一种用于锂离子储能电池模块的灭火方法和系统与流程

本发明涉及电池安全领域,并且更具体地，涉及一种用于锂离子储能电池模块的灭火方法和系统。

背景技术：

锂离子储能电池的大规模应用，有效提升了可再生能源消费，对于保障电网安全稳定运行也做出了突出贡献。但随着锂离子电池的大量使用，如果使用过程中缺乏有效的安全防护措施，发生安全性事故将是偶然中的必然。

目前建设的锂离子电池储能电站中，灭火系统主要采用传统的七氟丙烷灭火系统，判断电池火灾的发生与否主要依靠安置在集装箱顶部的烟雾传感器。这样的监测条件和灭火系统往往导致在烟感触发时，系统火灾已到不可控的地步。安全事故频发对锂离子储能电池的大规模应用提出了严峻挑战，因此，需要一种锂离子电池专用灭火技术来提高灭火率，保障储能系统安全稳定运行。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的储能电池灭火系统仅采用烟雾传感器触发容易引起火灾的技术问题，本发明提供一种用于锂离子储能电池模块的灭火方法，所述方法包括：

采集锂离子储能电池模块内的电池本体参数值和环境参数值；

将采集的参数值与预先设置的参数阈值进行比较，并根据比较结果，生成不同级别的报警指令；

根据报警指令切断电池模块电源，并根据报警指令的级别生成对应级别的灭火指令；

根据灭火指令的级别执行对应级别的灭火操作。

进一步地，所述方法还包括根据报警指令的级别执行对应级别的报警操作。

进一步地，所述采集锂离子储能电池模块内的电池本体参数值和环境参数值包括：

采集锂离子储能电池模块内的电池温度和电池电压；

采集锂离子储能电池模块内的气体浓度和烟雾浓度。

进一步地，所述将采集的参数值与预先设置的参数阈值进行比较，并根据比较结果，生成不同级别的报警指令是指将采集的参数值与预先设置的参数阈值进行比较，当至少一个采集的参数值持续不在所述参数阈值范围一段时间后，根据延时反馈的比较结果，生成不同级别的报警指令。

进一步地，所述将采集的参数值与预先设置的参数阈值进行比较，并根据比较结果，生成不同级别的报警指令包括：

将采集的电池温度、电池电压、气体浓度和烟雾浓度分别与预先设置的参数阈值进行比较，当电池温度、电池电压、气体浓度中有且仅有一个参数值不在设置的参数阈值范围，且烟雾浓度在设置的参数阈值范围时，生成一级报警指令；

将采集的电池温度、电池电压、气体浓度和烟雾浓度分别与预先设置的参数阈值进行比较，当电池温度、电池电压、气体浓度中有至少两个参数值不在设置的参数阈值范围，且烟雾浓度在设置的参数阈值范围时，生成二级报警指令；

将采集的电池温度、电池电压、气体浓度和烟雾浓度分别与预先设置的参数阈值进行比较，当电池温度、电池电压、气体浓度中任意一个参数值不在设置的参数阈值内，且烟雾浓度不在设置的参数阈值范围时，生成三级报警指令；

将采集的电池温度、电池电压、气体浓度和烟雾浓度分别与预先设置的参数阈值进行比较，有且仅有烟雾浓度不在设置的参数阈值范围时，生成特殊报警指令。

进一步地，所述根据报警指令切断电池模块电源，并根据报警指令的级别生成对应级别的灭火指令包括：

当所述报警指令为一级报警指令时，切断电池模块电源，并生成一级灭火指令，提醒技术人员排查隐患；

当所述报警指令为二级报警指令时，切断电池模块电源，并生成二级灭火指令，所述二级灭火指令为向电池模块内部喷射复燃抑制剂，当执行二级灭火操作后仍无法解除报警操作时，上报火警部门和监控人员；

当所述报警指令为三级报警指令时，切断电池模块电源，并生成三级灭火指令，所述三级灭火指令为向电池模块内先喷射灭火剂，后喷射复燃抑制剂，当执行三级灭火操作后仍无法解除报警操作时，上报火警部门和监控人员；

