一种阶段式液冷PACK消防系统及其控制方法与流程

本发明涉及储能电池，尤其是一种阶段式液冷pack消防系统及其控制方法。

背景技术：

1、目前，现代电力电网储能系统主要以锂离子电池为主，锂离子电池本身存在电解液沸点低、易燃、且材料体系热值高等特点，在电池本身产生故障后，容易热失控导致整套系统奔溃瘫痪。随着分布式工商业液冷储能电站的大规模投运，消防安全是工商业储能电站必须面对的重要环节，其消防系统常采用三段式系统方案，即舱级、簇级、pack级，而pack级消防系统则需要对单pack模块布置复合探测器，面对储能电站内众多的pack，复合探测器的投入成本、pack内空间限制了pack级消防的实施，单pack模块热失控导致整套储能电站的停运，并且当单模块pack发生热失控时，消防系统一般采用两次簇级喷射，导致单模块pack热失控后必须更换消防模块。且上述消防系统方案仅能做到热失控后的消防处置，不能实现预防热失控的作用，无法避免热失控造成的经济损失以及热失控范围的扩大，并且当热失控发生时，只要触发消防系统即全部喷射，导置消防系统过度浪费。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种降低经济损失、提高安全性能的阶段式液冷pack消防系统。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种阶段式液冷pack消防系统，包括竖向层放有多组电池包的电池柜，其特征在于：每一所述电池包上设置有喷头，所述电池柜上安装有电动可闭式阀门排气扇，所述电池柜内顶还设置有电池管理系统、非储压式全氟乙酮灭火装置以及复合探测器，所述非储压式全氟乙酮灭火装置和复合探测器均与所述电池管理系统电性连接，

3、所述非储压式全氟乙酮灭火装置的出口通过t型三通分别连通有高压管路以及多方位喷头，所述多方位喷头固定于所述电池柜内顶，所述高压管路自上而下分布且在对应每一电池包处通过液体两位两通电磁阀与所述喷头一一连通。

4、进一步地，所述电动可闭式阀门排气扇以及液体两位两通电磁阀均通过两芯线束与所述电池管理系统bms的do控制点连接，所述非储压式全氟乙酮灭火装置通过can协议，采用双绞屏蔽线菊花链形式与所述电池管理系统的can口连接，所述复合探测器用以检测电池柜内各项参数竖直，并在数值异常时向所述电池管理系统预警。

5、进一步地，所述高压管路对应每一电池包处设有t形三通或l型直通，所述t形三通的上下端以及l形直通的上端均与所述高压管路连接，两者的横向端均与所述液体两位两通电磁阀连通。

6、进一步地，所述液体两位两通电磁阀包括阀体、阀芯组件和触发组件，所述阀体内开设有l形的主流道、泄压通道、供阀芯组件上下运动的第一行程槽和供触发组件左右运动的第二行程槽，所述主流道的两端分别与第一行程槽和第二行程槽连通，所述泄压流道与主流道的竖直段平行，且与主流道的横向段连通。

7、更进一步地，所述阀芯组件包括由下至上依次连接的阀芯、复位弹簧和电磁铁，所述电磁铁的上部为s极且下部为n极；所述触发组件包括双触点开关以及由左至右依次连接的堵头、连杆和复位弹簧，所述双触点开关位于电磁铁的上方，双触点开关上具有拨动开关，所述拨动开关的一端设有带第一触点的第一触片，所述第一触片伸入套装在连杆上的连接片中，且第一触点伸出连接片，双触点开关外设有与其电连接的第二触片，所述第二触片上部具有与第一触点在同一直线上的第二触点。

8、更进一步地，所述第一行程槽内紧配合有带中心孔的第一导向块，所述阀芯上连接有伸入第一导向块的中心孔的支撑杆，所述支撑杆与复位弹簧连接。

9、更进一步地，所述第二行程槽的两端分别设置有调节螺丝和检修螺丝，第二行程槽内紧配合有第二限位块和第三限位块，所述第二限位块套设在连杆的中间，所述第三限位块靠近调节螺丝设置，所述调节螺丝穿过第三限位块的中心孔与复位弹簧连接。

