CN118888876A - 一种自弃式电池安全存储系统、充电系统及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自弃式电池安全存储系统、充电系统及其运行方法，存储系统包括柜体、控制器、监测单元、第一动作单元、第二动作单元和浸埋池，柜体包括多个电池仓，电池仓设有第一仓门和第二仓门；第一动作单元与第一仓门传动连接，第二动作单元与第二仓门传动连接；浸埋池位于第二仓门的下方。电池仓内的监测单元能够监测电池否是即将着火或已着火，若即将着火或已着火，则控制器能够通过控制第二动作单元使得第二仓门开启，电池从第二仓门处掉落至下方的浸埋池中，电池被液体完全浸埋后中断燃烧，从而实现自弃式灭火。本发明能够及时监测电池否是即将着火或已着火，并且能够及时浸埋电池以灭火。本发明适用于大规模电池存储、运输和充电场景。
Description
技术领域
本发明涉及电池存储及充电安全技术领域，更具体地，涉及一种自弃式电池安全存储系统、充电系统及其运行方法。
背景技术
电池尤其是新能源锂电池在使用、存储、运输、充电过程中都有可能发生自燃。因为其存储的能量密度很大，电池堆中一旦某一电池意外燃烧，势必发生引燃周边设施或其他电池造成“火烧连营”、“殃及无辜”的恶性火灾，严重威胁群众的生命财产安全。
引发其自燃的原因大致有以下几种：1、内部短路，内部正负极材料之间如果出现短路，会导致电流急剧增大，产生大量热量，进而引起电池热失控，最终自燃。2、过充过放：在充电或放电过程中，如果电压或电流超出正常范围，会导致电池内部化学反应异常，产生气体和热量，可能引发自燃。 4、高温环境：锂电池在高温环境下工作时，内部化学反应会加速，容易产生热量积聚，从而引发自燃。4、外部损伤：锂电池受到挤压、撞击等外力作用，可能导致电池内部结构破坏，进而发生自燃。
传统的防范措施包括设置防火隔离，喷水、喷砂灭火等方式，很难及时扑灭，也做不到在火灾即将发生时及时解决。
专利CN110254268A公开了一种针对新能源汽车换电站的具备跌落式消防功能的充电仓，该充电仓安装于换电站或储能电站内，对换下的电池进行充电。该充电仓包括仓体、消防装置、充电插头装置、支撑装置和电池释放装置，仓体的下层为水箱，支撑装置用于将电池支撑在电池仓内，充电插头装置用于与电池的插座进行拔插，电池释放装置通过驱动器驱动电池脱离支撑装置落入水箱内，消防装置设置在仓体内，通过大量喷水的方式对落入水箱内电池进行全面、快速地冷却、隔氧消防处理，直至电池全部淹没，自动补水和放水。该充电仓可以对换下的新能源汽车的电池进行自动定位、自动充电，并对充电异常电池进行自动处理，从而解决了锂电池充电过程中的安全消防问题。然而，该充电仓只适用于单个电池的充电及消防，无法应用到生产过程中的大规模电池存储和运输场景，也无法应用到大规模电池充电场景。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的缺陷，提供一种自弃式电池安全存储系统、充电系统及其运行方法，能够及时监测电池否是即将着火或已着火，并且能够及时浸埋电池以灭火，适用于大规模电池存储、运输和充电场景。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
本发明第一方面提供一种自弃式电池安全存储系统，包括柜体、控制器、监测单元、第一动作单元、第二动作单元和浸埋池，所述柜体包括多个电池仓，所述电池仓设有用于存取电池的第一仓门和用于弃出电池的第二仓门；
所述控制器的输入端与监测单元电连接，所述控制器的输出端分别与第一动作单元和第二动作单元电连接；
所述监测单元设置于电池仓内，用于监测电池否是即将着火或已着火；
所述第一动作单元与第一仓门传动连接，所述第二动作单元与第二仓门传动连接；所述浸埋池内盛有用于浸埋电池的液体，浸埋池位于第二仓门的下方。
进一步地，所述柜体为长方体形状，其内部由隔板分隔为多个独立的电池仓。
进一步地，所述监测单元为温度传感器和/或烟雾传感器。
进一步地，所述电池仓的底面朝着第二仓门方向往下倾斜。
进一步地，所述电池仓内设有用于承载电池的滑车或滑槽，所述滑车的底部设有滚轮，所述滑槽与电池仓内的电池滑动配合。
进一步地，所述第二动作单元包括第二电磁锁，所述第二电磁锁与控制器的输出端电连接，所述第二仓门与柜体铰接并通过第二电磁锁锁定。
