储能电池消防装置及储能系统的制作方法

1.本实用新型涉及储能电池存放技术领域，尤其是涉及一种储能电池消防装置及储能系统。


背景技术：

2.储能技术是满足可再生能源大规模介入的重要手段，也是分布式能源系统、电动汽车产业的重要组成部分；储能电池具有高效、动态特性好、使用年数高、几乎不受地形影响等优点，广泛应用于储能电站、换电站等场景。然而，由于储能电池电极的活泼性及电解液的不稳定性，在使用过程中，如储能电池外部电路发生短路；储能电池内部材料发生短路；过度充电；储能电池受到撞击、挤压造成机械式损伤等触发储能电池发生热失控，其内部材料之间发生化学反应放热，引发火灾或者爆炸事故，严重影响储能电站的安全性能。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种储能电池消防装置及储能系统，以缓解现有技术中存在的储能电池发生热失控，其内部材料之间发生化学反应放热，引发火灾或者爆炸事故，严重影响储能电站的安全性能的技术问题。
4.本实用新型提供的一种储能电池消防装置，包括：储能壳体、冷却主体、监控机构和冷却源；
5.所述储能壳体内设置有用于放置所述储能电池的容置腔，所述监控机构位于所述储能壳体内部，所述监控机构用于检测所述容置腔内储能电池的状态，以判断所述储能电池是否处于危险状态；
6.所述冷却源通过所述冷却主体与所述容置腔连通，所述冷却源内部容置有冷却介质，所述冷却源位于所述储能壳体的顶部，所述冷却源用于在重力作用下向所述冷却主体输送冷却介质，所述监控机构与所述冷却主体电信号连接，所述监控机构用于根据所述储能电池的状态控制所述冷却主体的启闭，以使所述冷却源内部的冷却介质通过所述冷却主体向所述容置腔内输送冷却介质。
7.在本实用新型较佳的实施例中，所述容置腔设置有多个，多个所述容置腔沿着所述储能壳体依次布置，每个所述容置腔内至少布置有一个所述储能电池，且每个所述容置腔分别与所述冷却主体连通。
8.在本实用新型较佳的实施例中，所述冷却主体包括输送管道和冷却开关；
9.所述输送管道的一端与所述冷却源连接，所述输送管道的另一端分别与多个所述容置腔连通，所述冷却开关位于所述输送管道上，且所述冷却开关与所述监控机构电信号连接，所述监控机构用于控制所述冷却开关的启闭，以调节所述冷却源通过所述输送管道向所述容置腔内输送冷却介质。
10.在本实用新型较佳的实施例中，所述输送管道包括输送主管和输送支管；
11.所述输送主管与所述冷却源连接，所述冷却开关位于所述输送主管上，所述冷却
开关用于调节所述冷却源向所述输送主管的连通或关闭；
12.所述输送支管的数量与所述容置腔一一对应，每个所述输送支管与对应的所述容置腔连通，且多个所述输送支管分别与所述输送主管连接。
13.在本实用新型较佳的实施例中，所述冷却源包括冷却箱；
14.所述冷却箱位于所述储能壳体的顶部，所述冷却箱与所述输送主管连接，所述冷却箱容置有冷却介质，所述冷却箱用于在重力作用下向所述输送主管输送冷却介质。
15.在本实用新型较佳的实施例中，所述冷却源包括输送泵和冷却箱；
16.所述输送主管包括第一输送管和第二输送管，所述冷却箱位于所述储能壳体的顶部，所述第二输送管的一端与外部水源连接，所述第二输送管的另一端与所述冷却箱连接，所述输送泵位于所述外部水源和所述第二输送管之间，所述输送泵用于带动外部水源的冷却介质通过所述第二输送管输送至所述冷却箱内；
17.所述冷却箱与所述第一输送管连接，所述第一输送管分别通过多个所述输送支管与对应的所述容置腔连通，所述冷却箱用于在重力作用下向所述第一输送管输送外部水源的冷却介质。
18.在本实用新型较佳的实施例中，所述冷却源包括输送泵、冷却槽和冷却箱；
19.所述冷却槽位于所述储能壳体的底部，且所述冷却槽内部容置有冷却介质，所述输送主管包括第一输送管和第二输送管，所述冷却箱位于所述储能壳体的顶部，所述第二输送管的一端与所述冷却槽连通，所述第二输送管的另一端与所述冷却箱连接，所述输送泵位于所述冷却槽和所述第二输送管之间，所述输送泵用于将所述冷却槽内部的冷却介质通过所述第二输送管输送至所述冷却箱内；
