储能电池防火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防火装置及储能系统。


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。
3.现有技术中，储能电池设备一般采用地上安装的方式，通过灭火器、探火管、喷水等方式进行消防灭火。
4.但是，现有技术中的消防方式均有一定的缺陷，灭火器需要人工操作，时效性差，需要人工灭火，危及人身安全；探火管需要存储一定量的灭火剂，灭火剂价格高，且用量有限，且起火位置不一定在布置探火管的位置；喷水消防系统需要外接消防水管，同时需要电控系统识别火情，并通过电磁水阀控制喷水，系统需要长期通电，很多偏僻场站无法外接消防水管，因此现有喷水消防系统造价高，另外，现有喷水消防系统也无法及时有效的控制储能电池的电池包热失控，导致储能电池热失控产生大量的热会迅速蔓延到相邻的储能电池，即难以遏制电池组的热失控蔓延，进而仍然存在较高的引发电池组发生火灾的风险。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种储能电池防火装置及储能系统，以解决如何降低消防系统的成本并及时有效的控制储能电池的电池包热失控并避免储能电池热失控产生大量的热蔓延到相邻储能电池的技术问题。
6.本实用新型提供的一种储能电池防火装置，包括：储存主体、储能电池和防护主体；
7.所述储存主体具有容置槽，所述储存主体的容置槽用于放置有冷却液，所述防护主体具有容置空间，所述储能电池位于所述容置空间内，且所述防护主体放置于所述容置槽内部，以浸泡于所述容置槽的冷却液内部；
8.所述防护主体包括防护部，所述防护部具有阻隔状态和释放状态，所述防护主体在阻隔状态用于阻隔所述储能电池与冷却液接触，当所述储能电池的状态达到危险条件时，所述储能电池用于将所述防护部由阻隔状态切换为释放状态，以使所述储能电池与冷却液接触。
9.在本实用新型较佳的实施例中，所述储存主体包括箱体和顶盖；
10.所述容置槽位于所述箱体内部，所述顶盖与所述箱体密封连接，所述箱体用于预
埋于地下。
11.在本实用新型较佳的实施例中，还包括溢水管；
12.所述储存主体包括箱体和顶盖；所述容置槽位于所述箱体内部，所述顶盖与所述箱体密封连接，所述箱体远离顶盖的一端用于预埋于地下，所述溢水管位于所述箱体高于地面的一端，所述溢水管与所述箱体的侧壁连接，且所述溢水管与所述容置槽连通，所述溢水管位于所述容置槽的冷却液的顶部。
13.在本实用新型较佳的实施例中，所述防护主体设置有多个，多个所述防护主体呈间隔布置于所述容置槽内，每个所述防护主体内至少布置有一个所述储能电池。
14.在本实用新型较佳的实施例中，所述防护主体包括防水外壳；
15.所述储能电池位于所述防水外壳的所述容置空间内部，且所述储能电池与所述防水外壳的内壁贴合，所述防水外壳的材料为可燃材料。
16.在本实用新型较佳的实施例中，所述防护主体包括防水外壳、释放机构和按压水阀；
17.所述储能电池和所述释放机构均位于所述防水外壳的所述容置空间内部，所述防水外壳的侧壁与所述按压水阀密封连接，所述按压水阀用于切换所述防水外壳的阻隔状态和释放状态；
18.所述释放机构的一端与所述防水外壳远离所述按压水阀的一端连接，且所述释放机构与所述储能电池接触，所述释放机构具有力静止状态和力动作状态，当所述储能电池的状态达到危险条件时，所述释放机构由力静止状态切换为力动作状态，所述释放机构用于调节所述按压水阀的状态，以使所述防水外壳由阻隔状态切换为释放状态。
19.在本实用新型较佳的实施例中，所述释放机构包括配重部和连接绳；
20.所述连接绳的一端与所述防水外壳远离所述按压水阀的一端连接，所述连接绳的另一端与所述配重端连接，以使所述配重端悬挂于所述按压水阀的顶部，所述连接绳与所述储能电池接触，所述连接绳用于在所述储能电池燃烧过程中与所述防水外壳分离，以使所述配重端与所述按压水阀接触，以使所述容置槽内的冷却液经所述按压水阀进入至所述防水外壳内部。
21.在本实用新型较佳的实施例中，所述防护主体包括防水外壳和脱钩装置；