进一步地，所述系统还包括与控制器的输出端电连接的报警单元，所述报警单元包括喇叭和/或警示灯；
进一步地，所述存储系统包括多个所述柜体，多个所述柜体共用一个浸埋池。
本发明第二方面提供一种自弃式电池安全充电系统，包括所述的自弃式电池安全存储系统，所述充电系统还包括设置于电池仓内的充电插座，所述充电插座与外部电源电连接，充电插座处设有功率继电器，所述功率继电器与控制器的输出端电连接；
所述充电系统还包括充电收费单元，充电收费单元与控制器的输入端电连接。
本发明第三方面提供一种所述自弃式电池安全充电系统的运行方法，包括以下步骤：
充电收费单元接收用户的操作指令，该操作指令为存储指令或充电指令，当用户的指令为存储指令时跳转到步骤S1；当用户的指令为充电指令时，跳转到步骤T1；
S1：系统进入存储模式，实时根据电池仓内温度传感器的数值判断电池是否处于危险状态；
若是，则控制器控制第二动作单元动作使第二仓门打开，电池由第二仓门弃出至下方的浸埋池；
T1：系统进入充电模式，实时根据电池仓内温度传感器的数值判断电池是否处于危险状态；
若否，则控制器控制功率继电器保持电池充电；
若是，则控制器一方面控制功率继电器断开电池充电，另一方面控制第二动作单元动作使第二仓门打开，电池由第二仓门弃出至下方的浸埋池。
进一步地，所述充电系统还包括与控制器的输出端电连接的报警单元，所述报警单元包括喇叭和/或警示灯，所述存储系统还包括与控制器的输出端电连接的网络通信单元；当第二仓门打开后，控制器控制网络通信单元通知所有电池主人风险信息，控制器还控制报警单元的喇叭发声，警示灯亮起。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明提供一种自弃式电池安全存储系统、充电系统及其运行方法，存储系统包括柜体、控制器、监测单元、第一动作单元、第二动作单元和浸埋池，所述柜体包括多个电池仓，所述电池仓设有用于存取电池的第一仓门和用于弃出电池的第二仓门；所述控制器的输入端与监测单元电连接，所述控制器的输出端分别与第一动作单元和第二动作单元电连接；所述监测单元设置于电池仓内，用于监测电池否是即将着火或已着火；所述第一动作单元与第一仓门传动连接，所述第二动作单元与第二仓门传动连接；所述浸埋池内盛有用于浸埋电池的液体，浸埋池位于第二仓门的下方。控制器能够通过第一动作单元控制第一仓门开启或关闭，便于用户将电池放入或取出；，电池仓内的监测单元能够监测电池否是即将着火或已着火，若即将着火或已着火，则控制器能够通过控制第二动作单元使得第二仓门开启，电池从第二仓门处掉落至下方的浸埋池中，电池被液体完全浸埋后中断燃烧，从而实现自弃式灭火。本发明能够及时监测电池否是即将着火或已着火，并且能够及时浸埋电池以灭火。本发明适用于大规模电池存储、运输和充电场景。
附图说明
图1为本发明实施例中自弃式电池安全存储系统的电路示意图。
图2为本发明实施例中柜体的示意图。
图3为本发明实施例中柜体另一视角的示意图。
图4为本发明实施例中柜体的正面剖视图。
图5为本发明实施例中柜体的侧面剖视图。
图6为本发明实施例中柜体、浸埋池以及防护栏杆的示意图。
图7为本发明实施例3中两排柜体背对背设置的示意图。
图8为本发明实施例3中多个柜体围起来设置的的示意图。
图9为本发明实施例3中自弃式电池安全充电系统的运行方法流程图。
其中：1、柜体；101、电池仓；1011、电池；1012、第一仓门；1013、第二仓门；1014、滑车；1015、充电插座；1016、功率继电器；102、隔板；103、铰链；
2、控制器；3、监测单元；301、温度传感器；4、第一动作单元；5、第二动作单元；6、浸埋池；7、喇叭；8、警示灯；9、网络通信单元；10、防护栏杆；11、充电收费单元；12、充电器；13、承载体。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
实施例1
如图1-6所示，本实施例提供一种自弃式电池安全存储系统，包括柜体1、控制器2、监测单元3、第一动作单元4、第二动作单元5和浸埋池6，柜体1包括多个电池仓101，电池仓101设有用于存取电池1011的第一仓门1012和用于弃出电池1011的第二仓门1013；
