储能设备消防控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及电化学储能领域，具体涉及一种储能设备消防控制系统。

背景技术：

2.随着储能技术的发展以及对应设备的广泛应用，各类储能设备的实际应用场景也各不相同，而由于现阶段储能设备产品自身特性在特定条件下还是存在消防安全隐患。
3.目前，储能设备所对应的消防方式一般是被动触发的。这种方式针对性较弱，尤其是在电芯温升异常但还未爆燃时，常规被动消防系统是难以及时察觉储能设备内部异常，从而导致无法及时在不破坏其他部件的情况下以较小代价杜绝爆燃发生。
4.因此，有必要提供一种储能设备消防控制系统。

技术实现要素：

5.为解决现有技术中无法及时察觉储能设备内部异常，和无法及时在不破坏其他部件的情况下以较小代价杜绝爆燃发生等的技术问题。
6.本实用新型提供了一种储能设备消防控制系统，包括：电芯模组，与采集模块连接；所述采集模块，与消防主控模块连接，用于实时采集所述电芯模组的环境数据；所述消防主控模块，与所述采集模块连接，用于根据所述环境数据确定电磁阀的控制指令；信号放大模块，与所述消防主控模块连接，用于放大所述控制指令；电磁阀，与所述信号放大模块连接，用于执行放大后的控制指令打开所述电磁阀，以使得由所述电磁阀精准控制冷却剂的喷出量。
7.根据本实用新型的可选实施方式，所述采集模块包括温度传感器或k型热电偶、和烟雾传感器；采集所述电芯模组的环境数据包括：通过所述温度传感器或所述k型热电偶，实时采集所述电芯模组的温度数据；以及通过所述烟雾传感器，实时采集所述电芯模组的烟雾数据。
8.根据本实用新型的可选实施方式，所述消防主控模块中包含嵌入式芯片；根据所述环境数据确定所述电磁阀的控制指令包括：当所述温度数据大于等于所述触发温度和温升速率时，通过所述嵌入式芯片根据所述温度数据确定所述电磁阀开度参数和所述电磁阀打开所述容器后流出的冷却剂流量；或者当所述温度数据大于等于所述触发温度且所述烟雾数据大于零时，通过所述嵌入式芯片根据所述温度数据和所述烟雾数据确定所述电磁阀开度参数和所述电磁阀打开所述容器后流出的冷却剂流量。
9.根据本实用新型的可选实施方式，所述信号放大模块为放大器；对所述控制指令进行放大，得到放大后的控制指令包括：通过所述放大器，对所述控制指令进行放大，得到放大后的控制指令。
10.根据本实用新型的可选实施方式，所述电磁阀为直流广域电池阀；执行放大后的控制指令打开所述电磁阀包括：根据一个或多个所述直流广域电池阀开度参数，打开一个或多个所述直流广域电池阀；以及根据一个或多个所述直流广域电池阀打开所述容器后流
出的冷却剂流量，控制一个或多个所述直流广域电池阀的打开时间。
11.本实用新型的有益效果：
12.与现有技术相比，本实用新型中的储能设备消防控制系统可以实时采集电芯模组的环境数据，并根据环境数据确定电磁阀的控制指令，然后对控制指令进行放大，得到放大后的控制指令，执行放大后的控制指令打开电磁阀，例如，根据该控制指令控制电磁阀打开时间，以使得由电磁阀控制的容器流出冷却剂，以此方式能够通过电芯模组的环境数据来实时判断储能设备中的具体情况，并根据电芯模组的环境数据确定打开电磁阀的时机和持续时间，这样可以准确的控制容器流出冷却剂对储能设备内部电芯进行消防。
附图说明
13.图1为本实用新型的储能设备消防控制系统的结构框图。
14.图2为本实用新型的智能化储能控制系统的消防主控模块中计算过程的示意图。
15.图3为储能设备消防控制方法的一示例的流程示意图。
16.图4为储能设备消防控制方法的另一示例的流程示意图。
17.图5为储能设备消防控制方法的另一示例的流程示意图。
具体实施方式
18.鉴于上述问题，本实用新型提供了一种优化了储能设备充/放电行为的智能化储能控制方法，以网络(局域网/互联网)为载体和工具，依靠通信的方式使得储能设备之间能够协同增加/减少充/放电功率。本实用新型的智能化储能控制方法用于控制储能系统中各储能设备的充电行为或放电行为，并且特别适用于分布式储能系统，特别是涉及防过载和防逆流需求的分布式储能系统。