22.所述储能电池位于所述防水外壳的所述容置空间内部，所述脱钩装置与所述储存主体的顶部连接，所述防水外壳的一端容置于所述冷却液内部，所述防水外壳的另一端开设有进水孔，且所述防水外壳通过所述进水孔与所述脱钩装置连接，当所述储能电池的状态达到危险条件时，所述脱钩装置用于与所述防水外壳分离，以使所述防水外壳落入至所述冷却液内，以使所述容置槽内的冷却液经所述进水孔进入至所述防水外壳内部。
23.在本实用新型较佳的实施例中，所述防护主体包括防水薄膜和刺破机构；
24.所述防水薄膜套设于所述储能电池的外部，所述刺破机构位于所述储能电池与所述防水薄膜之间，且所述刺破机构的一端与所述储能电池的泄爆口抵接，所述刺破机构的另一端与所述防水薄膜的内壁抵接，当所述储能电池的状态达到危险条件时，所述储能电池通过所述泄爆口释放压力，所述刺破机构用于在所述储能电池的作用下刺破所述防水薄膜，以使所述容置槽内的冷却液与所述储能电池接触。
25.本实用新型提供的一种储能系统，包括控制箱、充电终端和所述的储能电池防火
装置；
26.所述储能电池通过所述控制箱与所述充电终端电连接。
27.本实用新型提供的一种储能电池防火装置，包括：储存主体、储能电池和防护主体；储存主体具有容置槽，储存主体的容置槽放置有冷却液，防护主体具有容置空间，储能电池位于容置空间内，且防护主体放置于容置槽内部，以浸泡于容置槽的冷却液内部；防护主体具有防护部，防护部具有阻隔状态和释放状态，防护主体在阻隔状态能够阻隔储能电池与冷却液接触，即当储能电池正常运行时，此时防护主体能够阻止冷却液与储能电池直接接触的基础上，冷却液能够对储能电池进行降温；当储能电池的状态达到危险条件时，即当储能电池发生高温高压的情况时，此时防护部由阻隔状态切换为释放状态，容置槽内部的冷却液能够直接进入到防护主体内部，利用冷却液直接与储能电池接触，使得储能电池能够迅速得到降温，并且位于冷却液的储能电池不会再蔓延至相邻的储能电池，解决了如何降低消防系统的成本并及时有效的控制储能电池的电池包热失控并避免储能电池热失控产生大量的热蔓延到相邻储能电池的技术问题。
附图说明
28.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。
29.图1为本实用新型实施例提供的储能电池防火装置的结构示意图；
30.图2为本实用新型实施例提供的储能电池防火装置完全预埋于地下的结构示意图；
31.图3为本实用新型实施例提供的储能电池防火装置半预埋地下的结构示意图；
32.图4为本实用新型实施例提供的储能电池防火装置位于地上的结构示意图；
33.图5为本实用新型实施例提供的储能电池防火装置的防护主体包括释放机构和按压水阀的结构示意图；
34.图6为本实用新型实施例提供的储能电池防火装置的防护主体包括脱钩装置的结构示意图；
35.图7为本实用新型实施例提供的储能电池防火装置的防护主体包括刺破机构的结构示意图。
36.图标：100-储存主体；101-冷却液；102-箱体；103-顶盖；200-储能电池；300-防护主体；301-防水外壳；302-释放机构；312-配重部；322-连接绳；303-按压水阀；304-脱钩装置；305-防水薄膜；306-刺破机构；400-溢水管；500-控制箱；600-充电终端。
具体实施方式
37.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。
38.如图1-图7所示，本实施例提供的一种储能电池防火装置，包括：储存主体100、储能电池200和防护主体300；储存主体100具有容置槽，储存主体100的容置槽用于放置有冷却液101，防护主体300具有容置空间，储能电池200位于容置空间内，且防护主体300放置于容置槽内部，以浸泡于容置槽的冷却液101内部；防护主体300具有防护部，防护部具有阻隔状态和释放状态，防护主体300在阻隔状态用于阻隔储能电池200与冷却液101接触，当储能电池200的状态达到危险条件时，储能电池200用于将防护部由阻隔状态切换为释放状态，以使储能电池200与冷却液101接触。