控制器2的输入端与监测单元3电连接，控制器2的输出端分别与第一动作单元4和第二动作单元5电连接；
监测单元3设置于电池仓101内，用于监测电池1011否是即将着火或已着火；
第一动作单元4与第一仓门1012传动连接，第二动作单元5与第二仓门1013传动连接；浸埋池6内盛有用于浸埋电池1011的液体，浸埋池6位于第二仓门1013的下方。
控制器2能够通过第一动作单元4控制第一仓门1012开启或关闭，便于用户将电池1011放入或取出；电池仓101内的监测单元3能够监测电池1011否是即将着火或已着火，若即将着火或已着火，则控制器2能够通过控制第二动作单元5使得第二仓门1013开启，电池1011从第二仓门1013处掉落至下方的浸埋池6中，电池1011被液体完全浸埋后中断燃烧，从而实现自弃式灭火。本发明能够及时监测电池1011否是即将着火或已着火，并且能够及时浸埋电池1011以灭火。本发明适用于大规模电池存储、运输和充电场景。
在具体实施过程中，柜体1为长方体形状，其内部由隔板102分隔为多个独立的电池仓101。隔板102为钢板等硬质材料制成。相邻电池仓101之间的隔板102表面涂或粘贴防火隔热层，当其中一个电池仓101内的电池1011自燃时，防火隔热层能够避免火势蔓延到相邻的电池仓101。
在具体实施过程，控制器2采用常规的单片机即可。
在具体实施过程中，监测单元3为温度传感器301和/或烟雾传感器。温度传感器301用于监测电池仓101内的温度，烟雾传感器用于监测电池仓101内的烟雾，由于电池1011自燃时会升温并产生烟雾，因此通过温度传感器301和/或烟雾传感器能够监测电池1011否是即将着火或已着火。本实施例中监测单元3仅采用温度传感器301，设置于电池仓101内的顶部，电池仓101内的空气温度超过设定的阈值（本实施例设为68°，可以根据电池1011调整）时表明仓内电池1011开始热失控，发生燃烧爆炸的可能性极大，可以根据各种类型电池1011的性能调整充电、生产存储、运输阶段的阈值。
需要说明的的是，通过多通道ADC采样对多个电池仓101内温度传感器301数值进行采样，并由控制器2处理数据得到个电池仓101内的温度。
在具体实施过程中，电池仓101的底面朝着第二仓门1013方向往下倾斜。本实施例中，电池仓101的底面与水平面呈15°以上夹角，当第二仓门1013打开时，由于电池1011自身重力作用，电池1011会朝向第二仓门1013滑动，进而滑出电池仓101并掉落至第二仓门1013下方的浸埋池6中，电池1011被液体完全浸埋后中断燃烧，从而实现自弃式灭火。
需要说明的是，电池仓101的底面还可以设置成水平的，此时需要增加一个电池推出单元，电池推出单元与控制器2的输出端电连接，控制器2能够控制电池推出单元动作，以将电池1011从第二仓门1013推出，电池推出单元可以是常规的电动、气动、液压推杆装置。
在具体实施过程中，电池仓101内设有用于承载电池1011的滑车1014，滑车1014的底部设有滚轮。滑车1014的底部设有滚轮，因此与电池仓101的底面摩擦力很低，因此，第二仓门1013打开时，滑车1014能够带着电池1011快速从第二仓门1013滑出。
需要说明的是，还可以用其他的机构代替上述滑车1014，例如电池仓内设置滑槽，滑槽与电池仓内的电池滑动配合，第二仓门1013打开时，电池1011在滑槽上滑动，从第二仓门1013滑出。
在具体实施过程中，第一动作单元4包括第一电磁锁，第一电磁锁与控制器2的输出端电连接，第一仓门1012通过铰链103与柜体1铰接并通过第一电磁锁锁定。
在具体实施过程中，第二动作单元5包括第二电磁锁，第二电磁锁与控制器2的输出端电连接，第二仓门1013通过铰链103与柜体1铰接并通过第二电磁锁锁定。当需要打开第二仓门1013时，控制器2控制第二电磁锁动作，进而打开第二仓门1013。
在具体实施过程中，系统还包括与控制器2的输出端电连接的报警单元，报警单元包括喇叭7和/或警示灯8；存储系统还包括与控制器2的输出端电连接的网络通信单元9，网络通信单元9能够通过有线或无线网络通知所有电池主人风险信息。
在具体实施过程中，浸埋池6上方设置有防护栏杆10，防护栏杆10与地面固定连接，高度大于1.2米、栏杆间距小于0.2米，防止人员误入池内，同时保证自弃滑出的可能已经燃烧的电池1011冲出去伤人。浸埋池6内可以盛水，也可以为热熔比较大、不燃的其它液体。
