一种带有灭火系统的储能电池模组的制作方法

1.本实用新型涉及电力能源储能技术领域，尤其是涉及一种带有灭火系统的储能电池模组。


背景技术：

2.电化学储能系统的核心是电池系统，电池系统的失效概率很低，但是失效模式比较恶略，一旦发生电池内短路造成热失控，其内部能量没有释放完全之前都是个能够引起火灾的危险源。目前常规的电池系统灭火有气体灭火、喷淋水灭火、气溶胶灭火等，都很难阻值电池的复燃。消除电池热失控火灾的最好方法是将整个电池完全浸没在能够吸收热量的液体中，将热量吸收直至能量释放完成。储能系统的电池规模通常比较大，机柜体积或集装箱体积较大，在以一立方米至几十立方米，整体注水需要较长的时间，容易贻误灭火的最佳时机，且注水量较大，对灭火系统供水要求较高。灭火损失也较大，整柜子或者整集装箱内所有设备将被水浸泡，经济成本偏高。


技术实现要素：

3.针对上述背景技术所阐述的问题，本实用新型可以提高系统效率的一种带有灭火系统的储能电池模组。
4.为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种带有灭火系统的储能电池模组，包括至少一个电池模组，所述电池模组包括密封的外壳，在外壳上设置进水口和出水口，还包括连接注水泵和进水口的进水管，所述进水管上设置电磁阀，还包括连接出水口和储水箱的排水管，所述排水管上设置单向阀，注水泵设置在储水箱上，储水箱设置排气阀；所述电池模组的外壳内部设置电芯、电芯监测单元及连接于密封壳体底部的散热器，所述散热器任一选择风冷散热器或水冷换热器。
6.上述技术方案中，所述进水口位置于壳体任何位置，所述出水口设置的高度大于壳体内部电芯顶端高度。
7.上述技术方案中，所述储水箱中存放适用于灭火的消防液体，所述消防液体的种类包括水、去离子水、全氟己酮。
8.上述技术方案中，所述储水箱体积远大于电池模组的内部体积中，可注水空间的3—15倍。
9.上述技术方案中，所述电芯监测单元为集成电芯电压、温度、烟雾、可燃气体监测单元的控制器，包括分别与微处理器连接的电芯电压采集单元、电芯温度采集单元、箱内温度采集单元、箱内烟雾采集单元和箱内可燃气体采集单元、电源和通讯模块。
10.本实用新型采用闭式液体灭火系统，灭火用消防液体不会泄漏，方便灾后处理，发生火灾时，消防液体可以直达电池周围，提高了灭火效率，同时密封的电池模组将电池燃烧产生的烟气都通过排水管送入水箱内。电芯喷出的烟气经过消防液体的过滤，烟气中的可溶于消防液体的气体及颗粒物都被消防液体过滤吸收，废气危害小，可见烟雾几乎被消除。
消防液体浸没面积仅为电池模组内部，对其他模组及机柜内其他设备没有损坏，循环使用消防液体流动带走热量，避免消防液体受热分解产生二次危害，对消防液体泵、灭火管路的直径、消防液体箱的容量都大大降低，使灭火设备的安装、维护难度及成本得到有效降低，具有结构简单，安全性高，能有效保证电池模组的安全，降低灭火成本，也能够提高灭火效率，减少烟气污染。
附图说明
11.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
12.图1是本实用新型的结构示意图。
13.图2是本实用新型的电芯监测单元结构示意图。
14.图3是本实用新型的机柜控制器结构示意图。
15.图4是本实用新型的电池模组主视结构示意图。
16.图5是本实用新型的电池模组俯视结构示意图。
17.其中：电池模组1、进水口11、出水口12、散热器13、电芯14、电芯监测单元15、电池模组壳体16、进水管21、排水管22、电磁阀 3，储水箱4、排气阀41、单向阀5、注水泵6。
具体实施方式
18.下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