20.所述冷却箱与所述第一输送管连接，所述第一输送管分别通过多个所述输送支管与对应的所述容置腔连通，所述冷却箱用于在重力作用下向所述第一输送管输送所述冷却槽内部的冷却介质。
21.在本实用新型较佳的实施例中，所述监控机构包括温度检测主体、烟雾检测主体和控制主体；
22.所述温度检测主体和所述烟雾检测主体均位于所述储能壳体内部，所述温度检测主体和所述烟雾检测主体分别与所述控制主体电信号连接，所述温度检测主体用于检测所述储能电池的温度信息，并将此温度信息输送至所述控制主体处，所述烟雾检测主体用于检测所述储能电池位置处的烟雾信息，并将此烟雾信息输送至所述控制主体处，所述控制主体通过所述温度信息和烟雾信息判断所述储能电池是否达到预设的危险条件；
23.所述控制主体与所述冷却主体电信号连接，所述控制主体用于根据所述储能电池是否达到预设的危险条件对应控制所述冷却主体的启闭。
24.本实用新型提供的一种储能系统，包括储能电池和所述的储能电池消防装置；
25.所述储能电池容置于所述储能壳体内部，所述储能壳体预埋于地下。
26.本实用新型提供的一种储能电池消防装置，包括：储能壳体、冷却主体、监控机构和冷却源；具体地，储能壳体内设置有用于放置储能电池的容置腔，将监控机构布置于储能壳体内部，监控机构能够检测容置腔内储能电池的状态，进而判断储能电池是否处于危险状态；通过利用冷却源内部容置有冷却介质，并且冷却主体与存放储能电池的容置腔连通，当监控机构判断储能电池处于危险状态时，此时开启冷却主体，冷却源能够在重力作用下
向冷却主体输送冷却介质，使得冷却主体内部的冷却介质直接输送至处于危险条件下的储能电池，储能电池迅速得到降温，避免了储能电池热失控，缓解了现有技术中存在的储能电池发生热失控，其内部材料之间发生化学反应放热，引发火灾或者爆炸事故，严重影响储能电站的安全性能的技术问题。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本实用新型实施例提供的储能电池消防装置的储能壳体的外部结构示意图；
29.图2为本实用新型实施例提供的储能电池消防装置的结构示意图；
30.图3为本实用新型实施例提供的储能电池消防装置的冷却主体包括输送管道的结构示意图；
31.图4为本实用新型实施例提供的储能电池消防装置的冷却源包括冷却箱的结构示意图；
32.图5为本实用新型实施例提供的储能电池消防装置的冷却源包括输送泵、冷却槽和冷却箱的结构示意图。
33.图标：100-储能壳体；101-容置腔；200-冷却主体；201-输送管道；211-输送主管；2111-第一输送管；2112-第二输送管；221-输送支管；300-监控机构；400-储能电池；500-冷却源；501-冷却箱；502-输送泵；503-冷却槽。
具体实施方式
34.下面将结合实施例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做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。
35.如图1-图5所示，本实施例提供的一种储能电池消防装置，包括：储能壳体100、冷却主体200、监控机构300和冷却源500；储能壳体100内设置有用于放置储能电池400的容置腔101，监控机构300位于储能壳体100内部，监控机构300用于检测容置腔101内储能电池400的状态，以判断储能电池400是否处于危险状态；冷却源500通过冷却主体200与容置腔101连通，冷却源500内部容置有冷却介质，冷却源500位于储能壳体100的顶部，冷却源500用于在重力作用下向冷却主体200输送冷却介质，监控机构300与冷却主体200电信号连接，监控机构300用于根据储能电池400的状态控制冷却主体200的启闭，以使冷却主体200向容置腔101内输送冷却介质。
36.需要说明的是，本实施例提供的储能电池消防装置，能够对正在运行的储能电池400进行火情监测，并且当储能电池400发生高危情况时，例如：燃烧、高温、灼烧的情况时，监控机构300判断出储能电池400处于危险状态，此时监控机构300控制冷却主体200开启，