19.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。
20.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不能理解为对本实用新型的限制。另外，在本实用新型中，以第一表面为上表面，以第二表面为与第一表面相对的下表面。
21.图1为本实用新型的储能设备消防控制系统的结构框图。
22.如图1所示，储能设备消防控制系统100包括电芯模组110、采集模块120、消防主控模块130、信号放大模块140、电磁阀150和容器160。
23.具体地，电芯模组110，与采集模块连接。
24.所述采集模块120，与消防主控模块连接，用于实时采集所述电芯模组的环境数据。
25.所述消防主控模块130，与所述采集模块连接，用于根据所述环境数据确定电磁阀的控制指令。
26.信号放大模块140，与所述消防主控模块连接，用于放大所述控制指令。
27.电磁阀150，与所述信号放大模块连接，用于执行放大后的控制指令打开所述电磁阀，以使得由所述电磁阀控制的容器160流出冷却剂。
28.该储能设备消防控制系统100可以实时采集电芯模组的环境数据，并根据环境数据确定电磁阀的控制指令，然后对控制指令进行放大，得到放大后的控制指令，执行放大后的控制指令打开电磁阀，例如，根据该控制指令控制电磁阀打开时间，以使得由电磁阀控制的容器流出冷却剂，以此方式能够通过电芯模组的环境数据来实时判断储能设备中的具体情况，并根据电芯模组的环境数据确定打开电磁阀的时机和持续时间，这样可以准确的控制容器流出冷却剂对储能设备内部电芯进行消防。
29.在本实用新型的一些实施例中，电芯模组110可以部署在储能设备中的电池仓。电芯模组110中可以包含多个电芯。
30.在本实用新型的一些实施例中，采集模块120包括温度传感器或k型热电偶、和烟雾传感器。在本实例中，通过采集模块120可以采集电芯模组110的环境数据。例如，采集模块120可以采集电芯模组110的环境数据包括：通过温度传感器或k型热电偶，实时采集电芯模组110的温度数据，以及通过烟雾传感器，实时采集电芯模组110的烟雾数据。在本实施例中，电芯模组的温度数据可以是电芯模组中一个电芯的温度，或者多个电芯的温度。电芯模组的烟雾数据可以是电芯模组置于的电池仓内部烟雾的情况。
31.在本实用新型的一些实施例中，上述电芯模组110中的电芯可以是磷酸铁锂电芯，其标称电压值为2.75v-4.2v，容量为63ah-153ah。
32.在本实用新型的一些实施例中，上述温度传感器的额定工作温度为-25℃～215℃。温度传感器的输出端与消防主控模块130端口连接，该消防主控模块130可将电芯模组110的环境数据转换为对应电压，并且可以实现实时采集和输出功能。
33.在本实用新型的一些实施例中，上述k型热电偶的额定工作温度为-50～+1600℃，其基本误差限为
±
0.75％t。该k型热电偶的输出端与消防主控模块130端口连接，可将电芯模组110的环境数据转换为对应电压，并且可以实现实时采集和输出功能。
34.在本实用新型的一些实施例中，上述烟雾传感器的报警浓度0.65～15.5％ft，其工作湿度10～90％。该烟雾传感器的输出端与消防主控模块130端口连接，可将电芯模组110的环境数据转换为对应电压，并且可以实现实时采集和输出功能。
35.在本实用新型的一些实施例中，上述消防主控模块130中包含嵌入式芯片。该嵌入式芯片为stm32系列芯片，该stm32系列芯片可以为模糊控制器或pid调节器，配置多个io口。其中，多个io接口可以接入嵌入式装置，例如，温度传感器、k型热电偶、烟雾传感器、以及充电装置。
36.在本实用新型的一些实施例中，消防主控模块130可以根据环境数据确定电磁阀150的控制指令。例如，根据环境数据确定电磁阀150的控制指令包括：当温度数据大于等于触发温度时，通过嵌入式芯片根据温度数据确定电磁阀150开度参数和电磁阀150打开容器160后流出的冷却剂流量；或者当温度数据大于等于触发温度且烟雾数据大于零时，通过嵌入式芯片根据温度数据和烟雾数据确定电磁阀150开度参数和电磁阀150打开容器160后流出的冷却剂流量。
