【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池防护，具体涉及一种电池热管理与热失控防护一体化系统及方法。
技术介绍
1、为解决风力和光伏等可再生能源电力供应不稳定的问题，各种新型储能技术发展迅猛，其中磷酸铁锂电池以其安全性、长寿命、成本低等优势成为电化学储能的首选，尤其在大规模可再生能源储能、分布式能源存储、电网调峰调频等应用场景中得到广泛应用。
2、随着电池储能密度和储能规模的不断攀升，电池的热管理与热失控防护问题日益凸显，在电池热管理方面，电池冷却方式由风冷改进为水冷，虽然进一步提高了对电池冷却能力，但存在冷却液容易泄漏、且泄漏易造成电池短路，从而引发严重灾害的安全风险；在电池安全防护方面，主要通过气体组分监测预警和消防系统灭火，都是在电池发生损坏以及储能系统发展灾害后才响应，难以在热失控早期进行主动防护、避免损坏或灾害发生，与此同时，用于储能系统的传统气体灭火机制，主要通过隔绝阻燃的方式灭火，难以对电池有效降温，这导致电池极易复燃、灭火时间长且灭火效果差，同时需消耗的灭火剂剂量大。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种电池热管理与热失控防护一体化系统及方法，以解决现有技术中，在电池热管理方面存在冷却液容易泄漏、且泄漏易造成电池短路引发灾害的安全危险的问题，同时解决在电池安全防护方面都是在电池发生损坏以及储能系统发展灾害后才响应，难以在热失控早期进行主动防护、避免损坏或灾害发生的问题。
2、根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种电池热管理与热失控防护一体化系统
3、电池簇冷却与热失控预警防护模块、外冷热交换器模块、储液罐模块、主循环泵、补液罐模块以及消防气源模块；
4、所述电池簇冷却与热失控预警防护模块的出口与所述外冷热交换器的入口连接，所述外冷热交换器模块的出口与所述储液罐模块的入口连接，所述储液罐模块的出口与所述主循环泵的入口连接，所述主循环泵的出口与所述电池簇冷却与热失控预警防护模块的入口连接；
5、所述补液罐模块的第一出口支路分别与所述储液罐模块的入口以及电池簇冷却与热失控预警防护模块的入口连接，所述补液罐模块的第二出口支路与所述消防气源模块的出口分别与多个并联的消防喷头的入口连接；
6、所述储液罐模块用于存储单相液态低沸点相变工质，所述主循环泵用于将所述储液罐模块中的低沸点相变工质泵入到所述电池簇冷却与热失控预警防护模块中；
7、所述电池簇冷却与热失控预警防护模块用于在内部的电池包超温或者低温时，通过所述低沸点相变工质为电池包进行降温防护或保温防护，同时将蒸发相变吸热后的气液两相低沸点相变工质输出给所述外冷热交换器模块，所述外冷热交换器模块用于通过热交换对蒸发相变吸热后的低沸点相变工质进行冷却，还原为单相液态低沸点相变工质，将还原后的单相液态低沸点相变工质输入到所述储液罐模块中进行循环使用；
8、所述电池簇冷却与热失控预警防护模块还用于内部的电池包超温时，通过将所述储液罐模块输入的低沸点相变工质雾化后对电池包进行喷洒降温；
9、所述补液罐模块用于储液罐模块中的低沸点相变工质在电池簇冷却与热失控预警防护模块内部喷洒消耗后对所述储液罐的低沸点相变工质进行补充；
10、所述电池簇冷却与热失控预警防护模块还用于检测内部多种易燃易爆气体浓度、烟气以及明火并预警；
11、所述补液罐模块还用于所述电池簇冷却与热失控预警防护模块检测到内部易燃易爆气体浓度超过预设的阈值或超温时，为所述电池簇冷却与热失控预警防护模块提供低沸点相变工质，所述电池簇冷却与热失控预警防护模块通过向内部的电池包喷洒低沸点相变工质以稀释易燃易爆气体浓度或降低电池包温度；
12、所述消防气源模块用于存储高压阻燃气体；
13、所述补液罐模块以及消防气源模块用于所述电池簇冷却与热失控预警防护模块检测到内部存在烟气或明火时，以补液罐模块中的低沸点相变工质作为灭火介质，以消防气源模块中的高压阻燃气体作为驱动气源，通过所述多个并联的消防喷头对电池簇外部空间进行降温以及稀释空间氧气和易燃易爆气体浓度。