当所述报警指令为特殊报警指令时，切断电池模块电源，并生成特殊灭火指令，所述特殊灭火指令为上报临近人员通过监控视频或现场观察判断火灾情况，并采取相应措施。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种用于锂离子储能电池模块的灭火系统，所述系统包括：

检测单元，其与控制单元连接，用于采集锂离子储能电池模块内的电池本体参数值和环境参数值，以及将采集的参数值与预先设置的参数阈值进行比较，并根据比较结果，生成不同级别的报警指令传输至报警单元和控制单元；

控制单元，其与检测单元和灭火单元连接，用于根据检测单元的报警指令切断电池模块电源，并根据报警指令的级别生成对应级别的灭火指令，并将所述灭火指令发送至灭火单元；

灭火单元，其与控制单元连接，用于根据控制单元传输的的灭火指令级别执行对应级别的灭火操作。

进一步地，所述系统还包括报警单元，其与检测单元连接，用于根据检测单元传输的报警指令的级别执行对应级别的报警操作。

进一步地，所述检测单元包括：

信号采集单元，其用于采集锂离子储能电池模块内的电池温度、电池电压、气体浓度和烟雾浓度；

信号比较单元，其用于将采集的电池温度、电池电压、气体浓度和烟雾浓度分别与预先设置的参数阈值进行比较，并输出比较结果；

报警指令单元，其用于当电池温度、电池电压、气体浓度中有且仅有一个参数值不在设置的参数阈值范围，且烟雾浓度在设置的参数阈值范围时，生成一级报警指令；当电池温度、电池电压、气体浓度中有至少两个参数值不在设置的参数阈值范围，且烟雾浓度在设置的参数阈值范围时，生成二级报警指令；当电池温度、电池电压、气体浓度中任意一个参数值不在设置的参数阈值内，且烟雾浓度不在设置的参数阈值范围时，生成三级报警指令；以及有且仅有烟雾浓度不在设置的参数阈值范围时，生成特殊报警指令。

进一步地，所述灭火单元包括灭火剂，复燃抑制剂，若干个储瓶，管路，阀门和喷头，其中，储瓶用于分别存储灭火剂和复燃抑制剂，阀门用于控制管路的开关，喷头用于在阀门打开时，喷射灭火剂和/或复燃抑制剂。

进一步地，所述检测单元将采集的参数值与预先设置的参数阈值进行比较，并根据比较结果，生成不同级别的报警指令是指将采集的参数值与预先设置的参数阈值进行比较，当至少一个采集的参数值持续不在所述参数阈值范围一段时间后，根据延时反馈的比较结果，生成不同级别的报警指令。

进一步地，所述控制单元根据报警指令切断电池模块电源，并根据报警指令的级别生成对应级别的灭火指令包括：

当所述报警指令为一级报警指令时，切断电池模块电源，并生成一级灭火指令，所述一级灭火指令为提醒技术人员排查隐患；

当所述报警指令为二级报警指令时，切断电池模块电源，并生成二级灭火指令，所述二级灭火指令为向电池模块内部喷射复燃抑制剂，当执行二级灭火操作后仍无法解除报警操作时，上报火警部门和监控人员；

当所述报警指令为三级报警指令时，切断电池模块电源，并生成三级灭火指令，所述三级灭火指令为向电池模块内先喷射灭火剂，后喷射复燃抑制剂，当执行三级灭火操作后仍无法解除报警操作时，上报火警部门和监控人员；

当所述报警指令为特殊报警指令时，切断电池模块电源，并生成特殊报警指令，所述特殊报警指令为上报临近人员通过监控视频或现场观察判断火灾情况，并采取相应措施。

本发明技术方案提供的用于锂离子储能电池模块的灭火方法和灭火系统通过在储能电池模块内部采集电池本体温度和电压，以及内部气体浓度和烟雾浓度，并将所述采集的参数值与设置的参数阈值进行比较，根据比较结果生成不同级别的报警指令，并根据报警指令的级别生成对应级别的灭火指令，执行对应级别的报警操作，最后根据灭火指令的级别执行对应级别的灭火操作。所述方法和系统实现了对储能电池模块的全方位检测，根据检测结果将储能电池模块内的安全情况进行分级，生成不同级别的报警指令和灭火指令，执行不同级别的报警操作和灭火操作，从而使灭火的效率更高，而且所述方法和系统在采集到的信号持续一段时间后才会生成报警指令，从而在火灾可控范围内有效降低了误报率。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明优选实施方式的用于锂离子储能电池模块的灭火方法的流程图；

