一种用于锂电池储能的热失控抑制系统及其抑制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于锂电池储能的热失控抑制系统及其抑制方法，包括探测模块、信息融合控制单元、压缩氮气泡沫灭火装备以及UPS供电模块；信息融合控制单元通过CAN总线分别与探测模块和压缩氮气泡沫灭火装备建立通讯连接，UPS供电模块提供电源；抑制系统配置于锂电池储能柜时，探测模块将采集的信息发送至信息融合控制单元，其通过模糊RBF神经网络完成信息融合，并根据融合结果控制压缩氮气泡沫灭火装备动作。本发明专利技术通过布局调整和参数设定，在一定程度上解决了传统抑制锂电池制热失控方法存在的持续降温效果较差，阻燃能力较弱的安全隐患问题，使抑制效果具有提升，通过多传感器信息融合优化了热失控预警快速性和准确性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于锂电池储能的热失控抑制系统及其抑制方法


[0001]本专利技术属于电化学储能消防安全
，具体涉及一种用于锂电池储能的热失控抑制系统，还涉及一种用于锂电池热失控的抑制方法。

技术介绍

[0002]锂电池储能系统作为目前最主要的电化学储能系统，其热失控抑制技术一直是储能领域关注的重点内容。锂电池热失控后的火灾不属于单一类型火灾，是一种包含了B、C、E类型的复合型火灾。如若不能在早期快速识别并有效抑制，随着电池内部电化学反应的持续发生，锂电池自身会不断排放可燃性有害气体并伴随大量热产生，抬高电芯温度，达到燃烧条件后会发生自燃，可燃气体浓度过高甚至会直接爆炸，造成储能系统重大损失。现阶段使用的热失控抑制方案中，如七氟丙烷气体，其绝缘性能好，瞬时降温快，但其持续抑制温度上升效果差；细水雾方案，其降温效果好，电气绝缘性能差，长期浸泡带电电池易造成次生伤害。因此需要解决锂电池热失控前期快速探测、抑制过程需针对B、C、E类火灾特点，隔绝可燃气体、抑制温度上升、避免引发电气次生伤害。目前，常见的传感器，如烟雾、CO传感器等，应用于探测锂电池火灾时，采集信息迟缓，只有当锂电池热失控到达一定程度时才会做出反应；又如易受环境因素影响的温度传感器，往往采集信息不准确，且若采用单一传感器，极易错报漏报而错失最佳抑制时间，导致后续热失控抑制困难而造成更危险情况发生。现有的锂电池储能联动消防装备仅在接收动作指令时输出抑制剂，而未能控制抑制剂输出量，严重影响灭火效率，且造成大量资源浪费。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种用于锂电池储能的热失控抑制系统及其抑制方法，解决了目前锂电池热失控的抑制有待进一步优化和改进的问题。
[0004]本专利技术所采用的技术方案是，
[0005]一种用于锂电池储能的热失控抑制系统，包括探测模块、信息融合控制单元、压缩氮气泡沫灭火装备以及UPS供电模块；其中，信息融合控制单元通过CAN总线分别与探测模块和压缩氮气泡沫灭火装备建立通讯连接，UPS供电模块为抑制系统提供电源；在抑制系统配置于锂电池储能柜的情形下，探测模块用于将探测的信号发送至信息融合控制单元，信息融合控制单元通过模糊RBF神经网络完成信息融合并控制压缩氮气泡沫灭火装备动作；
[0006]其中，探测模块包括热解粒子传感器、膨胀力传感器、温度传感器、光电式烟雾传感器以及CO传感器；信息融合控制单元包括预处理模块、信息融合模块和中央控制器；压缩氮气泡沫灭火装备包括PLC控制器和泡沫发生装置。
[0007]本专利技术的特点还在于；
[0008]泡沫发生装置包括压缩氮气瓶、泡沫液储罐、混合室以及用于与锂电池储能柜传输泡沫的管路和电磁阀。
[0009]探测模块用于采集每个锂电池包中热解粒子浓度、膨胀力大小、温度高低、烟雾浓
度以及CO浓度的环境信息；探测模块通过CAN总线向信息融合控制单元传递所采集的环境信息。
[0010]预处理模块用于将探测模块采集的环境信息转换为归一化后的环境信息；信息融合模块采用模糊RBF神经网络的方法，将归一化后的环境信息做融合处理，中央控制器用于根据归一化后的环境信息向压缩氮气泡沫灭火装备以及锂电池储能柜的管路和电磁阀发出动作指令。
[0011]所述膨胀力传感器为应力应变式传感器；热解粒子传感器由电化学传感器、激光粉尘颗粒物传感器和温度传感器三类传感器复合而成。
[0012]本专利技术的另一个技术方案是；
[0013]一种用于锂电池储能的热失控抑制方法，具体按照如下步骤进行：
[0014]步骤1：每个锂电池包内的探测模块持续采集内部的环境信息，并将采集的环境信息通过CAN总线全部传递给信息融合控制单元；
[0015]步骤2：预处理模块将环境信息转换为统一的信息量，并将统一信息量传输给信息融合模块的模糊RBF神经网络输入层；
[0016]步骤3：利用模糊RBF神经网络自适应在线学习功能完成所有信息量的分析融合，经加权组合输出信息融合结果，判断锂电池储能柜中是否存在热失控情况，如果所有信息量均在正常范围内，则继续监测环境信息，压缩氮气泡沫灭火装备不动作；若信息融合结果表示存在热失控，则需要进行以下步骤启动压缩氮气泡沫灭火装备进行抑制；