37.参考图2，消防主控模块130中设置一些算法，以及设置一组触发温度并以此作为判断基准。通过电池组热传递函数g2(s)实时采集电芯模组110的温度数据，即电池组表面温度数据t1(s)，并通过电芯传热传递函数g3(s)计算t1(s)与触发温度的差值，如果该差值触发了储能设备的消防机制，则将该差值输入模糊控制器或pid调节器，并计算具体的电磁
阀开度参数k(s)。按电磁阀150标识的顺序将电磁阀150开度参数传递至电磁阀150传递函数g1(s)，计算解除电芯模组110温度异常所需要的冷却剂流量v(s)，以使得电磁阀150根据v(s)从容器160中流出冷却剂对储能设备进行消防。
38.需要说明的是，在本实用新型中当触发消防机制之后，需要将解除电芯模组110温度异常所需要的冷却剂流量v(s)和通过电池组热传递函数g2(s)实时采集的电池组表面温度数据t1(s)作为电芯传热传递函数g3(s)的输入数据来得到实时的电芯温度数据t2(s)并反馈至触发温度判断，同时将其输出至预留接口待用。
39.在本实用新型的一些实施例中，信号放大模块140为放大器，与消防主控模块130端口连接。该放大器可以为绝缘栅场效应管、三极管、专用信号放大芯片。该放大器可以将输入端口输入的信号进行放大，例如，放大电磁阀的控制指令。
40.在本实用新型的一些实施例中，通过上述信号放大模块140可以对控制指令进行放大，得到放大后的控制指令。例如，通过上述信号放大模块140对控制指令进行放大，得到放大后的控制指令包括：通过放大器，对控制指令进行放大，得到放大后的控制指令。
41.在本实用新型的一些实施例中，上述电磁阀150可以是工作电压为直流的广域电磁阀，例如，dn15。在本实例中，电磁阀150具体的细节设置可以根据输入数据的实际表现情况进行实时调整设置，需要保证消防药剂的输出表现始终符合消防主控模块130中算法要求。
42.在本实用新型的一些实施例中，上述储能设备消防控制系统100还可以包括独立直流电源和直流供电模块。其中，独立直流电源通过直流电源输入端口与直流供电模块连接，直流供电模块与消防主控模块130中的模块化电路主板连接。
43.在本实用新型的一些实施例中，上述储能设备消防控制系统100可以对电芯模组100的温度进行实时监测与判定，可以对独立电池仓内部烟雾情况进行实时监测与判定，以及根据其两者的判断结果监测和判定电芯模组110常规工作状态(例如，异常或者正常)，以此方式可以对不同电芯模组110工作状态的情况发送对应的控制指令以驱动电磁阀150从容器160中释放消防药剂，从而达到控制电池仓物理条件或扑灭火情的目的。例如，储能设备消防控制系统100可以通过输入输出端口控制不同功能的传感器实时采集储能设备内部电芯等核心部件的各种所需环境数据，环境数据经过嵌入式芯片内算法进行综合判断后输出对应情况的指令，这样可以有效的对异常情况进行预判并在电芯彻底热失控前做出决策同时控制电磁阀150喷射对应剂量的消防药剂达到控制电芯温度避免热失控现象发生的效果，达到保护设备并提升设备的消防安全性的目的。
44.在本实用新型的一些实施例中，上述储能设备消防控制系统100可以执行下面储能设备消防控制方法，以实现对储能设备主动进行消防。
45.图3为储能设备消防控制方法的一示例的流程示意图。
46.如图3所示，储能设备消防控制方法包括步骤s310～步骤s340。
47.在步骤s310中，实时采集电芯模组的环境数据。
48.在步骤s320中，根据所述环境数据确定电磁阀的控制指令。
49.在步骤s330中，对所述控制指令进行放大，得到放大后的控制指令。
50.在步骤s340中，执行放大后的控制指令打开电磁阀，以使得由所述电磁阀控制的容器流出冷却剂。
