一种适用于储能系统锂电池灭火剂性能评价的装置及方法与流程

本发明涉及灭火剂性能测评，具体为一种适用于储能系统锂电池灭火剂性能评价的装置及方法。

背景技术：

1、锂离子电池技术已经成为国内外的储能主流，随着锂离子电池的广泛应用，其安全问题备受关注，锂离子电池在过充、短路、高温等异常情况下可能发生火灾。近年来，国内外发生了众多锂离子电池储能系统火灾燃爆事故，造成了大量的财产损失和人员伤亡。锂离子电池火灾危险性已经引起了广泛关注。现有消防系统方面仅参照电气设备消防要求，不能解决锂电池火灾快速演化与链式蔓延等问题，且系统消耗量大、灭火效率低。灭火剂的性能决定了消防系统对锂离子电池火灾的扑救效果。

2、七氟丙烷、全氟己酮和液氮等系列新型灭火剂逐步进入了储能消防市场，但相关测试评估方法仍处于处于空白阶段，极大影响着储能市场，制约着我国能源产业布局。不同于常规火灾，锂离子电池是一种内源性火灾，针对性的扑灭明火速度和对着火点的持续降温能力是评价灭火剂对锂离子电池火灾效果的关键要素。因此，如何结合储能系统结构特点，针对现有市面上不同类型灭火剂，开发一种快速、准确的储能系统用锂离子电池灭火剂检测方法对于锂离子电池储能系统的持续发展至关重要。

3、现有技术中，专利公开号为cn106093283a的发明专利，公开一种快速评价锂电池火灾灭火器灭火性能的试验方法和装置，其
技术实现要素：
主要包含了一种箱体式试验装置的设计方法，通过引燃装置引发单体锂电池发送燃爆，进而评价其灭火装置的灭火性能。该专利一方面针对的是电动汽车配置的灭火装置，所使用的锂电池容量小，灭火装置为试验箱，不符合储能系统中锂电池容量大、易蔓延等典型结构特征，另一方面只测试灭火装置的灭火性能，没有考虑到锂电池火灾易复燃、难降温的特征，无法验证灭火装置抑制锂电池复燃的效果。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于：解决现有技术中的评价方法不符合储能系统中锂电池的结构特征，以无法验证灭火装置抑制锂电池复燃的效果。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种适用于储能系统锂电池灭火剂性能评价的装置，包括：降温测评装置10、灭火性能测评装置20、第一灭火剂释放组件30和第二灭火剂释放组件40；第一灭火剂释放组件30的一端与灭火剂连接，另一端位于降温测评装置10的正上方；第二灭火剂释放组件40的一端与灭火剂连接，另一端朝向灭火性能测评装置20；

4、其中，降温测评装置10包括铸铝加热板11和多个热电偶；多个热电偶预埋在铸铝加热板11内；

5、灭火性能测评装置20包括实验箱21、预警系统、加热板r1、电磁点火装置和温度采集仪；所述实验箱21一比一模拟转载电池包的集装箱；以及实验箱21内排列设置有电池架22，电池包放置在电池架22上；加热板r1、所述温度采集仪和所述电磁点火装置位于距离第二灭火剂释放组件40的释放端最远处的电池包内；所述预警系统与第二灭火剂释放组件40和温度采集仪连接。

6、优点；当前尚无评测适用于储能系统锂电池灭火剂，首次设计了一种简单实用的降温测评装置，并规定了具体可行的测试实验方法.该降温测评装置采用铸铝加热板来代替已发送热失控包括燃爆的锂离子电池，更加能贴合锂离子电池特性。

7、当前尚无评测适用于储能系统锂电池火灾专用灭火剂的灭火性能模型及方法，首次结合锂离子电池储能系统结构特点，设计了一种高效实用的灭火剂对电池火灾灭火性能评测装置，并规定了具体可行的测试实验方法。

8、在本发明的一实施例中，第一灭火剂释放组件30包括降温喷嘴31、降温释放管32和第一电磁选择阀33；降温释放管32的两端分别与降温喷嘴31和第一电磁选择阀33管接；以及第一电磁选择阀33还与灭火剂连接；且降温喷嘴31悬置在铸铝加热板11的正上方。

9、在本发明的一实施例中，多个热电偶在铸铝加热板11呈对角线设置，且位于中间的热电偶处于铸铝加热板11的正中心。

10、在本发明的一实施例中，加热板r1安装在电池模组中间，同时加热两个电池单体；以及加热板r1平面状，宽尺寸与电池单体接近，且与电池单体直接接触。

11、在本发明的一实施例中，第二灭火剂释放组件40包括全淹没主释放管41、全淹没局部释放总管42、全淹没喷嘴43和第二电磁选择阀44；第二电磁选择阀44一端口与灭火剂连接，另一端口分别与全淹没主释放管41和全淹没局部释放总管42连接；多个全淹没喷嘴43分别与全淹没主释放管41和全淹没局部释放总管42的释放末端连接。

