一种用于锂离子电池柜的多级预警消防装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于锂离子电池柜的多级预警消防装置及方法，所述装置包括电池柜、安装于电池柜内的锂电池、安装于电池柜内侧顶部的检测模块、灭火系统、布置于电池柜外面的控制系统以及报警系统，灭火系统包括安装于电池柜侧壁且位于锂电池四周的喷头、灭火剂存储罐、控制阀门以及流量控制器，检测模块与控制系统连接，控制系统与报警系统连接，灭火剂存储罐通过管道依次与控制阀门、流量控制器以及喷头连接，控制系统与控制阀门连接；本发明专利技术的优点在于：做到早期预警和不同阶段的安全预防措施，实现更为精准、迅速的灭火处理，需要的灭火剂用量相对较少，不会造成不必要的浪费。不会造成不必要的浪费。不会造成不必要的浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种用于锂离子电池柜的多级预警消防装置及方法


[0001]本专利技术涉及消防安全
，更具体涉及一种用于锂离子电池柜的多级预警消防装置及方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、体积小质量轻、绿色环保等特点，广泛应用于3C电子类产品和电动汽车领域。近些年来，随着新能源产业和智能电网建设的发展，锂离子电池作为一种储能设备，其需求日益增大，在削峰填谷、应急备用、改善电能质量等方面发挥着重要的作用。目前，储能锂离子电池主要是集中放置在电池柜中。但是，工作环境相对密闭，散热条件有限，再加上锂离子电池的本质安全仍难以实现，在过热、过充、短路等滥用条件下，锂离子电池可能产生大量的热量并引发热失控，甚至发展为燃烧爆炸，造成大规模火灾事故，给生命财产安全带来巨大的损失。因此，发展高效安全的消防灭火系统和装置就显得尤为重要。
[0003]现阶段，针对锂离子电池柜的消防灭火装置的研究尚处于起步阶段，大部分是参考传统电气消防灭火装置设计的，如管网全淹没的七氟丙烷气体灭火系统。但是，传统消防灭火装置的效果并不好，存在一些缺陷：(1)采集信号和预警模式单一，难以保证消防系统的准确性，容易发生误判或不能及时响应；(2)大部分装置监测到电池完全发生热失控后才启动灭火装置，难以做到早期预警和不同阶段的安全预防措施；(3)全淹没式灭火系统的动作时间慢，并且无法做到对火源的精准定点灭火；(4)全淹没式灭火系统所需的灭火剂用量大，会造成不必要的浪费，并且会影响其他电气设备。
[0004]中国专利授权公告号CN 109432634 B，公开了一种集装箱式锂离子电池储能系统的消防方法，该方法利用自动灭火系统和预警系统。该专利技术可在单体电池火灾、电池模块火灾及储能系统火灾等储能集装箱内火灾发生、蔓延的不同阶段分别启动三级灭火响应，并发出三级预警信号，即通过火探灭火系统、细水雾灭火系统、水喷淋及水幕系统对单体电池火灾以及电池柜乃至集装箱间的火灾蔓延进行有效的抑制和阻隔，同时通过不同的预警信号使终端监控人员采取不同的应急措施，从而保障集装箱式储能系统安全、高效的运行。虽然其采用了三级预警，但是其当电池模块内单体电池发生火灾时才启动灭火装置，抑制电池明火，难以做到早期预警和不同阶段的安全预防措施，其次，其三级响应针对的是电池模块和整个集装箱，不能根据火源位置和火灾范围实现更为精准、迅速的灭火处理，最后，其灭火剂用量应根据电池模块封闭空间的体积，以及灭火设计浓度进行计算，且灭火针对的是整个集装箱和电池模块，属于全淹没式灭火，需要的灭火剂用量大，造成不必要的浪费。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于现有技术的锂离子电池柜的多级预警消防装置及方法存在的问题之一在于其当电池模块内单体电池发生火灾时才启动灭火装置，抑制电池明火，难以做到早期预警和不同阶段的安全预防措施；存在的问题之二在于其三级响应
