一种储能电池柜及其安防自启动方法与流程

1.本技术涉及电力电子技术领域，特别涉及一种储能电池柜及其安防自启动方法。


背景技术：

2.储能系统在大型电站等应用场景下，通常以储能电池柜的形式存在；为了确保其应用安全，该储能电池柜中通常会配备有相应的安防措施，但是其安防功能的实现，需要以辅助供电正常得电为前提条件；这也就意味着只有在将该储能电池柜安装于项目现场，并接入辅助供电后方可正常工作。
3.因此，当辅助供电缺失，比如电网异常掉电，或者运输过程中无辅助供电时，就会存在安防盲区，此时，该储能电池柜若存在起火爆炸的风险也将无法识别与控制。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供一种储能电池柜及其安防自启动方法，以降低安防风险，提高安全性。
5.为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
6.本技术第一方面提供了一种储能电池柜的安防自启动方法，包括：
7.在储能电池柜无市电输入时，所述储能电池柜内的电池管理系统bms基于自身的第一不间断电源进行周期性唤醒，并在唤醒后检测电池状态；
8.所述bms判断所述电池状态是否满足预设热失控条件；
9.若所述电池状态满足所述预设热失控条件，则所述bms唤醒所述储能电池柜内的第二不间断电源，为所述储能电池柜内的安防单元供电；
10.所述安防单元执行安防工作。
11.可选的，所述储能电池柜内的电池管理系统bms基于自身的第一不间断电源进行周期性唤醒，并在唤醒后检测电池状态，包括：
12.所述bms中的各电池模块管理单元bmu基于自身的第一不间断电源进行周期性唤醒；
13.各所述bmu在唤醒后检测相应电池模块的电芯电压、温度和阻抗，并发送至所述bms中的电池簇管理单元cmu形成所述电池状态。
14.可选的，所述bms判断所述电池状态是否满足预设热失控条件，包括：
15.所述bms中的cmu判断所述电池状态是否出现热失控趋势。
16.可选的，唤醒所述储能电池柜内的第二不间断电源，包括：
17.控制所述储能电池柜内的至少一个电池簇或者至少一个电池模块，作为所述第二不间断电源的备用输入电源，使所述第二不间断电源进入工作状态。
18.可选的，唤醒所述储能电池柜内的第二不间断电源，包括：
19.控制所述第二不间断电源基于自身的备用输入电源启动，并进入工作状态。
20.可选的，在唤醒所述储能电池柜内的第二不间断电源之后，还包括：
21.所述第二不间断电源代替所述第一不间断电源为所述bms供电。
22.可选的，所述安防单元执行安防工作，包括：
23.所述安防单元内的检测控制单元根据安防检测信号判断火灾是否形成；
24.若确认火灾形成，则所述检测控制单元启动所述安防单元内的安防执行机构。
25.可选的，唤醒所述储能电池柜内的第二不间断电源之前，还包括：
26.所述bms与所述安防单元内的检测控制单元实现信息交换，使所述检测控制单元得电；
27.所述检测控制单元根据安防检测信号判断火灾是否形成；
28.若确认火灾形成，则所述检测控制单元执行唤醒所述储能电池柜内的第二不间断电源的步骤。
29.可选的，所述安防单元执行安防工作，包括：
30.若确认火灾形成，则所述检测控制单元启动所述安防单元内的安防执行机构。
31.可选的，所述bms判断所述电池状态是否满足预设热失控条件之后，还包括：
32.若所述电池状态不满足所述预设热失控条件，则所述bms进入休眠状态。
33.本技术第二方面提供一种储能电池柜，包括：至少一个电池簇、bms、第二不间断电源及安防单元；其中，
34.所述电池簇中串联有至少一个电池模块；
35.各所述电池簇分别连接至电池正负极接口；
36.所述第二不间断电源的第一输入端连接市电接口，所述第二不间断电源的第二输入端连接备用输入电源，所述第二不间断电源的输出端分别连接所述安防单元的供电端和所述bms的供电端；
37.所述bms中设置有相应的第一不间断电源；
38.所述bms和所述安防单元共同用于执行如上述第一方面任一种所述的储能电池柜的安防自启动方法。
39.可选的，所述第二不间断电源的第二输入端，通过继电器连接所述备用输入电源；
40.所述继电器通过相应的驱动电路，受控于所述bms或者所述安防单元的检测控制单元；
41.所述驱动电路的供电端分别连接所述第二不间断电源的输出端以及所述第一不间断电源。
42.可选的，所述第二不间断电源的第二输入端与所述备用输入电源之间，还设置有手动开关。
