用于储能系统智能预警安防的基于多物理参数的安全预警装置制造方法及图纸

用于储能系统智能预警安防的基于多物理参数的安全预警装置属于安全预警装置技术领域，尤其涉及一种用于储能系统智能预警安防的基于多物理参数的安全预警装置。本实用新型专利技术提供一种用于储能系统智能预警安防的基于多物理参数的安全预警装置。本实用新型专利技术包括环境参数监测传感器、中央控制器、环境参数监测传感器供电部分、环境参数监测传感器供电控制部分、数据传输部分和数据传输供电部分，其特征在于中央控制器的检测信号输入端口与环境参数监测传感器的检测信号输出端口相连，环境参数监测传感器供电部分的电能输出端口通过环境参数监测传感器供电控制部分与环境参数监测传感器的电源端口相连。测传感器的电源端口相连。测传感器的电源端口相连。

【技术实现步骤摘要】
用于储能系统智能预警安防的基于多物理参数的安全预警装置


[0001]本技术属于安全预警装置
，尤其涉及一种用于储能系统智能预警安防的基于多物理参数的安全预警装置。

技术介绍

[0002]储能主要包括热能、动能、电能、电磁能、化学能等能量的存储，储能是能源变革和电力转型的关键一环，安全、高效、经济的电化学储能系统，广泛适配发电、电网和用电领域，助力优化能源结构、强化电力系统安全、降低能源使用成本。
[0003]储能系统为发电侧提供存储及输出管理，电化学储能技术与可再生能源发电技术形成联合系统。储能系统为输配电侧提供智慧的负荷管理，根据电网负荷情况及时调峰调频。储能系统为用户提供峰谷套利模式和稳定的电源质量管理。
[0004]锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应、绿色环保等优点，在储能领域具有广阔的应用前景。目前锂离子电池技术重要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、钛酸锂等不同类型并得到了广泛的应用。
[0005]锂离子电池目前被广泛应用于储能领域，然而储能电站火灾爆炸事故频发引发了人们对电化学储能电站安全性的极大关注。锂离子电池是储能电站电能的能量载体，其电极体系组分具有很高的热失控危险性，封装成电池后其热失控危险性加剧。2021年4月，北京丰台区储能电站发生爆炸事故，造成两名消防员死亡，使得公众对储能电站的应用前景担忧，近年来全球发生了多起储能电站火灾爆炸事故。
[0006]储能电站锂离子电池的火灾爆炸事故，主要是电池单体发生热失控后使得电池起火燃烧，进一步热失控扩展到相邻电池，从而形成大规模火灾，在受限空间中气体积聚到一定程度时，遇到点火源，又会发生爆炸。尽管锂离子电池存在自引发内短路致使热失控的风险，但是概率很低，仅为百万分之一。一般认为，热失控是在外部诱发条件如热滥用、电滥用、机械滥用下造成的。储能电站锂离子电池发生热失控时，电池间会发生热失控蔓延，进一步引发大规模的电池燃烧。
[0007]储能电站锂离子电池电池簇在单预制仓储室内排列紧密，电池簇内的电池高度密集，很容易形成热失控扩展蔓延的情况，此时难以散热，热量和可燃气体会慢慢积累；若可燃气体扩散、运移后在受限空间积聚，则更加容易在延迟点火后发生爆炸。
[0008]目前，对于热失控机理和演化过程研究已经较为深入，而储能电站锂离子电池监测预警技术仍然有很多问题亟待解决。比如研究储能电站锂电池热失控特性及演化过程规律技术发现储能电站锂离子电池在外部滥用条件下的热失控演化过程可划分为3个阶段和6个过程。3个阶段分别是热失控早期、热失控发生期和火灾初期。6个过程分别是放热、产气、增压、喷烟、起火燃烧和气体爆炸。整个演化过程各阶段并不是独立的，而是化学反应重叠交叉进行的。深入理解锂电池热失控特性及演化过程才能获得可靠和先进的监测预警、抑制、灭火、抑爆技术。
[0009]目前在储能电站监测预警方面，电压信号、温度信号和烟雾报警信号作为监测信号预警效果较差，在发出热失控预警时已经到达了热失控的末尾期。需要构建以多物理8参数数据融合的多参数耦合的热失控全过程监测预警技术，在热失控初期进行快速、准确的预警，并根据预警结果，提供相应的事故处置措施，如热失控早期热管理，热失控发生期断电冷却、抑制，火灾初期进行灭火。避免热失控引起更大的安全事故。