10、还提供一种阶段式液冷pack消防系统的控制方法，包括如下步骤：

11、s1、通过电池管理系统构建逻辑矩阵，间隔δt记录通过电池包的电流值i，通过公式一：计算出当前时间段内电池包的温升，记录形成a(δτ)＝[aδt1,aδt2,......,aδt10]，公式一中，i为流过电池包的总电流，r为电池包的总内阻，δt是间隔时间，m′为电池包的总质量，c′为电芯+铝排的比热容；

12、s2、当a(δt)中任一aδτ值大于设定的δτ值后，电池管理系统即上报降低流过电池的电流的需求，使系统在下一个采集周期内矩阵内任一δτ小于设定的δτ值，并在下一周期内通过电池管理系统采集数据，计算并构建新的逻辑矩阵b(δτ)＝[bδt1,bδt2,......,bδt10]，当b(δt)中任一bδτ值大于设定的δτ值后，电池管理系统控制非储压式全氟乙酮灭火装置喷射进行物理降温，利用液体两位两通电磁阀预设好的喷射浓度及质量，进行精确的物理降温；

13、s3、喷射全氟己酮降温后，电池管理系统bms通过b(δτ)-a(δτ)做矩阵相减形成新逻辑矩阵c(δτ)＝[cδt1,cδt2,......,cδt10]，电池管理系统bms通过分析逻辑矩阵c(δt)数组的正负，若逻辑矩阵c(δt)的数组为正值，则判定电池包热失控，并控制液体两位两通电磁阀吸合进行定量喷射；

14、s4、通过不断累积的逻辑矩阵n(δt)，不断进行累减，形成新的逻辑矩阵，通过对比逻辑矩阵内数组的正负进行判断系统是否热失控，且这些逻辑矩阵的数据输入神经网络进行自我学习后输出一个温升预测数据模型，预测下一轮数据采集后电芯的温升，预设液体两位两通电磁阀的喷射浓度及质量。

15、进一步地，所述步骤s2中液体两位两通电磁阀喷出全氟乙酮的质量计算出全氟乙酮挥发带走的热量，计算公式为：

16、qc6f12＝mc6f12*cc6f12*δτ    (二)

17、其中，mc6f12为全氟乙酮喷出的质量，且mc6f12＝ρc6f12*νc6f12，cc6f12为全氟乙酮喷出的比热，且cc6f12＝1.1013kj/kg℃，δτ为温升差值。

18、更进一步地，所述步骤s2中液体两位两通电磁阀喷出全氟乙酮的时间为2～3秒。

19、本发明的有益效果是：

20、(1)本发明设置的液体两位两通电磁阀，当液体两位两通电磁阀通电后，电磁铁克服阀芯组件上复位弹簧的弹力作用，向上吸附阀芯打开进口；当电池包内部压力达到触发组件上复位弹簧的弹力极限值后，断开双触点开关，电磁铁输入侧电流随即断开，但依据保持电磁铁与阀芯吸合状态；当出口堵头离开泄压流道，当第一触点接触第二触点后，接通电磁铁输入电流，排斥力加上复位弹簧弹力大于流体阻力，推动阀芯向下运动，自动关闭阀体；

21、(2)当电池管理系统检测到单模组电池包即将热失控时，通过打开对应电池包的液体两位两通电磁阀进行包内喷射，预置喷射参数，达到8％全氟己酮介质的灭火浓度，而且单模组电池包内压力小于防爆阀的触发极限，以达到分布式工商业液冷储能系统热失控前进行控制以及热失控临界时提前介入式消防处置，降低整套系统的经济损失，并且提高整套系统的安全性能；

22、(3)本发明的控制方法可以实现全氟己酮的定量精确喷射，控制系统热失控的前提下，并且能通过对比逻辑矩阵，预判系统热失控的程度，还能通过不断累积的逻辑矩阵n(δt)，不断进行累减，形成新的逻辑矩阵，通过对比逻辑矩阵内数组的正负进行判断系统是否热失控；此控制方案简单快捷，通过神经网络形成的温升预测数据模型可预测接下一轮数据采集后电芯的温升。