针对的是电池模块和整个集装箱，不能根据火源位置和火灾范围实现更为精准、迅速的灭火处理；存在的问题之三在于，其灭火剂用量应根据电池模块封闭空间的体积，以及灭火设计浓度进行计算，且灭火针对的是整个集装箱和电池模块，属于全淹没式灭火，需要的灭火剂用量大，造成不必要的浪费。
[0006]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种用于锂离子电池柜的多级预警消防装置，包括电池柜、安装于电池柜内的锂电池、安装于电池柜内侧顶部的检测模块、灭火系统、布置于电池柜外面的控制系统以及报警系统，所述灭火系统包括安装于电池柜侧壁且位于锂电池四周的喷头、灭火剂存储罐、控制阀门以及流量控制器，所述检测模块与控制系统连接，控制系统与报警系统连接，灭火剂存储罐通过管道依次与控制阀门、流量控制器以及喷头连接，控制系统与控制阀门连接；
[0007]所述控制系统接收检测模块的信号，当检测到锂电池温度异常但未达到预设温度阈值时，向灭火系统发出一级预警信号，启动火源位置附近的喷头喷洒一级预警对应设置用量的灭火剂并向报警系统发送报警指令，当检测到锂电池温度高于预设阈值且检测到特征气体、烟雾信号和火焰信号时，向灭火系统发出二级预警信号，启动火源位置附近的喷头喷洒二级预警对应设置用量的灭火剂并向报警系统发送报警指令，当检测到锂电池温度高于预设阈值且特征气体浓度、烟雾浓度持续上升并高于预设阈值时，向灭火系统发出三级预警信号，启动火源位置附近的多个喷头喷洒三级预警对应设置用量的灭火剂并向报警系统发送报警指令。
[0008]本专利技术当检测到锂电池温度异常但未达到预设温度阈值时，即向灭火系统发出一级预警信号，在电池尚未发生明火时就进行预警，检测到烟雾信号和火焰信号时启动二级预警和三级预警，做到早期预警和不同阶段的安全预防措施；本专利技术在向灭火系统发出二级预警信号时，启动火源位置附近的喷头喷洒灭火剂，根据火源位置和火灾范围实现更为精准、迅速的灭火处理，也可以尽可能减少对其他电池的影响；本专利技术根据不同响应级别喷洒该级预警对应设置用量的灭火剂，不属于全淹没式灭火，需要的灭火剂用量相对较少，不会造成不必要的浪费。
[0009]进一步地，所述检测模块包括红外感温探测器、烟气探测器以及火焰探测器，红外感温探测器、烟气探测器以及火焰探测器分别与控制系统连接。
[0010]更进一步地，所述控制系统包括BMS电池管理系统和电池状态分析模块，所述电池状态分析模块分别与烟气探测器以及火焰探测器连接，红外感温探测器与BMS电池管理系统的信号采集端口连接，BMS电池管理系统的信号输出端通过电池状态分析模块分别与灭火系统中的控制阀门以及报警系统连接。
[0011]更进一步地，所述BMS电池管理系统接收到检测模块发出的温度异常信号时，BMS电池管理系统限制锂电池的电流大小或切断锂电池外电路。
[0012]更进一步地，所述红外感温探测器采集电池的温度信号，结合红外探测技术识别温度异常电池、火源位置和范围，电池状态分析模块根据温度异常电池、火源位置和范围开启对应的控制阀门，从而使温度异常电池附近的喷头喷洒灭火剂。
[0013]进一步地，所述电池柜包括观察窗，所述观察窗的材质为防火防爆玻璃。
[0014]进一步地，所述锂电池为磷酸铁锂电池，所述磷酸铁锂电池有多个且安装于电池柜的固定支架上。
[0015]进一步地，所述灭火剂存储罐内存储的灭火剂为全氟己酮灭火剂，不同预警级别采用的灭火剂的用量不同，三级预警对应的灭火剂用量高于二级预警对应的灭火剂用量，二级预警对应的灭火剂用量高于一级预警对应的灭火剂用量。
[0016]本专利技术还提供一种用于锂离子电池柜的多级预警消防装置的方法，所述方法包括：