图2为根据本发明优选实施方式的用于锂离子储能电池模块的灭火系统的结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明优选实施方式的用于锂离子储能电池模块的灭火方法的流程图。如图1所示，本优选实施方式所述的用于锂离子储能电池模块的灭火方法100从步骤101开始。

在步骤101，采集锂离子储能电池模块内的电池本体参数值和环境参数值。

优选地，所述采集锂离子储能电池模块内的电池本体参数值和环境参数值包括：

采集锂离子储能电池模块内的电池温度和电池电压；

采集锂离子储能电池模块内的气体浓度和烟雾浓度。

在步骤102，将采集的参数值与预先设置的参数阈值进行比较，并根据比较结果，生成不同级别的报警指令。

优选地，所述将采集的参数值与预先设置的参数阈值进行比较，并根据比较结果，生成不同级别的报警指令是指将采集的参数值与预先设置的参数阈值进行比较，当至少一个采集的参数值持续不在所述参数阈值范围一段时间后，根据延时反馈的比较结果，生成不同级别的报警指令。

由于采集的储能电池模块内部的参数值存在误报的可能性，因此，发明中只有当采集的参数值持续不在设置的参数阈值范围一段时间后才生成报警指令，从而有效降低了火灾误报率。延时反馈的时间优选10秒到30秒。

优选地，所述将采集的参数值与预先设置的参数阈值进行比较，并根据比较结果，生成不同级别的报警指令包括：

将采集的电池温度、电池电压、气体浓度和烟雾浓度分别与预先设置的参数阈值进行比较，当电池温度、电池电压、气体浓度中有且仅有一个参数值不在设置的参数阈值范围，且烟雾浓度在设置的参数阈值范围时，生成一级报警指令；

将采集的电池温度、电池电压、气体浓度和烟雾浓度分别与预先设置的参数阈值进行比较，当电池温度、电池电压、气体浓度中有至少两个参数值不在设置的参数阈值范围，且烟雾浓度在设置的参数阈值范围时，生成二级报警指令；

将采集的电池温度、电池电压、气体浓度和烟雾浓度分别与预先设置的参数阈值进行比较，当电池温度、电池电压、气体浓度中任意一个参数值不在设置的参数阈值内，且烟雾浓度不在设置的参数阈值范围时，生成三级报警指令；

将采集的电池温度、电池电压、气体浓度和烟雾浓度分别与预先设置的参数阈值进行比较，有且仅有烟雾浓度不在设置的参数阈值范围时，生成特殊报警指令。

在步骤103，根据报警指令的级别执行对应级别的报警操作。

通过对储能电池模块内部的安全情况进行分级，从而生成不同级别的报警指令，所述不同级别的报警指令对应不同的声光报警方式，从而能使监控人员有效地区分储能电池模块内部的危险等级。

在步骤104，根据报警指令切断电池模块电源，并根据报警指令的级别生成对应级别的灭火指令。

在步骤105，根据灭火指令的级别执行对应级别的灭火操作。

优选地，所述根据报警指令切断电池模块电源，并根据报警指令的级别生成对应级别的灭火指令包括：

当所述报警指令为一级报警指令时，切断电池模块电源，并生成一级灭火指令，提醒技术人员排查隐患；

当所述报警指令为二级报警指令时，切断电池模块电源，并生成二级灭火指令，所述二级灭火指令为向电池模块内部喷射复燃抑制剂，当执行二级灭火操作后仍无法解除报警操作时，上报火警部门和监控人员；

当所述报警指令为三级报警指令时，切断电池模块电源，并生成三级灭火指令，所述三级灭火指令为向电池模块内先喷射灭火剂，后喷射复燃抑制剂，当执行三级灭火操作后仍无法解除报警操作时，上报火警部门和监控人员；