51.该方法可以实时采集电芯模组的环境数据，并根据环境数据确定电磁阀的控制指令，然后对控制指令进行放大，得到放大后的控制指令，执行放大后的控制指令打开电磁阀，例如，根据该控制指令控制电磁阀打开时间，以使得由电磁阀控制的容器流出冷却剂，以此方式能够通过电芯模组的环境数据来实时判断储能设备中的具体情况，并根据电芯模组的环境数据确定打开电磁阀的时机和持续时间，这样可以准确的控制容器流出冷却剂对储能设备内部电芯进行消防。
52.在本实用新型的一些实施例中，上述电芯模组的环境数据可以是电芯模组的温度数据和/或烟雾数据。例如，电芯模组的温度数据可以是电芯模组中一个电芯的温度，或者多个电芯的温度。电芯模组的烟雾数据可以是电芯模组置于的电池仓内部烟雾的情况。
53.图4为储能设备消防控制方法的另一示例的流程示意图。
54.如图4所示，上述步骤s310具体可以包括步骤s410和步骤s420。
55.在步骤s410中，通过温度传感器或k型热电偶，实时采集所述电芯模组的温度数据。
56.在步骤s420中，通过烟雾传感器，实时采集所述电芯模组的烟雾数据。
57.该方法可以通过温度传感器或k型热电偶，实时采集所述电芯模组的温度数据，以及通过烟雾传感器，实时采集所述电芯模组的烟雾数据，这样有助于后续根据采集的温度数据和烟雾数据来确定储能设备中电芯模组的具体情况，例如，根据采集的温度数据和烟雾数据来确定电芯模组是否存在异常。
58.在本实用新型的一些实施例中，储能设备中可以包括多个电芯模组。其中，采用多个温度传感器或k型热电偶来实时采集多个电芯模组的温度数据，这样可以准确定位到多个电芯模组中温度异常的电芯模组，进而及时对温度异常的电芯模组进行消防。采用多个烟雾传感器来实时采集多个电芯模组的烟雾数据，这样可以准确定位到多个电芯模组中烟雾异常的电芯模组，进而及时对烟雾异常的电芯模组进行消防。
59.在本实用新型的一些实施例中，电芯模组可以包括多个电芯。其中，采用多个温度传感器或k型热电偶来实时采集多个电芯的温度数据，这样可以准确定位到多个电芯中温度异常的电芯，进而及时对温度异常的电芯进行消防。采用多个烟雾传感器来实时采集多个电芯的烟雾数据，这样可以准确定位到多个电芯中烟雾异常的电芯，进而及时对烟雾异常的电芯进行消防。
60.在本实用新型的一些实施例中，根据环境数据确定电磁阀的控制指令包括：当温度数据大于等于触发温度和温升速率时，根据温度数据确定电磁阀开度参数和电磁阀打开容器后流出的冷却剂流量；或者当温度数据大于等于触发温度且烟雾数据大于零时，根据温度数据和烟雾数据确定电磁阀开度参数和电磁阀打开容器后流出的冷却剂流量。例如，当温度数据大于等于触发温度和温升速率时，根据温度数据确定电磁阀开度参数，并根据该电磁阀开度参数持续定量控制冷却剂的喷出量。当温度数据大于等于触发温度且烟雾数据大于零时，根据温度数据和烟雾数据确定电磁阀开度参数，并根据该电磁阀开度参数持续定量控制冷却剂的喷出量。
61.在本实用新型的一些实施例中，当温度数据大于等于触发温度时，确定电芯模组或电芯模组的电芯存在异常。当温度数据大于等于触发温度且烟雾数据大于零时，确定电芯模组或电芯模组的电芯存在异常。以此方式可以及时察觉电芯模组或电芯模组的电芯存
在异常，并根据采集的环境数据及时对异常的电芯模组或异常的电芯进行消防。
62.在本实用新型的一些实施例中，上述电磁阀开度可以指电磁阀开的大小。上述电磁阀打开容器后流出的冷却剂流量可以指解除电芯模组异常需要的冷却剂的流量，或者解除电芯模组中电芯异常需要的冷却剂的流量。
63.在本实用新型的一些实施例中，上述冷却剂可以是专用消防电芯模组的消防药剂。
64.图5为储能设备消防控制方法的另一示例的流程示意图。
65.如图5所示，上述步骤s340具体可以包括步骤s510和步骤s520。
66.在步骤s510中，根据一个或多个所述电磁阀开度参数，打开一个或多个所述电磁阀。
67.在步骤s520中，根据一个或多个所述电磁阀打开所述容器后流出的冷却剂流量，控制一个或多个所述电磁阀的打开时间。