43.可选的，所述备用输入电源包括：至少一个所述电池簇或者至少一个所述电池模块；
44.所述第二不间断电源为交直流双输入供电电源。
45.可选的，所述备用输入电源包括：至少一个所述电池簇或者至少一个所述电池模块的功率变换器；
46.所述第二不间断电源包括：交流输入电源及其后级的开关电源。
47.可选的，所述安防单元中包括：所述检测控制单元、安防执行机构以及检测模块：
48.所述检测模块的输出端连接所述检测控制单元的输入端；
49.所述检测控制单元的输出端连接所述安防机构的控制端。
50.可选的，所述安防执行机构包括：主动排风结构和灭火装置中的至少一种；
51.所述检测模块包括：烟雾传感器、温度传感器、火探管以及可燃气体检测模块中的至少一种。
52.本技术提供的储能电池柜的安防自启动方法，其在储能电池柜无市电输入时，由bms基于自身的第一不间断电源进行周期性唤醒，并在唤醒后检测电池状态；而后，若bms判断电池状态满足预设热失控条件，则唤醒储能电池柜内的第二不间断电源，为储能电池柜内的安防单元供电，进而使得安防单元可以执行安防工作；也即，本技术在无外部供电的条件下，不仅能够实现对于电池安全故障的周期性检测，而且还能够及时启动第二不间断电源，确保安防单元的功能实现，保障了整体设备的消防安全，降低了安防风险。
附图说明
53.为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
54.图1、图2a和图2b分别为本技术实施例提供的储能电池柜的安防自启动方法的三种流程图；
55.图3、图4a和图5a分别为本技术实施例提供的储能电池柜的三种结构示意图；
56.图4b和图5b分别为本技术实施例提供的储能电池柜的两种具体结构示意图。
具体实施方式
57.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
58.在本技术中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
59.在没有市电提供辅助供电时，储能电池柜的安防功能无法保证，现实情况下就曾出现过大型储能电池柜在其运输过程中发生起火的实际案例，所以，本实施例提供一种储能电池柜的安防自启动方法，以降低安防风险，提高安全性。
60.参见图2，该储能电池柜的安防自启动方法，包括：
61.s101、在储能电池柜无市电输入时，储能电池柜内的bms(battery management system，电池管理系统)基于自身的第一不间断电源进行周期性唤醒，并在唤醒后检测电池状态。
62.一般情况下，储能电池柜内设置有多个并联连接的电池簇，各电池簇内串联有至
少一个电池模块。该bms一般分为：smu(battery system management unit，系统电池管理单元)、各个电池簇的cmu(cell monitor unit，电池簇管理单元)和设置于各个电池模组内部的bmu(battery management unit，电池管理单元)。
63.为了实现周期性唤醒，至少各bmu需要配备相应的第一不间断电源，比如板级不间断电源，以实现各bmu的首先唤醒，在各bmu检测得到相应的电芯单元、温度和阻抗等信息之后，会与相应的cmu通信，进而可以实现对于相应cmu的唤醒，使cmu能够根据上述信息实现簇内电芯状态检测。
64.也即，该步骤s101具体可以包括图2a和图2b中所示的：
65.s111、bms中的各bmu基于自身的第一不间断电源进行周期性唤醒。
66.s112、各bmu在唤醒后检测相应电池模块的电芯电压、温度和阻抗，并发送至bms中的cmu形成电池状态。
67.完成该步骤s101之后，即可执行步骤s102。
68.s102、bms判断电池状态是否满足预设热失控条件。
69.该步骤具体可以是：bms中的cmu判断电池状态是否出现热失控趋势。
70.cmu根据各个电芯电压、温度和阻抗等信息，判断当前是否出现热失控趋势，若出现则说明电池状态满足预设热失控条件，需要执行步骤s103。若电池状态不满足预设热失控条件，则bms可以再次进入休眠状态，等待一个周期后再次唤醒。
71.s103、bms唤醒储能电池柜内的第二不间断电源，为储能电池柜内的安防单元供电。