39.需要说明的是，本实施例提供的储能电池防火装置，能够将正在运行的储能电池200容置于储存主体100的容置槽内部，使得储能电池200能够浸没于容置槽的冷却液101中，其中，防护主体300具有防护部，其中，防护部可以为单独的防水外壳，也可以为破除防护主体300侧壁的结构，防护部能够使得防护主体300在储能电池200正常运行的过程中阻隔冷却液101直接与储能电池200接触，当储能电池200发生高危情况时，例如：燃烧、高温、灼烧的情况时，此时储能电池200高温或者高压会作用到防护主体300位置处，使得防护主体300由阻隔状态切换为释放状态，此时容置槽内部的冷却液101会进入到防护主体300的容置空间内部，使得储能电池200与冷却液101接触，利用冷却液101对的作用能够对储能电池200迅速降温以及隔绝空气，从而能够及时有效的避免储能电池200失控，进而避免了大范围的储能电池200热失控蔓延而引发的火灾；可选地，冷却液101可以采用冷却水，优选地，冷却水中可以加入少量的防冻剂，从而能够更好的保证冷却水在低温环境下的使用。
40.可选地，储能电池200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200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200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。
41.本实施例提供的一种储能电池防火装置，包括：储存主体100、储能电池200和防护主体300；储存主体100具有容置槽，储存主体100的容置槽放置有冷却液101，防护主体300具有容置空间，储能电池200位于容置空间内，且防护主体300放置于容置槽内部，以浸泡于容置槽的冷却液101内部；防护主体300具有防护部，防护部具有阻隔状态和释放状态，防护主体300在阻隔状态能够阻隔储能电池200与冷却液101接触，即当储能电池200正常运行时，此时防护主体300能够阻止冷却液101与储能电池200直接接触的基础上，冷却液101能够对储能电池200进行降温；当储能电池200的状态达到危险条件时，即当储能电池200发生高温高压的情况时，此时防护部由阻隔状态切换为释放状态，容置槽内部的冷却液101能够直接进入到防护主体300内部，利用冷却液101直接与储能电池200接触，使得储能电池200能够迅速得到降温，并且位于冷却液101的储能电池200不会再蔓延至相邻的储能电池200，解决了如何降低消防系统的成本并及时有效的控制储能电池200的电池包热失控并避免储能电池200热失控产生大量的热蔓延到相邻储能电池200的技术问题。
42.可选地，储存主体100可以采用全地埋的方式，也可以采用半地埋或者全地上的布置方式，在上述实施例的基础上，进一步地，如图2所示，在本实用新型较佳的实施例中，储存主体100包括箱体102和顶盖103；容置槽位于箱体102内部，顶盖103与箱体102密封连接，箱体102用于预埋于地下。
43.本实施例中，箱体102和顶盖103形成密封主体，通过将放置有储能电池200的防护主体300布置于箱体102内部，并且在箱体102内部设置有冷却液101，利用箱体102完全容置地下预埋的方式，不再需要地上的箱体102，解决地上成本；不再需要电控消防，节约电控成本，通过防护主体300的机械消防免维护，长久可靠；不需要排水管路，适合长久使用。
44.在本实用新型较佳的实施例中，还包括溢水管400；储存主体100包括箱体102和顶盖103；容置槽位于箱体102内部，顶盖103与箱体102密封连接，箱体102远离顶盖103的一端用于预埋于地下，溢水管400位于箱体102高于地面的一端，溢水管400与箱体102的侧壁连接，且溢水管400与容置槽连通，溢水管400位于容置槽的冷却液101的顶部。
45.如图3所示，本实施例中，箱体102和顶盖103形成密封主体，通过将放置有储能电池200的防护主体300布置于箱体102内部，并且在箱体102内部设置有冷却液101，利用箱体102处于半预埋地下的方式，箱体102顶部高于地面，防止暴雨天气下雨水倒灌，在箱体102内部的冷却液101的正常水位略高的位置设有溢水管400，溢水管400的作用是当出现意外情况，如顶盖103破裂导致雨水浸入水池，使水位过高时，能够通过溢水管400自动排出过多的水，实现了防止雨水倒灌，而且半预埋地下的方式施工成本较低，适合推广应用。