68.该方法可以根据一个或多个电磁阀开度参数，打开一个或多个电磁阀，并根据一个或多个电磁阀打开容器后流出的冷却剂流量，控制一个或多个电磁阀的打开时间，这样可以有针对性的对异常电芯模组或异常电芯进行消防，抑制电芯模组的异常温升从而杜绝电芯模组发生热失控造成的连锁反应，以及在热失控情况下还可以持续控制电芯模组温度防止火灾加重或扩散。
69.在本实用新型的一些实施例中，储能设备中可以包含多个电池仓，一个电池仓中可以布置多个电芯模组和多个电磁阀。
70.在本实用新型的一些实施例中，根据一个或多个电磁阀开度参数，打开一个或多个电磁阀。例如，根据每个电磁阀标识和该电磁阀开度参数，将该电磁阀打开，这个可以实现分布式的打开多个电磁阀。
71.在本实用新型的一些实施例中，根据一个或多个电磁阀打开容器后流出的冷却剂流量，控制一个或多个电磁阀的打开时间。例如，根据电磁阀开度参数计算单位时间内容器流出冷却剂的流量，然后根据单位时间内容器流出冷却剂的流量和解除电芯模组异常需要的冷却剂的流量，确定电磁阀的打开时间，这样可以精确的对电芯模组进行消防，而且还可以避免浪费冷却剂，从而节省消防时的成本。或者根据单位时间内容器流出冷却剂的流量和解除电芯异常需要的冷却剂的流量，确定电磁阀的打开时间，这样可以精确的对电芯进行消防，而且还可以避免浪费冷却剂，从而节省消防时的成本。
72.以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，本实用新型不与任何特定计算机、虚拟装置或者计算机设备固有相关，各种通用装置也可以实现本实用新型。以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种储能设备消防控制系统，其特征在于，包括：电芯模组，与采集模块连接；所述采集模块，与消防主控模块连接，用于实时采集所述电芯模组的环境数据；所述消防主控模块，与所述采集模块连接，用于根据所述环境数据确定电磁阀的控制指令；信号放大模块，与所述消防主控模块连接，用于放大所述控制指令；电磁阀，与所述信号放大模块连接，用于执行放大后的控制指令打开所述电磁阀，以使得由所述电磁阀控制的容器流出冷却剂。2.根据权利要求1所述的储能设备消防控制系统，其特征在于，所述采集模块包括温度传感器或k型热电偶、和烟雾传感器；采集所述电芯模组的环境数据包括：通过所述温度传感器或所述k型热电偶，实时采集所述电芯模组的温度数据；以及通过所述烟雾传感器，实时采集所述电芯模组的烟雾数据。3.根据权利要求2所述的储能设备消防控制系统，其特征在于，所述消防主控模块中包含嵌入式芯片；根据所述环境数据确定所述电磁阀的控制指令包括：当所述温度数据大于等于所述触发温度和温升速率时，通过所述嵌入式芯片根据所述温度数据确定所述电磁阀开度参数和所述电磁阀打开所述容器后流出的冷却剂流量；或者当所述温度数据大于等于所述触发温度且所述烟雾数据大于零时，通过所述嵌入式芯片根据所述温度数据和所述烟雾数据确定所述电磁阀开度参数和所述电磁阀打开所述容器后流出的冷却剂流量。4.根据权利要求1所述的储能设备消防控制系统，其特征在于，所述信号放大模块为放大器；对所述控制指令进行放大，得到放大后的控制指令包括：通过所述放大器，对所述控制指令进行放大，得到放大后的控制指令。5.根据权利要求3所述的储能设备消防控制系统，其特征在于，所述电磁阀为直流广域电池阀；执行放大后的控制指令打开所述电磁阀包括：根据一个或多个所述直流广域电池阀开度参数，打开一个或多个所述直流广域电池阀；以及根据一个或多个所述直流广域电池阀打开所述容器后流出的冷却剂流量，控制一个或多个所述直流广域电池阀的打开时间。

技术总结

本实用新型提供了一种储能设备消防控制系统，该系统可以实时采集电芯模组的环境数据；根据所述环境数据确定电磁阀的控制指令；对所述控制指令进行放大，得到放大后的控制指令；执行放大后的控制指令打开电磁阀，以使得由所述电磁阀控制的容器流出冷却剂。本实用新型能够通过采集的电芯模组的环境数据实时判断储能设备中的具体情况，并根据电芯模组的环境数据确定打开电磁阀的时机和持续时间，这样可以准确的控制容器流出冷却剂对储能设备内部电芯进行消防。部电芯进行消防。部电芯进行消防。