72.该储能电池柜内，当没有市电提供辅助供电时，通过步骤s101和s102使bms能够基于自身的第一不间断电源启动并实现检测，当其发现有热失控趋势时，说明当前有必要启动安防单元；本实施例在该储能电池柜内为其安防单元配备相应的第二不间断电源，在无市电输入的情况下，由该第二不间断电源为安防单元供电，避免了无市电输入而导致安防单元无供电、不能启动的问题。
73.s104、安防单元执行安防工作。
74.安防单元接收供电后可以正常启动，如果确认火灾发生，则可以进行柜内可燃气体的及时排出、启动灭火装置等保护措施，确保消防安全。
75.本实施例提供的该储能电池柜的安防自启动方法，在无外部供电的条件下，通过为bms设计板级不间断供电及周期性唤醒，实现电池安全故障的及时检测，而且还能够在有热失控趋势的情况下及时实现对于第二不间断电源的自主启动，确保安防单元的功能实现，保障了整体设备的消防安全，降低了安防风险。
76.在上一实施例的基础之上，该储能电池柜的安防自启动方法，其步骤s103中的唤醒储能电池柜内的第二不间断电源，可以有多种实现形式，比如：
77.(1)控制储能电池柜内的至少一个电池簇或者至少一个电池模块，作为第二不间断电源提的备用输入电源，使第二不间断电源进入工作状态。
78.实际应用中，可以设置交直流双输入供电电源作为该第二不间断电源，其正常为市电输入，当市电异常或无市电输入时，由储能电池柜内的相应电池簇或电池模块为其供电，实现不间断供电目的。
79.(2)控制第二不间断电源基于自身的备用输入电源启动，并进入工作状态。
80.实际一下，可以设置交流输入电源及其后级的开关电源共同构成该第二不间断电源；其正常为市电输入，当市电异常或无市电输入时，由交流输入电源的自带电池或者至少一个电池簇或者至少一个电池模块的功率变换器，作为该备用输入电源为其供电。
81.上述两种方式均为可选方式，且并不仅限于此，视其具体应用环境而定即可，均在本技术的保护范围内。
82.而且，在唤醒储能电池柜内的第二不间断电源之后，该安防自启动方法中，还可以包括：第二不间断电源代替第一不间断电源为bms供电。进而可以节约第一不间断电源的使用时长，延长其使用寿命。
83.在上述实施例的基础之上，该储能电池柜的安防自启动方法中，其步骤s104、安防单元执行安防工作，具体可以包括图2a中所示的：
84.s401、安防单元内的检测控制单元根据安防检测信号判断火灾是否形成。
85.该检测控制单元直接接收第二不间断电源的供电，根据烟雾传感器、温度传感器、火探管以及可燃气体检测模块中至少一种设备的输出信号所构成的安防检测信号，判断火灾是否行使，若确认火灾形成，则执行步骤s402。
86.s402、检测控制单元启动安防单元内的安防执行机构。
87.该安防执行机构包括：主动排风结构和灭火装置中的至少一种；确认火灾形成，则可以启动主动排气，实现可燃气体的及时排出，同时备选启动灭火装置喷发消防药剂；视其具体应用环境而定即可，均在本技术的保护范围内。
88.或者，该储能电池柜的安防自启动方法如图2b所示，其在步骤s103中的唤醒储能电池柜内的第二不间断电源的步骤之前，还包括：
89.s201、bms与安防单元内的检测控制单元实现信息交换，使检测控制单元得电。
90.该过程具体可以是通信，也可以是通过io口进行控制，视其应用环境而定即可，均在本技术的保护范围内。
91.s202、检测控制单元根据安防检测信号判断火灾是否形成。
92.若确认火灾形成，则执行步骤s203。
93.s203、检测控制单元唤醒储能电池柜内的第二不间断电源。
94.此时，该步骤s104、安防单元执行安防工作，具体包括：
95.若确认火灾形成，则，则执行步骤s403。
96.s403、检测控制单元启动安防单元内的安防执行机构。
97.也即，该安防单元内的检测控制单元，可以如图2a中所示，在得到第二不间断电源供电后再进行火灾检测，或者，也可以如图2b中所示，在cmu接到相应各bmu的通信信号完成唤醒上电时，也同时得电，进而进行火灾检测。视其具体应用环境而定即可，均在本技术的保护范围内。
98.本技术另一实施例还提供了一种储能电池柜，如图3所示，包括：至少一个电池簇10、bms(图中未展示)、第二不间断电源20及安防单元30；其中：
99.电池簇10中串联有至少一个电池模块101(图3中以多个为例进行展示)，各电池簇10分别连接至电池正负极接口。
100.该第二不间断电源20的第一输入端连接市电接口，第二不间断电源20的第二输入端连接备用输入电源；第二不间断电源20的输出端分别连接安防单元30的供电端和bms的
供电端，两种输出端的输出电压分别视其所接设备的需求而定即可，此处不做限定。