46.如图4所示，当施工场地无法满足地下预埋的方式，可以将储存主体100完全布置于地上，此时仍然需要在在箱体102内部的冷却液101的正常水位略高的位置设有溢水管400，利用溢水管400能够保证在箱体102内部水位过高时，通过溢水管400自动排出过多的水，同时，还可以通过溢水管400对刚刚完善的箱体102内部进行注水。
47.在本实用新型较佳的实施例中，防护主体300设置有多个，多个防护主体300呈间隔布置于容置槽内，每个防护主体300内至少布置有一个储能电池200。
48.本实施例中，多个防护主体300可以呈竖直布置，每个防护主体300具有间距，每个防护主体300布置有一个储能电池200；即每个防护主体300四周均浸没于冷却液101中，并且防护主体300在阻隔冷却液101与储能电池200直接接触的基础上，还可以通过冷却液101吸收储能电池200正常工作的热量，增加接触面积；另外，当储存电池发生燃烧的情况时，可以通过间隙之间的冷却水吸收热量，避免了相邻的两个储能电池200发生热失控，进而避免了大范围的储能电池200热失控蔓延而引发的火灾。
49.优选的，防护主体300顶部的高度不高于冷却液101液面的高度，即储能电池200可以通过防护主体300的顶部延伸出连接电缆。
50.可选地，防护主体300可以布置有多种方式，在本实用新型较佳的实施例中，防护主体300包括防水外壳301；储能电池200位于防水外壳301的容置空间内部，且储能电池200与防水外壳301的内壁贴合，防水外壳301的材料为可燃材料。
51.本实施例中，防水外壳301可以采用密封壳体，其中，防水外壳301可以采用塑料等高分子材料，利用防水外壳301能够保证储能电池200与冷却液101的阻隔作用，当储能电池200发生燃烧、高温、灼烧的情况时，此时燃烧的储能电池200会直接烧穿防水外壳301的外侧壁，当防水外壳301失去防水的作用时，此时冷却液101会瞬间进入到防水外壳301的内部，通过冷却液101直接与储能电池200接触，利用冷却液101对的作用能够对储能电池200迅速降温以及隔绝空气，从而能够及时有效的避免储能电池200失控。
52.如图5所示，在本实用新型较佳的实施例中，防护主体300包括防水外壳301、释放机构302和按压水阀303；储能电池200和释放机构302均位于防水外壳301的容置空间内部，
防水外壳301的侧壁与按压水阀303密封连接，按压水阀303用于切换防水外壳301的阻隔状态和释放状态；释放机构302的一端与防水外壳301远离按压水阀303的一端连接，且释放机构302与储能电池200接触，释放机构302具有力静止状态和力动作状态，当储能电池200的状态达到危险条件时，释放机构302由力静止状态切换为力动作状态，释放机构302用于调节按压水阀303的状态，以使防水外壳301由阻隔状态切换为释放状态。
53.本实施例中，释放机构302可以包括力施加部和触发部，力施加部通过触发部与防水外壳301的内壁连接，力施加部具有力静止状态和力动作状态；其中，当储能电池200的状态达到危险条件时，力施加部由力静止状态切换为力动作状态，力施加部通过触发部调节按压水阀303的状态，以通过开启按压水阀303使得防水外壳301切换为释放状态，冷却液101能够通过按压水阀303进入到防水外壳301内部，完成对储能电池200的降温除火。
54.在本实用新型较佳的实施例中，释放机构302包括配重部312和连接绳322；连接绳322的一端与防水外壳301远离按压水阀303的一端连接，连接绳322的另一端与配重端连接，以使配重端悬挂于按压水阀303的顶部，连接绳322与储能电池200接触，连接绳322用于在储能电池200燃烧过程中与防水外壳301分离，以使配重端与按压水阀303接触，以使容置槽内的冷却液101经按压水阀303进入至防水外壳301内部。