冷却源500内部的冷却介质会在重力的作用下瞬间冲下冷却主体200内部，冷却主体200内部的冷却介质可以直接输送到容置腔101内部，通过冷却介质的作用能够对储能电池400迅速降温以及隔绝空气；可选地，冷却介质可以为冷却水或者降温气体，利用冷却介质的降温处理，从而能够及时有效的避免储能电池400失控。
37.可选地，容置腔101可以采用容置槽或者封闭腔体，当容置腔101采用容置槽，即容置腔101的顶端可以呈开口状态，冷却主体200与容置腔101的顶部连通，冷却主体200可以通过喷淋的方式直接对容置槽内部的储能电池400进行降温处理；当容置腔101采用封闭腔体时，此时冷却主体200与容置腔101的侧壁连通，即通过冷却源500内部的冷却介质在重力的作用下直接输送冷却主体200，再通过冷却主体200向容置腔101内部输送冷却介质，冷却介质会逐渐浸泡处于危险状态下的储能电池400，同样也可以对储能电池400进行降温处理。
38.本实施例提供的一种储能电池消防装置，包括：储能壳体100、冷却主体200、监控机构300和冷却源500；具体地，储能壳体100内设置有用于放置储能电池400的容置腔101，将监控机构300布置于储能壳体100内部，监控机构300能够检测容置腔101内储能电池400的状态，进而判断储能电池400是否处于危险状态；通过利用冷却源500内部容置有冷却介质，并且冷却主体200与存放储能电池400的容置腔101连通，当监控机构300判断储能电池400处于危险状态时，此时开启冷却主体200，冷却源500能够在重力作用下向冷却主体200输送冷却介质，使得冷却主体200内部的冷却介质直接输送至处于危险条件下的储能电池400，储能电池400迅速得到降温，避免了储能电池400热失控，缓解了现有技术中存在的储能电池400发生热失控，其内部材料之间发生化学反应放热，引发火灾或者爆炸事故，严重影响储能电站的安全性能的技术问题。
39.在上述实施例的基础上，进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，容置腔101设置有多个，多个容置腔101沿着储能壳体100依次布置，每个容置腔101内至少布置有一个储能电池400，且每个容置腔101分别与冷却主体200连通。
40.本实施例中，多个容置腔101可以呈竖直布置，每个容置腔101之间可以通过隔板分隔，每个容置腔101布置有一个储能电池400；冷却主体200可以沿着多个容置腔101的布置方向延伸布置，从而冷却主体200能够同时对任意一个或者任意多个的容置腔101输送冷却介质。
41.在本实用新型较佳的实施例中，冷却主体200包括输送管道201、和冷却开关；输送管道201的一端与冷却源500连接，输送管道201的另一端分别与多个容置腔101连通，冷却开关位于输送管道201上，且冷却开关与监控机构300电信号连接，监控机构300用于控制冷却开关的启闭，以调节冷却源500通过输送管道201向容置腔101内输送冷却介质。
42.本实施例中，冷却开关可以为电磁阀，冷却源500可以存放冷却介质，冷却源500通过输送管道201与每个容置腔101连通，当监控机构300检测到容置腔101内部的储能电池400处于危险条件下时，此时冷却开关开启，即冷却源500与容置腔101通过输送管道201呈连通状态，冷却源500存放的冷却介质通过输送管道201直接输送至对应的容置腔101内部，进而能够对容置腔101内部的储能电池400进行降温灭火处理。
43.在本实用新型较佳的实施例中，输送管道201包括输送主管211和输送支管221；输送主管211与冷却源500连接，冷却开关位于输送主管211上，冷却开关用于调节冷却源500
向输送主管211的连通或关闭；输送支管221的数量与容置腔101一一对应，每个输送支管221与对应的容置腔101连通，且多个输送支管221分别与输送主管211连接。
44.本实施例中，输送主管211沿着多个容置腔101的布置方向延伸布置，并且输送主管211与容置腔101的布置方向可以呈平行设置，每个输送支管221与容置腔101的侧壁连通，当输送主管211接收到冷却源500输送的冷却介质时，可以通过输送支管221向容置腔101内部输送冷却介质。