19.根据图1—5所示，作为实施例所示的一种带有灭火系统的储能电池模组，包括至少一个电池模组，实施例包括3个、5个、或6个电池模组，电池模组包括密封的外壳，外壳为密封的壳体，可以防止灭火液体泄漏，在外壳上设置进水口和出水口，进水口位置于壳体任何位置，出水口设置的高度大于壳体内部电芯顶端高度。水口位置可以设置于壳体上部，也可以设置在其他位置，出水口必须设置在内部电芯顶端高度以上，以保证注水时内部谁能够完全浸没电芯。
20.在外壳上设置的进水口连接进水管，进水管连接注水泵，注水泵负责对消防液体循环提供动力，在进水管上的合适位置设置电磁阀，电磁阀负责选择进水路径，仅打开需要进行灭火的模组通路；在外壳上设置的出水口连接排水管，排水管连接储水箱，排水管上的合适位置设置单向阀，单向阀作用是防止烟气和水倒灌入其他电池模组。注水泵设置在储水箱上，储水箱设置排气阀，排气阀作用是用于平衡水箱内外压力，当电池燃烧产生的烟气经过水箱过滤后经排气阀排出，可以消除烟雾，储水箱进水、回水口均位于液面以下。
21.考虑到电池模组的稳定性，经实际工作中发现，多个电池模组同时起火的概率很小，储水箱体积要大于单个电池模组的内部体积中，可注水空间的3—15倍，储水箱中存放适用于灭火的消防液体，消防液体的种类包括水、去离子水、全氟己酮，除水外，其他液体均
为非导电液体，采用水作为消防液体，是考虑到水是成本最低的方案，但是局限于单个电池模组直流电压不大于60v的场景，在单个模组内电芯串联后直流电压大于60v时，需要使用非导电液体如去离子水、全氟己酮等，以保证不产生对地的危险电压，循环水泵保证温升不至于过高保证，如采用全氟己酮等比热容较小的液体，储水箱体积中可注水空间是全部电池模组的内部体积的5—10倍
22.电池模组可以采用现有技术的电池模组，本实施例的电池模组的外壳内部设置电芯、电芯监测单元及连接于密封壳体底部的散热器，散热器任一选择风冷散热器或水冷换热器。电芯安装在密封壳体内，电芯密集排列，电芯底部粘散热器，通过串并联形成电池模组，电芯监测单元为集成电芯电压、温度、烟雾、可燃气体监测单元的控制器，包括分别与微处理器连接的电芯电压采集单元、温度传感器，如电芯温度采集单元和箱内温度采集单元、箱内烟雾采集单元(即内部烟雾传感器)和箱内可燃气体采集单元(即可燃气体传感器)、电源和通讯模块，采集的数据经过内部微处理器(mcu)分析处理后通过通讯模组送给机柜控制器，机柜控制器)包括分别与微处理器连接的水泵控制单元(即水泵控制器)、电磁阀控制单元(即电磁阀控制器)、电池簇断路器分离控制器、电池簇接触器控制器、声光报警控制单元、电源和通讯模块。电芯监测单元和机柜控制器可以采用现有技术的相关技术，本实施例仅以最简单的实施例结构予以说明。
23.具体实施时，具体的工作过程描述如下：当某个电池模组内部的电芯出现内部短路造成电芯热失控现象，电池监视单元监测到电芯温度超过最大允许值，且电芯电压低于正常值，且监测到模组内部有烟雾或可燃气体报警，判定为电芯内短路引起热失控火灾，电池监视单元发出告警信息给机柜控制器，由机柜控制器触发灭火告警，启动声光报警器警示火灾发生，同时控制电池簇断路器分励脱扣器跳闸、电池簇接触器断开，以保证电池簇对外没有连接，避免注水后产生对地危险电压危害。之后启动水泵控制器打开注水泵、导通对应需要灭火的电池模组的电磁阀，给需要灭火的电池模组进行注水灭火。水箱内的灭火水迅速注入到对应的电池模组内，模电池组内部产生的气体及烟雾被压力压入排水管，回流到储水箱内。
24.水泵持续将消防液体注入电池模组，循环降温，及时带走热量。设置的储水箱体积远大于单个电池模组内体积，大大降低水的温升。灭火系统循环路径为：消防液体储存于储水箱内，灭火系统启动后，消防液体被注水泵抽取进入进水管，经对应需要消防的电池模组电磁阀流入对应电池模组进水口后进入电池模组内部，对电池模组内电芯进行浸没；电池模组内空气、电芯内短路所产生的气体及气体排空后的消防液体经排水口、单向阀、出水管后进入储水箱完成循环。
25.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。