55.本实施例中，力施加部采用机械释放结构，连接绳322可以与储能电池200接触，也可以在储能电池200的外部绕设有多圈，并且连接绳322的一端与防水外壳301远离按压水阀303的一端连接，连接绳322的另一端与配重端连接，即通过连接绳322使得配重端悬挂于按压水阀303的上方，即当连接绳322处于受力状态下时，此时配重端处于悬空状态，连接绳322可以采用尼龙绳，当储能电池200发生高温、灼烧的情况时，即尼龙绳在储能电池200高温、灼烧过程中会瞬间烧断，烧断的连接绳322与储能电池200分离，即此时配重端会在重力作用下直接竖直落下，落下的配重端直接作用在按压水阀303上，使得按压水阀303处于开启状态，进而保证冷却液101通过按压水阀303进入到防水外壳301的内部，使得处于高温、灼烧状态下的储能电池200直接与冷却液101接触，通过冷却液101的浸泡，可以对储能电池200进行消防处理。
56.可选地，配重端可以采用配重块或者重力板等，并且配重块的重量可以满足按压水阀303开启的作用力。
57.如图6所示，在本实用新型较佳的实施例中，防护主体300包括防水外壳301和脱钩装置304；储能电池200位于防水外壳301的容置空间内部，脱钩装置304与储存主体100的顶部连接，防水外壳301的一端容置于冷却液101内部，防水外壳301的另一端开设有进水孔，且防水外壳301通过进水孔与脱钩装置304连接，当储能电池200的状态达到危险条件时，脱钩装置304用于与防水外壳301分离，以使防水外壳301落入至冷却液101内，以使容置槽内的冷却液101经进水孔进入至防水外壳301内部。
58.本实施例中，脱钩装置304可以包括连接钩、脱钩机构和固定连臂，即连接钩的一端通过转轴与固定连臂的一端连接，脱钩机构能够相对于固定连臂转动，脱钩机构的一端与连接钩挂接，即连接钩与防水外壳301连接，连接钩通过脱钩机构与储存主体100的顶部连接，其中脱钩机构可以采用连接绳322脱钩，连接绳322脱钩一端储能电池200连接，当连接绳322脱钩在储能电池200作用下分离时，连接绳322脱钩的触发连杆能够在外部作用力的作用下驱动脱钩机构与连接钩远离固定连臂的一端分离，从而实现连接钩相对于固定连
臂转动，使得连接钩与防水外壳301分离，防水外壳301沿着竖直方向掉落至冷却液101中，冷却液101可以通过进水孔进入到防水外壳301内部，进而对储能电池200进行消防降温；需要说明的是，由于脱钩装置304处于本领域常规结构，此处对此不再赘述，只要能够满足外部作用力可以实现本实施例中防水外壳301脱钩的结构即可。
59.如图7所示，在本实用新型较佳的实施例中，防护主体300包括防水薄膜305和刺破机构306；防水薄膜305套设于储能电池200的外部，刺破机构306位于储能电池200与防水薄膜305之间，且刺破机构306的一端与储能电池200的泄爆口抵接，刺破机构306的另一端与防水薄膜305的内壁抵接，当储能电池200的状态达到危险条件时，储能电池200通过泄爆口释放压力，刺破机构306用于在储能电池200的作用下刺破防水薄膜305，以使容置槽内的冷却液101与储能电池200接触。
60.本实施例中，防护主体300采用防水薄膜305，其中防水薄膜305可以使用塑料材质的薄膜，薄膜正常工况下可起到防水的作用，当储能电池200起火时，由于储能电池200均有泄爆口，当储能电池200起火时，内部气压过大会触发泄爆口开启，在泄爆口处安装刺破机构306，可选地，刺破机构306可以采用刀片或锥子等，利用泄爆压力推动刺破机构306，刺破防水薄膜305，达到进水消防的目的。
61.另外，防水薄膜305可以不设置刺破机构306，即通过防护主体300使用塑料材质的薄膜，薄膜正常工况下可起到防水的作用，当储能电池200起火时，由于储能电池200会瞬间释放大量热量，可将塑料薄膜直接烧穿，从而使水浸入电储能电池200达到灭火的目的。
62.本实施例提供的一种储能系统，包括控制箱500、充电终端600和所述的储能电池防火装置；储能电池200通过控制箱500与充电终端600电连接；由于本实施例中提供的储能系统的技术效果与上述实施例提供的储能电池防火装置的技术效果，此处对此不再赘述。
63.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。