当所述报警指令为特殊报警指令时，切断电池模块电源，并生成特殊灭火指令，所述特殊灭火指令为上报临近人员通过监控视频或现场观察判断火灾情况，并采取相应措施。

图2为根据本发明优选实施方式的用于锂离子储能电池模块的灭火系统的结构示意图。如图2所示，本优选实施方式所述的用于锂离子储能电池模块的灭火系统200包括：

检测单元201，其与控制单元203连接，用于采集锂离子储能电池模块内的电池本体参数值和环境参数值，以及将采集的参数值与预先设置的参数阈值进行比较，并根据比较结果，生成不同级别的报警指令传输至报警单元202和控制单元203。

报警单元202，其与检测单元201连接，用于根据检测单元传输的报警指令的级别执行对应级别的报警操作。

控制单元203，其与检测单元201和灭火单元204连接，用于根据检测单元201的报警指令切断电池模块电源，并根据报警指令的级别生成对应级别的灭火指令，并将所述灭火指令发送至灭火单元204。

灭火单元204，其与控制单元203连接，用于根据控制单元204传输的的灭火指令级别执行对应级别的灭火操作。

优选地，所述检测单元201包括：

信号采集单元211，其用于采集锂离子储能电池模块内的电池温度、电池电压、气体浓度和烟雾浓度；

信号比较单元212，其用于将采集的电池温度、电池电压、气体浓度和烟雾浓度分别与预先设置的参数阈值进行比较，并输出比较结果；

报警指令单元213，其用于当电池温度、电池电压、气体浓度中有且仅有一个参数值不在设置的参数阈值范围，且烟雾浓度在设置的参数阈值范围时，生成一级报警指令；当电池温度、电池电压、气体浓度中有至少两个参数值不在设置的参数阈值范围，且烟雾浓度在设置的参数阈值范围时，生成二级报警指令；当电池温度、电池电压、气体浓度中任意一个参数值不在设置的参数阈值内，且烟雾浓度不在设置的参数阈值范围时，生成三级报警指令；以及有且仅有烟雾浓度不在设置的参数阈值范围时，生成特殊报警指令。

优选地，所述灭火单元204包括灭火剂，复燃抑制剂，若干个储瓶，管路，阀门和喷头，其中，储瓶用于分别存储灭火剂和复燃抑制剂，阀门用于控制管路的开关，喷头用于在阀门打开时，喷射灭火剂和/或复燃抑制剂。其中，灭火剂优选选择气体灭火剂，如七氟丙烷；复燃抑制剂优选选择绝缘、热稳定性好且降温效果好的液体，如氟化醚类。所述灭火单元具有自动启动、手动启动和强制机械启动功能。

优选地，所述检测单元201将采集的参数值与预先设置的参数阈值进行比较，并根据比较结果，生成不同级别的报警指令是指将采集的参数值与预先设置的参数阈值进行比较，当至少一个采集的参数值持续不在所述参数阈值范围一段时间后，根据延时反馈的比较结果，生成不同级别的报警指令。

优选地，所述控制单元204根据报警指令切断电池模块电源，并根据报警指令的级别生成对应级别的灭火指令包括：

当所述报警指令为一级报警指令时，切断电池模块电源，并生成一级灭火指令，所述一级灭火指令为提醒技术人员排查隐患；

当所述报警指令为二级报警指令时，切断电池模块电源，并生成二级灭火指令，所述二级灭火指令为向电池模块内部喷射复燃抑制剂，当执行二级灭火操作后仍无法解除报警操作时，上报火警部门和监控人员；

当所述报警指令为三级报警指令时，切断电池模块电源，并生成三级灭火指令，所述三级灭火指令为向电池模块内先喷射灭火剂，后喷射复燃抑制剂，当执行三级灭火操作后仍无法解除报警操作时，上报火警部门和监控人员；

当所述报警指令为特殊报警指令时，切断电池模块电源，并生成特殊报警指令，所述特殊报警指令为上报临近人员通过监控视频或现场观察判断火灾情况，并采取相应措施。

本发明所述用于锂离子储能电池模块的灭火系统对储能电池模块内部进行灭火的技术方案与本发明所述用于锂离子储能电池模块的灭火方法的技术方案相同，并且达到的技术效果也相同，此处不再赘述。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。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、嵌入式处理机或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。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。