在具体实施过程中，浸埋池6液体容器、液体补充水泵和液位监测装置，当液位监测装置监测到液位过低时，会通过液体补充水泵向浸埋池6内补充液体。
实施例2
本实施例提供一种自弃式电池安全充电系统，包括实施例1的自弃式电池安全存储系统，充电系统还包括设置于电池仓101内的充电插座1015，充电插座1015与外部电源电连接，充电插座1015处设有功率继电器1016，功率继电器1016与控制器2的输出端电连接；充电系统还包括充电收费单元11，充电收费单元11通过有线通讯接口与控制器2的输入端电连接。
需要说明的是，充电仓内还预留有能够放置充电器12的空间。
实施例3
为了提高空间利用率，便于大规模应用，本实施例在实施例2的基础上提供一种布局更紧凑的自弃式电池安全充电系统，包括多个柜体1，多个柜体1共用一个浸埋池6。柜体1和浸埋池6设置于承载体13上，承载体13上可以是地面、楼板等浸埋池6可以是设置于地面或楼板的固定设施，也可以是可移动的容器，容器盛放用于浸埋电池1011的液体。
布局方式可以是，多个柜体1呈直线排列成一排，每排的层数因需设置，第一仓门1012设置于柜体1一侧，第二仓门1013设置于柜体1另一侧，第二仓门1013的下方设置浸埋池6。
如图7所示，布局方式还可以为：两排柜体1背对背设置，第一仓门1012设置于柜体1的外侧，第二仓门1013设置于柜体1的内侧，两排柜体1之间设置浸埋池6。该布局便于用户从两侧进行电池1011的取放，并且提高空间利用率。
如图8所示，布局方式还可以为：多个柜体1围成一圈，第一仓门1012设置于柜体1的外侧，第二仓门1013设置于柜体1的内侧，柜体1之间设置浸埋池6。该布局便于用户从柜体1外侧进行电池1011的取放，并且提高空间利用率。
实施例4
如图9所示，本实施例提供一种实施例2自弃式电池安全充电系统的运行方法，包括以下步骤：
充电收费单元11接收用户的操作指令，该操作指令为存储指令或充电指令，当用户的指令为存储指令时跳转到步骤S1；当用户的指令为充电指令时，跳转到步骤T1；
S1：系统进入存储模式，实时根据电池仓101内温度传感器301的数值判断电池1011是否处于危险状态；
若是，则控制器2控制第二动作单元5动作使第二仓门1013打开，电池1011由第二仓门1013弃出至下方的浸埋池6；当第二仓门1013打开后，控制器2控制网络通信单元9通知所有电池主人风险信息，控制器2还控制报警单元的喇叭7发声，警示灯8亮起；
T1：系统进入充电模式，实时根据电池仓101内温度传感器301的数值判断电池1011是否处于危险状态；
若否，则控制器2控制功率继电器1016保持电池1011充电；
若是，则控制器2一方面控制功率继电器1016断开电池1011充电，另一方面控制第二动作单元5动作使第二仓门1013打开，电池1011由第二仓门1013弃出至下方的浸埋池6；当第二仓门1013打开后，控制器2控制网络通信单元9通知所有电池主人风险信息，控制器2还控制报警单元的喇叭7发声，警示灯8亮起。
需要说明的是，温度传感器301用于监测电池仓101内的温度，电池仓101内的空气温度超过68°（可以根据电池1011调整）时表明仓内电池1011开始热失控，发生燃烧爆炸的可能性极大，可以根据各种类型电池1011的性能调整充电、生产存储、运输阶段的阈值。
进一步地；当第二仓门1013打开后，控制器2控制网络通信单元9通知所有电池主人风险信息，控制器2还控制报警单元的喇叭7发声，警示灯8亮起。
本发明的优点在于：
1、能够作为电池1011充电环节、生产存储环节、运输环节集中存储电池1011，应用范围广泛；
2、能够自动监测电池仓101及电池1011充电或存放或运输中的温度，及早识别可能存在燃烧的电池1011并发出处理指令，实现本电池1011自弃、保护其它电池1011的效果；
3、利用电池1011及滑动小车的自重比较可靠地实现可能发生危险的电池1011被移除柜体1，实现防火隔离；
4、利用液体完全浸埋燃烧电池1011的方式有效中断该电池1011燃烧爆炸，阻断火灾的蔓延，将火灾风险降低到最低。
