一种锂电池储能系统的过热防控装置及方法与流程

本发明涉及电池储能，具体而言，涉及一种锂电池储能系统的过热防控装置及方法。

背景技术：

1、目前，随着电力系统的逐步优化与进步，人们的生活与电的使用也变得日渐紧密，小到常用的手机、相机等电子产品，大到出行工具、全屋智能的使用，均离不开电力的支撑，而电力的持续不断的供应则与电池储能系统息息相关，但是电池储能系统的长时间使用，会出现过热现象，而过热现象的出现，会导致电池内部出现短路、并急速升温，从而使得其内部高温电解液喷出遇到空气起火现象的发生，还会缩短电池的使用寿命，即便是现有技术中，采用bms也仅是对电池内部监控，当电池外部发生过热隐患时，bms并未能及时产生应对响应，因而，可能会造成重大损失，因而，研究如何提高电池储能系统的过热防控具有重要意义。

2、在专利cn111803831b中提及一种锂离子电池预制舱用火灾防控系统及控制方法，通过安装在电池预制舱本体内，包括成排设置的多个电池储能柜，每个储能柜内划分多个上下排列的网格，每个网格设置进气口、排气口和液氮喷射装置，其内，设置有锂离子电池簇，且防控系统装置还包括控制组件、进排风装置和灭火装置，通过控制组件中的控制器控制多个探测装置对每个网格内的情况进行监测，当出现火灾时，控制器控制液氮储罐及液氮喷射装置进行灭火，并在降温后将液氮气体送进液氮储罐实现循环，提高了防控装置的循环性，增强了防控装置的防控力度，但是其结构复杂，且功能单一，且网格需要密封设置，以便于液氮气体能够从进气口入，排气口出，因而具有一定的局限性，且只能通过控制器控制组件运行，当控制器出现突发状况，无法及时防控。

3、而在专利cn111569323a中，提及一种多次启停可控锂电池储能灭火系统，包括电源管理系统，与电源管理系统连接的预警控制系统，与预警控制系统连接的灭火装置，灭火装置外接有灭火剂局部输送总管、灭火剂输送全淹没管道、感温探火管，局部输送总管后段连接有汇流模块，汇流模块后端设置有电磁阀，所述电磁阀串接汇流模块和局部雾化喷嘴，与预警控制系统外接有电池热失控传感器、烟感探测器、温感探测器，所述电源管理系统包括电压监测装置、温度监测装置，所述预警控制系统上还连接有手动启动按钮、手动复位按钮、信号联动输出装置；通过设置高压电磁阀在局部管路，可以实现管路上灭火剂的释放通过点信号反复控制，实现启停可控；预警控制系统与电源管理系统联动，通过在线实时分析电芯的电压、温度的变化关系，判断电池是否存在热失控，但其可控力度较小，且其手动复位按钮、或手动启动信号，是通过探测器检测出后，对应的预警控制系统进行控制，并不能有效的应对控制器出现故障，无法检测到信号现象的出现，因而，该灭火系统仍具有防控程度不够全面的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种锂电池储能系统的过热防控装置及方法，以解决现有技术中存在的无法对电池内部和外部同时监测防控，且防控装置结构复杂繁琐，无法清晰的观察电池实时情况并做出相应处理，以及防控效率较低问题；以此达到简化防控装置的结构，提高防控装置的灵活性，实现对电池内外实时监测，及时预防电池过热现象的发生，提高电池储能系统的稳定性和平稳性，增大电池储能系统的安全性。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明涉及的一种锂电池储能系统的过热防控装置及方法，所述一种锂电池储能系统的过热防控装置，包括电池能量云平台、危情防控器和预警器，电池能量云平台分别与危情防控器、预警器连接，电池能量云平台通过预警器传递报警信息，并通过控制危情防控器对电池进行防控，电池能量云平台包括电池交换机、控制主芯片、备用控制芯片和bms，电池交换机分别与控制主芯片、备用控制芯片和bms连接，电池交换机分别通过控制主芯片或备用控制芯片、bms实现对电池内部和外部进行实时监测并及时对过热情况进行防控。

4、进一步，控制主芯片和备用控制芯片均用于监测锂电池储能系统电池外部各组件的运行，备用控制芯片为控制主芯片的备用芯片，用于控制主芯片故障或检修时启用，bms用于检测电池内部的实时状况，并将信息传递至电池交换机。