14、优选地，
15、所述电池簇冷却与热失控预警防护模块包括：冷板供液集箱、多路并联的电池包热管理支路、控制器热管理支路、冷板气液汇聚箱以及气体组分监测预警装置；
16、所述冷板供液集箱的入口分别与所述主循环泵的出口以及所述补液罐的第一出口支路连接，所述冷板供液集箱的出口分别与所述多路并联的电池包热管理支路以及控制器热管理支路的入口连接，所述多路并联的电池包热管理支路的出口分别与所述冷板气液汇聚箱的入口连接，所述冷板气液汇聚箱的出口与所述外冷热交换器的入口连接；
17、每一路电池包热管理支路均包括：电池包、冷板、冷板入口阀门以及电池包热失控防护支路；
18、所述电池包与冷板接触设置，且所述电池包设置于所述冷板的上方，所述冷板入口阀门的出口与所述冷板的入口连接，所述冷板的出口与所述冷板气液汇聚箱的入口连接，所述冷板入口阀门的入口与所述冷板供液集箱的出口连接；
19、所述电池包热失控防护支路设置在所述冷板供液集箱的出口与所述冷板入口阀门的入口之间；
20、所述电池包热失控防护支路包括：第一温控阀门、第一安全泄压阀以及第一热失控雾化喷头；所述第一温控阀门与所述第一安全泄压阀并联后，并联后的总出口再与第一热失控雾化喷头的入口连接，所述第一热失控雾化喷头设置在所述电池包的上方或侧上方；所述第一温控阀门与所述第一安全泄压阀的入口设置在所述冷板供液集箱的出口与所述冷板入口阀门的入口之间；
21、所述控制器热管理支路包括：第二温控阀门、第二安全泄压阀、第二热失控雾化喷头以及电池簇控制箱；所述第二温控阀门与所述第二安全泄压阀并联后，并联后的总出口再与第二热失控雾化喷头的入口连接，所述第二热失控雾化喷头设置在所述电池簇控制箱的上方或侧上方；所述第二温控阀门与所述第二安全泄压阀的入口与所述冷板供液集箱的出口连接；
22、所述气体组分监测预警装置包括多种气体浓度检测仪与报警器，用于检测多种易燃易爆气体浓度、烟气以及明火并预警；
23、所述冷板供液集箱的入口处安装有第二温度传感器和第二压力传感器，所述冷板气液汇聚箱的出口处安装有第三温度传感器和第三压力传感器；所述电池包上表面安装有电池包温度传感器，所述电池簇控制箱上表面安装有控制箱温度传感器。
24、优选地，
25、所述外冷热交换器模块包括：外冷热交换器以及第一止回阀；
26、所述外冷热交换器包括：一次侧支路以及二次侧支路，所述一次侧支路与所述二次侧支路采用逆流式流程布置或叉流式流程布置；
27、所述二次侧支路的入口与所述冷板气液汇聚箱的出口连接，所述二次侧支路的出口与所述第一止回阀的入口连接，所述第一止回阀的出口与所述储液罐模块的入口连接；
28、所述一次侧支路从外部流通低温冷却介质，所述一次侧支路用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电池热管理与热失控防护一体化系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
6.一种电池热管理与热失控防护一体化方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1-5任意一项所述的系统，所述方法包括：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种电池热管理与热失控防护一体化系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
6.一种电池热管理...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨绪飞，朱志能，马磊，付雨果，张伟，孙东亮，马长山，王金东，陈长江，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：
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