[0017]所述控制系统接收检测模块的信号，当检测到锂电池温度异常但未达到预设温度阈值时，向灭火系统发出一级预警信号，启动火源位置附近的喷头喷洒一级预警对应设置用量的灭火剂并向报警系统发送报警指令，当检测到锂电池温度高于预设阈值且检测到特征气体、烟雾信号和火焰信号时，向灭火系统发出二级预警信号，启动火源位置附近的喷头喷洒二级预警对应设置用量的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子电池柜的多级预警消防装置，其特征在于，包括电池柜、安装于电池柜内的锂电池、安装于电池柜内侧顶部的检测模块、灭火系统、布置于电池柜外面的控制系统以及报警系统，所述灭火系统包括安装于电池柜侧壁且位于锂电池四周的喷头、灭火剂存储罐、控制阀门以及流量控制器，所述检测模块与控制系统连接，控制系统与报警系统连接，灭火剂存储罐通过管道依次与控制阀门、流量控制器以及喷头连接，控制系统与控制阀门连接；所述控制系统接收检测模块的信号，当检测到锂电池温度异常但未达到预设温度阈值时，向灭火系统发出一级预警信号，启动火源位置附近的喷头喷洒一级预警对应设置用量的灭火剂并向报警系统发送报警指令，当检测到锂电池温度高于预设阈值且检测到特征气体、烟雾信号和火焰信号时，向灭火系统发出二级预警信号，启动火源位置附近的喷头喷洒二级预警对应设置用量的灭火剂并向报警系统发送报警指令，当检测到锂电池温度高于预设阈值且特征气体浓度、烟雾浓度持续上升并高于预设阈值时，向灭火系统发出三级预警信号，启动火源位置附近的多个喷头喷洒三级预警对应设置用量的灭火剂并向报警系统发送报警指令。2.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池柜的多级预警消防装置，其特征在于，所述检测模块包括红外感温探测器、烟气探测器以及火焰探测器，红外感温探测器、烟气探测器以及火焰探测器分别与控制系统连接。3.根据权利要求2所述的一种用于锂离子电池柜的多级预警消防装置，其特征在于，所述控制系统包括BMS电池管理系统和电池状态分析模块，所述电池状态分析模块分别与烟气探测器以及火焰探测器连接，红外感温探测器与BMS电池管理系统的信号采集端口连接，BMS电池管理系统的信号输出端通过电池状态分析模块分别与灭火系统中的控制阀门以及报警系统连接。4.根据权利要求3所述的一种用于锂离子电池柜的多级预警消防装置，其特征在于，所述BMS电池管理系统接收到检测模块发出的温度异常信号时，BMS电池管理系统限制锂电池的电流大小或切断锂电池外电路。5.根据权利要求3所述的一种用于锂离子电池柜的多级预警消防装置，其特征在于，所述红外感温探测器采集电池的温度信号，结合红外探测技术识别温度异常电池、火源位置和范围，电池状态分析模块根据温度异常电池、火源位置和范围开启对应的控制阀门，从而使温度异常电池附近的喷头喷洒灭火剂。6.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池柜的多级预警消防装置，其特征在于，所述电池柜包括观察窗，所述观察窗的材质为防火防爆玻璃。7.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池柜的多级预警消防装置，其特征在于，所述锂电池为磷酸铁锂电池，所述磷酸铁锂电池有多个且安装于电池柜的固定支架上。8.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池柜的多级预警消防装置，其特征在于，所述灭火剂存储罐内存储的灭火剂为全氟己酮灭火剂，不同预警级别采用的灭火剂的用量不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昌豪，汪书苹，程登峰，张佳庆，王海超，程宜风，苏文，朱胜龙，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：