[0017]步骤4：首先需要信息融合模块中数据处理层根据特征信息的来源，确定热失控锂电池包的精确位置信息，同时压缩氮气泡沫灭火装备总出口管路电磁阀与对应热失控电池包支路管路电磁阀均打开，压缩氮气泡沫灭火装备立即根据预设时间向对应位置灌注压缩氮气泡沫；
[0018]步骤5：在预设灌注时间结束后，压缩氮气泡沫灭火装备总出口管路电磁阀自动关闭，等待处于热失控状态的锂电池包的泄压阀动作，若该泄压阀完成一次打开关闭动作，则压缩氮气泡沫灭火装备总出口管路再次开通，进行二次注入，二次注入结束后各个电磁阀关闭，压缩氮气泡沫灭火装备停止运行，完成热失控抑制动作；若泄压阀未动作，则不进行二次注入，直接完成一次热失控抑制动作。
[0019]本专利技术的有益效果是，本专利技术一种用于锂电池储能的热失控抑制系统，相比于细水雾、七氟丙烷、全氟己酮等常规灭火介质，压缩氮气泡沫质地细密，覆盖性好，其析液持续降温效果明显。特别的，相较于压缩空气泡沫，一方面，压缩氮气泡沫不具有导电性，能较好的保护锂电池电芯，防止次生灾害的发生；另一方面，压缩氮气泡沫析液后产生的氮气，为惰性气体，不易与热失控产生的可燃气体发生反应，能起到惰化稀释可燃气体的作用，抑制效果显著。特别的，本专利技术中消防装备能精确控制压缩氮气泡沫的注入量，通过注入流量大小设定首次注满时间，同时采用二次注入的方式，有效防止复燃现象的发生。
[0020]本专利技术使用的热解粒子传感器和膨胀力传感器，且结合常见的三种传感器，通过信息融合处理，确保热失控预警的及时性和准确性，做到早期预警、准确报警、及时响应，有效提高整个锂电池储能热失控抑制系统的安全性。
附图说明
[0021]图1是本专利技术一种用于锂电池储能的热失控抑制系统的系统框架示意图；
[0022]图2是本专利技术一种用于锂电池储能的热失控抑制系统的工作流程示意图；
[0023]图3是本专利技术一种用于锂电池储能的热失控抑制系统的实施例中压缩氮气泡沫刚注入锂电池包状态的平面原理示意图；
[0024]图4是本专利技术一种用于锂电池储能的热失控抑制系统的实施例中压缩氮气泡沫注入锂电池包的状态下锂电池包内出现分层现象的平面原理示意图；
[0025]图5是本专利技术一种用于锂电池储能的热失控抑制系统中多传感器信息分析融合的流程示意图。
[0026]图中，1.锂电池包，2.锂电池模组，3.泄压阀，4.压缩氮气泡沫输入口，5.压缩氮气泡沫，6.析液后液体层，7.析液后气体层，8.气液分层处。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术一种用于锂电池储能的热失控抑制系统及其抑制方法进行详细说明。
[0028]本专利技术提供一种用于锂电池储能的热失控抑制系统，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于锂电池储能的热失控抑制系统，其特征在于，包括探测模块、信息融合控制单元、压缩氮气泡沫灭火装备以及UPS供电模块；其中，所述信息融合控制单元通过CAN总线分别与探测模块和压缩氮气泡沫灭火装备建立通讯连接，所述UPS供电模块为抑制系统提供电源；在抑制系统配置于锂电池储能柜的情形下，所述探测模块用于将采集的信号发送至信息融合控制单元，所述信息融合控制单元通过模糊RBF神经网络完成信息融合并控制压缩氮气泡沫灭火装备动作；其中，所述探测模块包括热解粒子传感器、膨胀力传感器、温度传感器、光电式烟雾传感器以及CO传感器；所述信息融合控制单元包括预处理模块、信息融合模块和中央控制器；所述压缩氮气泡沫灭火装备包括PLC控制器和泡沫发生装置。2.根据权利要求1所述的一种用于锂电池储能的热失控抑制系统，其特征在于，所述泡沫发生装置包括压缩氮气瓶、泡沫液储罐、混合室以及用于与锂电池储能柜传输泡沫的管路和电磁阀。3.根据权利要求1所述的一种用于锂电池储能的热失控抑制系统，其特征在于，所述探测模块用于采集每个锂电池包(1)中热解粒子浓度、膨胀力大小、温度高低、烟雾浓度以及CO浓度的环境信息；所述探测模块通过CAN总线向信息融合控制单元传递所采集的环境信息。4.根据权利要求1所述的一种用于锂电池储能的热失控抑制系统，其特征在于，所述预处理模块用于将探测模块采集的环境信息转换为归一化后的环境信息；所述信息融合模块采用模糊RBF神经网络的方法，将归一化后的环境信息做融合处理，所述中央控制器用于根据归一化后的环境信息向压缩氮气泡沫灭火装备以及锂电池储能柜的管路和电磁阀发出动作指令。5.根据权利要求1所述的一种用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建渊，闫瑾，景航辉，王海啸，李英杰，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：