技术实现思路

[0010]本技术就是针对上述问题，提供一种用于储能系统智能预警安防的基于多物理参数的安全预警装置。
[0011]为实现上述目的，本技术采用如下技术方案，本技术包括环境参数监测传感器、中央控制器、环境参数监测传感器供电部分、环境参数监测传感器供电控制部分、数据传输部分和数据传输供电部分，其特征在于中央控制器的检测信号输入端口与环境参数监测传感器的检测信号输出端口相连，环境参数监测传感器供电部分的电能输出端口通过环境参数监测传感器供电控制部分与环境参数监测传感器的电源端口相连，数据传输部分的数据传输端口与中央控制器的数据传输端口相连；所述环境参数监测传感器包括温湿度传感器、振动加速度传感器、气压传感器、VOC传感器、CO2传感器和CO传感器。
[0012]作为一种优选方案，本技术所述气压传感器采用MEMS气压传感器。
[0013]作为另一种优选方案，本技术所述中央控制器采用GD32C103CBT6芯片U1，U1的10～17脚分别与GM_ADC1、GM_ADC2、USART1_TX、USART1_RX、SPI0_NSS、SPI0_SCK、SPI0_MISO、SPI0_MOSI对应相连，U1的29～38脚分别与TJ_SET、USART0_TX、USART0_RX、RX_SET、TX_SET、NLSWDCLK、NLSWDIO、V5_EN对应相连，U1的5脚分别与电阻R8一端、晶振Y1一端、电容C1一端相连，C1另一端分别与GND、电容C2一端相连，C2另一端分别与Y1另一端、R8另一端、U1的6脚相连，U1的44脚通过电阻R9接GND，U1的7脚分别与电阻R10一端、电容C5一端相连，R10另一端接V3.3，C5另一端接GND；
[0014]U1的3脚分别与晶振Y2一端、电容C3一端相连，Y2另一端分别与U1的4脚、电容C4一端相连，C4另一端分别与GND、C3另一端相连；
[0015]U1的21脚通过电阻R6分别与V3.3、电阻R7一端相连，R7另一端接U1的22脚；
[0016]U1的42脚通过电阻R4分别与V3.3、电阻R5一端相连，R5另一端接U1的43脚；
[0017]U1的18脚通过电阻R1分别与V3.3、电阻R2一端相连，R2另一端接U1的19脚；
[0018]U1的40脚依次通过电阻R3、指示灯D1接V3.3；
[0019]W25Q64JVXGIQ芯片U2的1、2、5、6脚分别与SPI0_NSS、SPI0_MISO、SPI0_MOSI、SPI0_SCK对应相连。
[0020]作为另一种优选方案，本技术所述温湿度传感器U3的数据传输端口分别与AHT_SCL、AHT_SDA对应相连，VOC传感器U4的数据传输端口与GM_ADC1相连，气压传感器U6的数据传输端口分别与QMA_SDA、QMA_SCL、QMA_T1、QMA_T2对应相连，CO传感器U5的数据传输端口与GM_ADC2相连，振动加速度传感器U8的数据传输端口分别与DSP_SCL、DSP_SDA、DSP_TI对应相连，CO2传感器U7的数据传输端口分别与MH_RX、MH_TX对应相连。
[0021]作为另一种优选方案，本技术所述环境参数监测传感器供电部分包括RT9193
‑
25GB芯片U11和ME6211C33M5G芯片U12，U11的1脚接V5，U11的3脚接RT_EN，U11的5脚
接V2.5；
[0022]U12的1脚接V5，U12的5脚接V3.3。
[0023]作为另一种优选方案，本技术所述环境参数监测传感器供电控制部分包括AO3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于储能系统智能预警安防的基于多物理参数的安全预警装置，包括环境参数监测传感器、中央控制器、环境参数监测传感器供电部分、环境参数监测传感器供电控制部分、数据传输部分和数据传输供电部分，其特征在于中央控制器的检测信号输入端口与环境参数监测传感器的检测信号输出端口相连，环境参数监测传感器供电部分的电能输出端口通过环境参数监测传感器供电控制部分与环境参数监测传感器的电源端口相连，数据传输部分的数据传输端口与中央控制器的数据传输端口相连；所述环境参数监测传感器包括温湿度传感器、振动加速度传感器、气压传感器、VOC传感器、CO2传感器和CO传感器。2.根据权利要求1所述用于储能系统智能预警安防的基于多物理参数的安全预警装置，其特征在于所述气压传感器采用MEMS气压传感器。3.根据权利要求1所述用于储能系统智能预警安防的基于多物理参数的安全预警装置，其特征在于所述中央控制器采用GD32C103CBT6芯片U1，U1的10～17脚分别与GM_ADC1、GM_ADC2、USART1_TX、USART1_RX、SPI0_NSS、SPI0_SCK、SPI0_MISO、SPI0_MOSI对应相连，U1的29～38脚分别与TJ_SET、USART0_TX、USART0_RX、RX_SET、TX_SET、NLSWDCLK、NLSWDIO、V5_EN对应相连，U1的5脚分别与电阻R8一端、晶振Y1一端、电容C1一端相连，C1另一端分别与GND、电容C2一端相连，C2另一端分别与Y1另一端、R8另一端、U1的6脚相连，U1的44脚通过电阻R9接GND，U1的7脚分别与电阻R10一端、电容C5一端相连，R10另一端接V3.3，C5另一端接GND；U1的3脚分别与晶振Y2一端、电容C3一端相连，Y2另一端分别与U1的4脚、电容C4一端相连，C4另一端分别与GND、C3另一端相连；U1的21脚通过电阻R6分别与V3.3、电阻R7一端相连，R7另一端接U1的22脚；U1的42脚通过电阻R4分别与V3.3、电阻R5一端相连，R5另一端接U1的43脚；U1的18脚通过电阻R1分别与V3.3、电阻R2一端相连，R2另一端接U1的19脚；U1的40脚依次通过电阻R3、指示灯D1接V3.3；W25Q64JVXGIQ芯片U2的1、2、5、6脚分别与SPI0_NSS、SPI0_MISO、SPI0_MOSI、SPI0_SCK对应相连。4.根据权利要求1所述用于储能系统智能预警安防的基于多物理参数的安全预警装置，其特征在于所述温湿度传感器U3的数据传输端口分别与AHT_SCL、AHT_SDA对应相连，VOC传感器U4的数据传输端口与GM_ADC1相连，气压传感器U6的数据传输端口分别与QMA_SDA、QMA_SCL、QMA_T1、QMA_T2对应相连，CO传感器U5的数据传输端口与GM_ADC2相连，振动加速度传感器U8的数据传输端口分别与DSP_SCL、DSP_SDA、DSP_TI对应相连，CO2传感器U7的数据传输端口分别与MH_RX、MH_TX对应相连。5.根据权利要求1所述用于储能系统智能预警安防的基于多物理参数的安全预警装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨超，闫乐山，杨梓墨，
申请(专利权)人：金天弘能源科技北京有限公司，
类型：新型
国别省市：