45.可选地，输送支管221可以设置有控制阀，即每个输送支管221对应一个容置腔101，当该容置腔101内部的储能电池400发生危险情况时，只有冷却开关和该容置腔101对应的输送支管221上的控制阀开启，从而能够定点对每个储能电池400进行精准输送冷却介质。
46.如图4所示，在本实用新型较佳的实施例中，冷却源500包括冷却箱501；冷却箱501位于储能壳体100的顶部，冷却箱501与输送主管211连接，冷却箱501容置有冷却介质，冷却箱501用于在重力作用下向输送主管211输送冷却介质。
47.本实施例中，冷却箱501可以采用水箱，并且冷却箱501可以采用封闭箱体，通过在冷却箱501预设有冷却水，其中冷却箱501内部的冷却水的储量需要满足整个储能壳体100所有的容置腔101注满的用量，当监控机构300检测到任意一个储能电池400处于危险状态下，此时控制输送主管211上的冷却开关开启，冷却箱501内部的冷却水会在重力的作用下瞬间冲下输送主管211内部，即输送主管211能够将冷却水导流至对应的输送支管221的容置腔101内部。
48.在本实用新型较佳的实施例中，冷却源500包括输送泵502和冷却箱501；输送主管211包括第一输送管2111和第二输送管2112，冷却箱501位于储能壳体100的顶部，第二输送管2112的一端与外部水源连接，第二输送管2112的另一端与冷却箱501连接，输送泵502位于外部水源和第二输送管2112之间，输送泵502用于带动外部水源的冷却介质通过第二输送管2112输送至冷却箱501内；冷却箱501与第一输送管2111连接，第一输送管2111分别通过多个输送支管221与对应的容置腔101连通，冷却箱501用于在重力作用下向第一输送管2111输送外部水源的冷却介质。
49.本实施例中，冷却箱501也可以采用水箱，并且冷却箱501可以采用封闭箱体，其中，冷却箱501内部的冷却水的储量不再需要满足整个储能壳体100所有的容置腔101注满的用量，即冷却箱501可以只满足单个容置腔101，或者冷却箱501内部的储量只需要满足在外部水源向冷却箱501输送冷却介质的基础上，冷却箱501内部的冷却介质不会有断流的情况即可，即冷却箱501能够在重力的作用下瞬间冲下第一输送管2111内部，第一输送管2111能够将冷却水导流至对应的输送支管221的容置腔101内部。
50.如图5所示，在本实用新型较佳的实施例中，冷却源500包括输送泵502、冷却槽503和冷却箱501；冷却槽503位于储能壳体100的底部，且冷却槽503内部容置有冷却介质，输送主管211包括第一输送管2111和第二输送管2112，冷却箱501位于储能壳体100的顶部，第二输送管2112的一端与冷却槽503连通，第二输送管2112的另一端与冷却箱501连接，输送泵502位于冷却槽503和第二输送管2112之间，输送泵502用于将冷却槽503内部的冷却介质通过第二输送管2112输送至冷却箱501内；冷却箱501与第一输送管2111连接，第一输送管2111分别通过多个输送支管221与对应的容置腔101连通，冷却箱501用于在重力作用下向
第一输送管2111输送冷却槽503内部的冷却介质。
51.本实施例中，针对储能壳体100放置的区域没有外部水源的情况，可以将冷却槽503处于储能壳体100的底部，同样地，冷却槽503可以采用水箱，通过在冷却槽503预设有冷却水，其中冷却槽503内部的冷却水的储量需要满足整个储能壳体100所有的容置腔101注满的用量，并且，冷却箱501位于储能壳体100的顶部，冷却箱501内部的冷却水的储量不再需要满足整个储能壳体100所有的容置腔101注满的用量，即冷却箱501可以只满足单个容置腔101，或者冷却箱501内部的储量只需要满足在冷却槽503向冷却箱501输送冷却介质的基础上，冷却箱501内部的冷却介质不会有断流的情况即可，即冷却箱501能够在重力的作用下瞬间冲下第一输送管2111内部，第一输送管2111能够将冷却水导流至对应的输送支管221的容置腔101内部。
