一种用于阻断链式热失控反应的控制方法与流程

本发明涉及储能，尤其涉及一种用于阻断储能系统链式热失控反应的控制方法。

背景技术：

1、在传统工业园区中，白天，设备运转长、负荷大、功率高，夜晚则刚好相反，负荷小，功率小，出现大量“弃电”；由于负荷的不稳定性，导致供电不足或过剩的情况发生，这时需要储能系统来调节供需平衡。储能系统的作用在于，首先，它可以实现电能的储存和释放，以平衡电网负荷需求和电力供应之间的差异；其次，储能系统还能够提供短时的高功率输出，满足工业生产过程中突发的负荷需求；此外，它还可以提供不间断电源ups功能，确保关键设备和数据在电力中断时能继续运行与保存。因此，储能系统在工商业领域中起着不可替代的关键作用。

2、目前，主流储能系统以磷酸铁锂为储能载体，储存和释放电能，以满足不同用户、不同场景的用电需求。磷酸铁锂储能系统的安全性相较于早期的三元体系要好，但依然不能从根本上避免储能系统起火事故的发生，其原因在于，磷酸铁锂和三元体系同样存在热失控风险。导致热失控发生的原因有很多，比如过热、过充、内短路(锂枝晶、毛刺等)、碰撞、滥用等；电池热失控往往从电池局部异常升温开始，继而隔膜收缩与熔化，造成正负极直接短路，电解液发生分解反应，sei膜分解使电解液与负极反应，生成大量高温可燃有毒气体(h2、c2h4、ch4、c2h6和c3h6、co2、co)，同时正极活性物质热分解析出氧气，开始热失控。随着短路面积继续扩大，所产热量使温度持续上升，反过来又加速内部的电极材料、电解液的分解反应，使温升再进一步剧增；同时大量的产热会通过连接件的传导或辐射方式传递给相邻电池或电池模组，如果不能及时有效阻断这种蔓延趋势，就会形成了一个恶性循环，引发连锁反应，触发更多的电池热失控，使热失控的过程变得不可逆转，行业称之为“链式热失控”。

3、如果电池外壳受损或压力不断增加，高温膨胀的气体就会冲破电池壳体，喷射出高温可燃气体，一旦遇到空气中的氧气，就会发生燃烧，引发火灾和爆炸事故。目前，当储能系统起火后，一般采用七氟丙烷、气凝胶等气体灭火装置，通过隔绝氧气来实现灭火，但这种方式无法使电池降温，一旦有外部氧气进入，就会引起电池复燃，产生起火爆炸事故。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于阻断链式热失控反应的控制方法，所述控制方法至少包括以下步骤：

2、s1、基于所设置的监控模块实时监控对应电池模组的温度信息并上传至电池管理系统，当监控模块上传的温度达到预设温度时，电池管理系统予以告警并将告警信息传输至监控平台进行告警提示，其中，每一个监控模块均设置在对应电池模组内，多个电池模组设置在储能系统的储能柜内；

3、s2、基于储能柜中设置的烟雾检测装置实时检测储能柜内是否有烟雾产生并上传至储能系统的电池管理系统，若烟雾检测装置检测到储能柜内有烟雾出现，电池管理系统控制设置在储能柜上的声光报警器报警并将报警信息传输至监控平台予以持续报警警示；

4、s3、电池管理系统基于监控模块上传的温度信息和烟雾检测装置上传的检测信息判断该储能系统是否存在链式热失控，若存在则控制储能系统中设置的自动灭火器释放气体介质，进而隔绝异常电池模组内的氧气以将明火熄灭，然后进入步骤s4，若不存在则返回步骤s1；

5、s4、电池管理系统控制设置在储能系统中的冷却液罐开启并将冷却液输送至对应异常电池模组内进行快速降温并形成物理隔离。

6、优选地，所述步骤s3中电池管理系统判断储能系统存在链式热失控的具体依据是指：监控模块上传的对应电池模组实时监控温度达到预设温度且该电池模组温度以每秒大于2℃的速率持续上升，同时烟雾检测装置检测到储能柜内有烟雾出现。