5、柜体1可以根据具体地场和数量需求灵活地组装，充分发挥场地效率。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种自弃式电池安全存储系统，其特征在于，包括柜体、控制器、监测单元、第一动作单元、第二动作单元和浸埋池，所述柜体包括多个电池仓，所述电池仓设有用于存取电池的第一仓门和用于弃出电池的第二仓门；
所述控制器的输入端与监测单元电连接，所述控制器的输出端分别与第一动作单元和第二动作单元电连接；
所述监测单元设置于电池仓内，用于监测电池否是即将着火或已着火；
所述第一动作单元与第一仓门传动连接，所述第二动作单元与第二仓门传动连接；所述浸埋池内盛有用于浸埋电池的液体，浸埋池位于第二仓门的下方。
2.根据权利要求1所述的自弃式电池安全存储系统，其特征在于，所述柜体为长方体形状，其内部由隔板分隔为多个独立的电池仓。
3.根据权利要求1所述的自弃式电池安全存储系统，其特征在于，所述监测单元为温度传感器和/或烟雾传感器。
4.根据权利要求1所述的自弃式电池安全存储系统，其特征在于，所述电池仓的底面朝着第二仓门方向往下倾斜。
5.根据权利要求4所述的自弃式电池安全存储系统，其特征在于，所述电池仓内设有用于承载电池的滑车或滑槽，所述滑车的底部设有滚轮，所述滑槽与电池仓内的电池滑动配合。
6.根据权利要求1所述的自弃式电池安全存储系统，其特征在于，所述第二动作单元包括第二电磁锁，所述第二电磁锁与控制器的输出端电连接，所述第二仓门与柜体铰接并通过第二电磁锁锁定。
7.根据权利要求1所述的自弃式电池安全存储系统，其特征在于，所述系统还包括与控制器的输出端电连接的报警单元，所述报警单元包括喇叭和/或警示灯。
8.根据权利要求1所述的自弃式电池安全存储系统，其特征在于，所述存储系统包括多个所述柜体，多个所述柜体共用一个浸埋池。
9.一种自弃式电池安全充电系统，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的自弃式电池安全存储系统，所述充电系统还包括设置于电池仓内的充电插座，所述充电插座与外部电源电连接，充电插座处设有功率继电器，所述功率继电器与控制器的输出端电连接；
所述充电系统还包括充电收费单元，充电收费单元与控制器的输入端电连接。
10.一种权利要求9所述自弃式电池安全充电系统的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
充电收费单元接收用户的操作指令，该操作指令为存储指令或充电指令，当用户的指令为存储指令时跳转到步骤S1；当用户的指令为充电指令时，跳转到步骤T1；
S1：系统进入存储模式，实时根据电池仓内温度传感器的数值判断电池是否处于危险状态；
若是，则控制器控制第二动作单元动作使第二仓门打开，电池由第二仓门弃出至下方的浸埋池；
T1：系统进入充电模式，实时根据电池仓内温度传感器的数值判断电池是否处于危险状态；
若否，则控制器控制功率继电器保持电池充电；
若是，则控制器一方面控制功率继电器断开电池充电，另一方面控制第二动作单元动作使第二仓门打开，电池由第二仓门弃出至下方的浸埋池。
11.根据权利要求10所述自弃式电池安全充电系统的运行方法，其特征在于，所述充电系统还包括与控制器的输出端电连接的报警单元，所述报警单元包括喇叭和/或警示灯，所述存储系统还包括与控制器的输出端电连接的网络通信单元；当第二仓门打开后，控制器控制网络通信单元通知所有电池主人风险信息，控制器还控制报警单元的喇叭发声，警示灯亮起。
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|---|---|---|---|
| CN202411106726.3A CN118888876A (zh) | 2024-08-13 | 2024-08-13 | 一种自弃式电池安全存储系统、充电系统及其运行方法 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN119601875A (zh) * | 2024-12-11 | 2025-03-11 | 广东建邦兴业集团有限公司 | 一种电池存储柜、充电柜及其存储方法、充电方法 |
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2024
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