52.本实施例中，通过针对不同的使用环境中，冷却源500的使用方式不同，可以应用不同的场景中，保证了本实施例提供的储能电池消防装置可以应用到不同的场景中，使得设计更加完善。
53.在本实用新型较佳的实施例中，监控机构300包括温度检测主体、烟雾检测主体和控制主体；温度检测主体和烟雾检测主体均位于储能壳体100内部，温度检测主体和烟雾检测主体分别与控制主体电信号连接，温度检测主体用于检测储能电池400的温度信息，并将此温度信息输送至控制主体处，烟雾检测主体用于检测储能电池400位置处的烟雾信息，并将此烟雾信息输送至控制主体处，控制主体通过温度信息和烟雾信息判断储能电池400是否达到预设的危险条件；控制主体与冷却主体200电信号连接，控制主体用于根据储能电池400是否达到预设的危险条件对应控制冷却主体200的启闭。
54.本实施例中，温度检测主体可以为温度传感器、烟雾检测主体可以为烟感器，控制主体可以为多种，例如：mcu，计算机，plc控制器等，较佳地，控制机构为mcu。微控制单元(microcontroller unit；mcu)，又称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、usb、a/d转换、uart、plc、dma等周边接口，甚至lcd驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。
55.优选地，控制主体可以采用stm32f103c8t6单片机，控制主体也可以采用plc控制，此处对此不再赘述。
56.可选地，监控机构300还可以包括流体传感器，其中，流体传感器位于容置腔101内部，并且流体传感器可以检测容置腔101内是否存在冷却介质，流体传感器与控制主体电信号连接，通过流体传感器向控制主体输送容置腔101内部是否有冷却介质的存在，可以保证当容置腔101内部的储能电池400处于危险条件下时，冷却主体200是否向对应的容置腔101内输送冷却介质，通过流体传感器实现了冷却介质输送的监控作用，实现了对储能电池400是否得到冷却降温处理的反馈，同时控制主体可以将故障情况上传至云平台。
57.本实施例中，每个储能电池400上可以设置有多个监控探头，其中探头可以为感烟器和温度传感器，当感烟器和温度传感器同时监测到异常情况时，例如感烟器监测到烟雾存在，同时温度传感器监测到储能电池400位置处的温度高于105℃，感烟器和温度传感器将异常信息输送至控制主体位置，控制主体内部设置有计时器，控制主体在持续3秒一直接收到异常信息时，此时控制主体判断储能电池400发生火情，控制主体可以通过对应的冷却主体200进行开启；需要说明的是，每个容置腔101内均可以布置有多个监控探头，即每个储
能电池400可以设置有多个监控探头，从而能够针对单一的储能电池400进行定点降温处理；或者，一个储能壳体100内公用多个监控探头，当储能壳体100内部任意一个容置腔101内部的储能电池400发生火情时，控制主体能够利用冷却主体200对整个储能壳体100内部输送冷却介质，从而能够保证整个储能壳体100内部的电池不会相互影响，造成火情的失控。
58.本实施例提供的一种储能系统，包括储能电池400和所述的储能电池消防装置；储能电池400容置于储能壳体100内部，储能壳体100预埋于地下。
59.本实施例中，储能电池400可以是单个电池，可以是电池组，也可以是电池组 bms控制器的电池包，还可以是换电站的换电的电池；或者，储能电池400还可以为新电池/电池组，也可以是梯次电池，其中梯次电池可以是将多个经筛选过的独立的电池组装而成，其都需要配套bms，优选的，储能电池400采用从车上直接拆卸下来整套的电池包，能够保证电池包的完整性，不会破坏其内部结构，保障安全；储能壳体100可以采用地埋式的方式布置于地下，通过在地下布置的方式，可以在节省空间的基础上，能够避免储能箱发生异常的情况，也不会影响储能站的运行。
60.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。