12、在本发明的一实施例中，全淹没主释放管41悬置在电池架22顶部；沿着全淹没局部释放总管42按着排列设置电池架22的纵向间隔，依次延申全淹没局部释放分管。

13、在本发明的一实施例中，在灭火剂的出口处和所述全淹没局部释放分管的最不利点喷嘴处分别安装压力变送器；以及灭火性能测评装置20还包括记录仪，所述记录仪监测加热板r1的电压信号和所述压力变送器信号。

14、本发明还提供一种适用于储能系统锂电池灭火剂性能评价的降温测试方法，应用上述所述的适用于储能系统锂电池灭火剂性能评价的装置中的降温测评装置10和第一灭火剂释放组件30；包括以下步骤：

15、s11，加热铸铝加热板11，观察温度值达到300±10℃，结束加热；

16、s12，打开第一电磁选择阀33，灭火剂通过降温释放管32和降温喷嘴31喷到铸铝加热板11上；

17、s13，灭火剂释放时间低于60s，多个热电偶采集实时温度；

18、s14，灭火剂释放结束后，绘制降温曲线；

19、s15，根据所述降温曲线评价储能系统锂电池灭火剂的降温性能。

20、本发明还提供一种适用于储能系统锂电池灭火剂性能评价的火灾灭火测试方法，应用上述所述的适用于储能系统锂电池灭火剂性能评价的装置中的灭火性能测评装置20和第二灭火剂释放组件40；包括以下步骤：

21、所述预警系统开启，打开加热板r1对所述电池包内的电池模组进行加热，同时打开电磁点火装置进行持续点火，直至电池热失控引燃明火，断开加热板r1，同时所述温度采集仪感应电池发生温度异常，所述预警系统自动介入探测与灭火程序；

22、灭火剂分三阶段释放，首次探测触发进行第一次释放，时间120s，中途停止30s，继而第二次释放10s，继续停止30s，第三次继续释放10s，过程循环探测，可重复触发；通过电磁点火装置24h持续点火，所述预警系统连续视频监控、温度数据采集验证其复燃状况，并试验应记录以下数据：

23、1)明火起始时间:t0；

24、2)所述预警系统发出启动指令时间：t1；

25、3)第二灭火剂释放组件40和灭火剂启动喷放时间:t2；

26、4)明火扑灭时间:t3；

27、5)24h内复燃情况；

28、第二灭火剂释放组件40和灭火剂响应时间为：t2-t1。

29、在本发明的一实施例中，当所述温度采集仪感感应到电池发生温度异常时，由所述预警系统的预警主机接收感应信号并进行判定；所述预警主机根据所设定的程序向灭火剂和第二电磁选择阀44发出启动信号，灭火剂启动，通过全淹没主释放管41和全淹没局部释放总管42达到指定喷嘴位置释放灭火剂直至明火扑灭。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果是：降温测评装置可以检测任何一种锂电池灭火剂的降温性能，通过检测铸铝加热板温度变化绘制降温曲线，从而得出锂电池灭火剂的降温能力，还可以为相关企业和研究人员提供一种有效的灭火剂降温性能参考依据，以推动锂电池灭火剂的开发和应用。第一灭火剂释放组件能够实现灭火剂的快速释放，最大限度发挥灭火剂的降温性能，实现对灭火剂降温性能的有效评测，以及，本发明的降温测试方法有效的检测出锂电池灭火剂的降温能力，具有快速、准确的优点。

31、采用1：1尺寸设计了40尺标准集装箱，采用了电池pack，加热板放在pack内两个中间电池单体的位置，能最大限度体现由于单一电池单体热失控引发的电池火灾蔓延，因而能够充分检验锂离子电池储能系统中所使用的灭火剂对锂离子电池火灾的灭火效能。第二灭火剂释放组件的布局、热失控电池包位置等，包含了灭火剂释放测试步骤，详细的测试动作流畅，为检验现有灭火剂对锂离子电池储能系统中的电池火灾灭火性能提供了借鉴。

32、本发明的设计能够评测适用于储能系统中锂离子电池火灾灭火剂的降温能力、以及电池级火灾灭火性能，具有实用性、准确性高等优点。可以更全面地评估不同灭火剂的灭火效果和对电池本身及周围环境的影响。此外，本发明还可以为相关企业和研究人员提供一种有效的参考依据，以推动锂离子电池灭火剂的开发和应用。