101.bms中设置有相应的第一不间断电源；该第一不间断电源具体可以是li-socl2，但并不仅限于此，应用时将此类锂电池焊接在pcb(printed circuit board，印刷电路板)控制板上，形成相应的板级不间断电源。
102.bms和安防单元30共同用于执行如上述任一实施例所述的储能电池柜的安防自启动方法。该安防自启动方法的具体过程及原理参见上述实施例即可，此处不再一一赘述。
103.实际应用中，可以为bms与安防单元30设计两路供电，一路为有正常市电供应的第二不间断电源，另一路为板级不间断电源的供电；在未有正常市电供电条件下，以弱电损耗小的bmu使bms定时从休眠状态唤醒，并完成对电池状态进行检测，判断是否有热失控等安全故障；若没有，继续进入休眠；若有，发出触发信号，向上触发耗电功率大的不间断供电，使安防单元30上电，启动应急消防措施，如主动排气、泄压，实现灭火、防爆。
104.实际应用中，该储能电池柜内还应当设置有相应的配电单元，图4a和5a中分别以电池组为例对电池簇或电池模块进行展示，各电池簇(如图中所示的电池组1、电池组2、
…
、电池组n)分别具有各自的电池组配电单元(如图中所示的电池组配电1、电池组配电2、
…
、电池组配电n)；且各电池组配电模块还通过电池堆配电单元连接电池正负极接口。
105.如图4a中所示，该备用输入电源包括至少一个电池组，该电池组可以是图3中所示的任意电池簇10或者任意电池模块101；此时，该第二不间断电源20为交直流双输入供电电源。
106.具体参见图4b，第二不间断电源20的第二输入端，通过继电器k连接备用输入电源；该继电器k通过相应的驱动电路，受控于bms或者安防单元30的检测控制单元301；驱动电路的供电端分别连接第二不间断电源20的输出端以及第一不间断电源。
107.此时，该安防单元30实现不间断供电的逻辑：bms通过簇内电芯状态检测识别到安全故障发出触发信号1到驱动电路，或，安防单元30的检测控制单元301识别到安全故障，发出触发信号2到驱动电路；使得继电器k的线包得吸合，从而第二不间断电源20获得直流输入供电，转换后为继电器k的驱动电路、安防单元30、bms提供电源，继电器k的驱动电路与bms切出板级不间断供电的模式。检测控制单元301发出触发信号3启动主动排气，实现可燃气体的及时排出，同时备选启动灭火装置。
108.实际应用中，该第二不间断电源20的第二输入端与备用输入电源之间，还可以设置有图4b中所示的手动开关msd，以实现第二不间断电源20接收备用输入电源供电的手动控制。
109.或者，如图5a所示，该备用输入电源包括：至少一个电池组的功率变换器(如图中所示的电池组管理器1、电池组管理器2、
…
、电池组管理器n)；该电池组可以是图3中所示的任意电池簇10或者任意电池模块101；此时，该第二不间断电源20包括图5b中所示的：交流输入电源201及其后级的开关电源202。
110.参见图5b，此时，该安防单元30实现不间断供电的逻辑是：bms识别到安全故障发出触发信号1到交流输入电源201的控制卡，或，安防单元30的检测控制单元301识别到安全故障，发出触发信号2到交流输入电源201的控制卡；使得第二不间断电源20中的交流输入电源201启动并输出交流电，经开关电源202转换后为安防单元30、bms提供电源，bms切出板级不间断供电的模式。安防单元30的检测控制单元301发出触发信号3启动主动排气，实现
可燃气体的及时排出，同时备选启动灭火装置。
111.实际应用中，该安防单元30中包括：检测控制单元301、安防执行机构302以及检测模块303：其中：
112.检测模块303的输出端连接检测控制单元301的输入端；检测控制单元301的输出端连接安防机构302的控制端。
113.该安防执行机构302包括：主动排风结构和灭火装置中的至少一种(图4b和图5b中仅展示了主动排风结构)；该检测模块303中包括：烟雾传感器、温度传感器、火探管以及可燃气体检测模块中的至少一种。
114.本说明书中的各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
115.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
116.对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。