7、优选地，所述预设温度为85℃-90℃。

8、优选地，多个所述电池模组阵列分布在储能柜内，每一行电池模组的上方均安装有固定在储能柜上的烟雾检测装置。

9、优选地，所述冷却液罐内的冷却液为水、变压器油以及水与乙二醇混合物中的至少一种。

10、优选地，每一个所述电池模组上均设有输液分泵，输液分泵的输入端与冷却液罐连通，输液分泵的输出端连接有用于将冷却液喷洒至对应电池模组内的喷嘴。

11、优选地，所述冷却液罐出口端连接有输液泵，输液泵的输入端与冷却液罐连通，输液泵的输出端与输液分泵的输入端连通。

12、优选地，还包括与步骤s1同步进行的步骤s1’、基于监控模块实时监控储能系统的状态信息并上传至监控平台，储能系统的状态信息包括荷电状态soc、健康状态soh、总电压、总电流、电池模组内各单体电池的温度差，以及单个电池模组最高电压、单个电池模组最低电压和单个电池模组内各单体电池的电压差。

13、与现有技术比较，本发明所提供的一种用于阻断链式热失控反应的控制方法，该方法基于监控模块实时监控对应电池模组的温度信息以及烟雾检测装置对储能柜的实时检测信息，进而判断出储能系统是否存在链式热失控，若存在链式热失控则利用自动灭火器和冷却液罐构成的二级灭火架构阻断链式热失控反应，即首先控制自动灭火器释放气体介质以隔绝氧气将对应电池模组的明火熄灭；然后控制冷却液罐中的冷却液喷向对应异常电池模组以使该异常电池模组快速降温形成物理隔绝，从而该电池模组遇到空气中的氧气也不会复燃，能够有效避免触发更多链式热失控反应，杜绝了因链式热失控导致火灾及爆炸事故的发生。

技术特征：

1.一种用于阻断链式热失控反应的控制方法，其特征在于，所述控制方法至少包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的用于阻断链式热失控反应的控制方法，其特征在于，所述步骤s3中电池管理系统判断储能系统存在链式热失控的具体依据是指：监控模块上传的对应电池模组实时监控温度达到预设温度且该电池模组温度以每秒大于2℃的速率持续上升，同时烟雾检测装置检测到储能柜内有烟雾出现。

3.如权利要求2所述的用于阻断链式热失控反应的控制方法，其特征在于，所述预设温度为85℃-90℃。

4.如权利要求2所述的用于阻断链式热失控反应的控制方法，其特征在于，多个所述电池模组阵列分布在储能柜内，每一行电池模组的上方均安装有固定在储能柜上的烟雾检测装置。

5.如权利要求1所述的用于阻断链式热失控反应的控制方法，其特征在于，所述冷却液罐内的冷却液为水、变压器油以及水与乙二醇混合物中的至少一种。

6.如权利要求1所述的用于阻断链式热失控反应的控制方法，其特征在于，每一个所述电池模组上均设有输液分泵，输液分泵的输入端与冷却液罐连通，输液分泵的输出端连接有用于将冷却液喷洒至对应电池模组内的喷嘴。

7.如权利要求6所述的用于阻断链式热失控反应的控制方法，其特征在于，所述冷却液罐出口端连接有输液泵，输液泵的输入端与冷却液罐连通，输液泵的输出端与输液分泵的输入端连通。

8.如权利要求1-7任一项所述的用于阻断链式热失控反应的控制方法，其特征在于，还包括与步骤s1同步进行的步骤s1’、基于监控模块实时监控储能系统的状态信息并上传至监控平台，储能系统的状态信息包括荷电状态soc、健康状态soh、总电压、总电流、电池模组内各单体电池的温度差，以及单个电池模组最高电压、单个电池模组最低电压和单个电池模组内各单体电池的电压差。

技术总结
本发明具体公开了一种用于阻断链式热失控反应的控制方法，所述方法包括以下步骤：S1、电池管理系统接收监控模块上传的对应电池模组温度信息并对异常温度信息予以告警；S2、电池管理系统接收烟雾检测装置的检测结果并对有烟雾出现的信息予以报警；S3、电池管理系统基于监控模块和烟雾检测装置上传的信息判断是否存在链式热失控，进而控制自动灭火器释放气体介质隔绝氧气；S4、控制冷却液罐内的冷却液对异常电池模组进行快速降温并形成物理隔离。本发明首先判断储能系统是否存在链式热失控，然后基于自动灭火器和冷却液罐构成的二级灭火架构有效阻断链式热失控反应，进而遇到空气中氧气也不会复燃，避免了火灾及爆炸事故的发生。

技术研发人员：周富华,戴国群,胡晶晶,唐星星
受保护的技术使用者：湖南时代联合新能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16