5、进一步，防控装置还包括采集检测器、控制面板、防控箱，采集检测器设置在防控箱内侧，控制面板设置在防控箱外侧，防控箱内设置锂电池，采集检测器、控制面板均与控制主芯片或备用控制芯片连接，其中，采集检测器与控制主芯片或备用控制芯片为单向连接，控制面板均与控制主芯片或备用控制芯片为双向传输。

6、进一步，bms包括电池能量集线器、网卡和bdu，电池能量集线器分别与网卡和bdu连接，bdu包括继电器和预充电路，继电器、预充电路均与电池能量集线器连接，电池能量集线器用于收集各个网卡反馈的采样信息，并控制bdu内继电器动作，进而实时监控电池的各项状态；网卡用于对电池单体的高速控制和数据采集，具有电池能量单元的充放电驱动开关功能，并及时响应电池能量集线器的指令配置。

7、进一步，防控箱包括防控板，防控板包括防控纵向板和防控横向板，防控横向板以能够拆卸的方式与防控纵向板连接，防控纵向板和防控横向板之间交错设置形成防控隔间，防控板为半封闭设置，防控板上设置控制面板，用于便于通过控制面板实时观察防控箱内部的电池信息状况。

8、进一步，控制面板包括手动按键和触摸屏，手动按键与触摸屏均设置在防控板的外侧，手动按键与触摸屏均与控制主芯片或备用控制芯片电连接，用于显示采集检测器监测的信息，并传递手动控制信号给控制主芯片或备用控制芯片，实现紧急情况的手动控制。

9、进一步，防控箱包括冷风管道，冷风管道底面与防控板顶部连接，冷风管道输入端与危情防控器连接，冷风管道输出端为封闭式，用于便于为电池降温，冷风管道底面设置出风口，所述出风口与防控隔间所在位置相对应，便于对电池精准或快速降温。

10、进一步，危情防控器包括热液氮储罐、水冷机箱或风机中的任意一种或多种，危情防控器输出端与冷风管道进口连接，且危情防控器设置手动启动装置，用于自动控制灭火失效情况下，能够人工手动灭火。

11、进一步，预警器包括声光报警装置和移动客户端报警，预警器与控制主芯片或备用控制芯片连接，控制主芯片或备用控制芯片能够根据电池温度的变化，及时通过声光报警提醒或将监测信息发送至移动客户端进行报警提醒。

12、一种锂电池储能系统的过热防控方法，所述方法采用所述的一种锂电池储能系统的过热防控装置，所述方法包括以下步骤：

13、步骤一、将电池簇根据防控隔间的个数分成i个区域，并采集每个区域内的j个电池单体的电池内部温度t和电池外环境温度t，其中，i的取值为1，2，...，m，j的取值为1，2，...，n；

14、步骤二、利用公式计算出每个分区内的电池内外环境的平均偏差值qi，其中，kj为各个电池单体的偏差系数，tij为第i个分区内第j个电池单体的本体温度，tij为第i个分区内第j个电池单体的电池外环境温度；

15、步骤三、根据每个分区的温度偏差值，计算整个储能系统中电池簇内外温度偏差估计总值w，其中，w＝α1q1+α2q2+...+αiqi,(α1，α2，...，αi均为各个分区的整体温度偏差系数值)；

16、步骤四、判断是否w＞第一预设值w0，是，储能系统过热，执行步骤六，否，暂无储能系统过热发生，执行步骤五；

17、步骤五、逐个排查每个分区内电池单体情况，判断是否|qi|＞第二预设值b1，是，有异常，进行相应危情防控，并执行步骤六，否，无异常，继续排查其他分区电池单体情况，重复步骤五；

18、步骤六、再次采集t、t，判断电池状态正常后，结束防控，继续监测电池簇状态。

19、相对于现有技术，本发明所述的一种锂电池储能系统的过热防控装置及方法，具有以下有益效果：

20、通过所述防控装置，能够简化防控装置的结构，提高防控装置的灵活性，实现对电池内外实时监测，及时预防电池过热现象的发生，提高电池储能系统的稳定性和平稳性，增大电池储能系统的安全性，大大延长电池储能系统的使用寿命，提高防控效率，增强防控的力度，保证电池的安全，有效的防止火灾和爆炸现象的产生，此外，还能够从根源处降低电池过热的风险，提高电池的稳定性和可靠性，保障检修人员的安全。