插口7.1和前喷嘴插口7.2中；

A溶液与B物质在反应仓27内反应产生二氧化碳，从而使反应仓27内的气压逐渐增大，从而使a弹性待膨胀层5.1和b弹性待膨胀层5.2在反应仓27内不断生成的二氧化碳气体的挤压下向外鼓胀成a鼓胀层5.1和b鼓胀层5.2，如图12和图13，进而使饼状分离器18膨胀成球状分离体a18；a鼓胀层5.1和b鼓胀层5.2内分别为a压力仓7.1和b压力仓7.2，当a压力仓7.1和b压力仓7.2内的二氧化碳气压增大到一定阈值时，a泄压阀4.1和b泄压阀4.2开始释压，从而使a二氧化碳喷嘴3.1和b二氧化碳喷嘴3.2喷出二氧化碳气体。

锂电储能单元1的前后侧分别设置有前温度传感器探入口11.2和后温度传感器探入口11.1，饼状分离器18上引出有两温度传感器6，两温度传感器6分别探入前温度传感器探入口11.2和后温度传感器探入口11.1中，两温度传感器6中的任意一个感应到的温度超过阈值，都会触发饼状分离器18内的爆炸单元29爆炸。

工作原理：若干锂电储能单元1构成的电储能整体52运行过程中，如果某一个锂电储能单元1内发生过热的情况，过热的一个锂电储能单元1上的前温度传感器探入口11.2和后温度传感器探入口11.1中的温度传感器6感应到的温度均超过阈值，进而触发过热的锂电储能单元1两侧的饼状分离器18内的爆炸单元29爆炸，饼状分离器18内的爆炸单元29爆炸瞬间，爆炸仓30内的气压瞬间增高，从而使上活塞31、下活塞32和溶液填充腔34内填充的A溶液瞬间下移，当下活塞32低于柱塞筒25下端时，溶液填充腔34内填充的A溶液下漏到反应仓27内与B物质反应；A溶液与B物质在反应仓27内反应产生二氧化碳，从而使反应仓27内的气压逐渐增大，从而使a弹性待膨胀层5.1和b弹性待膨胀层5.2在反应仓27内不断生成的二氧化碳气体的挤压下向外鼓胀成a鼓胀层5.1和b鼓胀层5.2，进而使饼状分离器18膨胀成球状分离体a18；过热的锂电储能单元1两侧的饼状分离器18膨胀成球状分离体a18的过程中，与过热的锂电储能单元1前后相邻的两锂电储能单元1会在膨胀成球状分离体a18的挤压下相对远离过热的锂电储能单元1，进而使过热的锂电储能单元1与前后相邻的锂电储能单元1之间形成隔离间距23，进而避免过热的锂电储能单元1发生进一步燃烧影响相邻的锂电储能单元1的连锁燃烧反应；

与此同时过热的锂电储能单元1与前后相邻的锂电储能单元1之间形成隔离间距23后，过热的锂电储能单元1上的电插头13.2和电插口13.1均应距离的变化而与相邻的锂电储能单元1的电性连接断开，避免了外接电源的短路影响；

随着反应仓27内反应产生的二氧化碳持续产生，球状分离体a18的a压力仓7.1和b压力仓7.2内的气压持续增大，当a压力仓7.1和b压力仓7.2内的二氧化碳气压增大到一定阈值时，a泄压阀4.1和b泄压阀4.2开始释压，从而使过热的锂电储能单元1的内部接收到a二氧化碳喷嘴3.1和b二氧化碳喷嘴3.2喷出二氧化碳气体，进而进一步的抑制过热的锂电储能单元1的燃烧强度，为人员的转移和灭火争取足够的时间。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。