一种用细水雾灭火技术进行保护的磷酸铁锂储能电站电池模组结构的制作方法

本实用新型涉及一种用细水雾灭火技术进行保护的磷酸铁锂储能电站电池模组结构，属于对磷酸铁锂储能电站电池模组进行消防保护的技术。

背景技术：

磷酸铁锂电池具有能量密度大、输出电压高、循环寿命长、环境污染小等优点，已在各种电子设备、电动汽车和电化学储能中广泛使用。其中磷酸铁锂储能电站累计装机量正稳步上升，到2020年装机量将超过2000mw，年增长率接近70％，一旦发生火灾，严重危害供电可靠性和安全性，社会影响和危害极大。而目前在世界范围内，还没有一种能够有效扑灭磷酸铁锂储能电站电池预制舱火灾的灭火设备，国内、外大量储能电站电池预制舱火灾实例就是很好的证明。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种用细水雾灭火技术进行保护的磷酸铁锂储能电站电池模组结构。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种用细水雾灭火技术进行保护的磷酸铁锂储能电站电池模组结构，包括电池模组外壳，电池设置在电池模组外壳内侧，电池上表面距离电池模组外壳顶板内表面的距离大于等于50cm，电池侧表面距离电池模组外壳侧板内表面的距离大于等于20cm；

在电池模组外壳的一个侧板上设置有开口(用于细水雾喷头的伸入设置)，开口的顶边与电池模组外壳顶板内表面高度一致，开口的底边与电池上表面高度一致或高于电池上表面高度(一般设计开口的底边与电池上表面高度一致)，开口的两个竖边与所述侧板两个竖边的距离为该侧板宽度的1/5～1/3；

在电池模组外壳的其他侧板上设置有网孔区域，网孔区域的底边与电池上表面高度一致或高于电池上表面高度，网孔区域的顶边低于电池模组外壳顶板内表面高度15～20cm(网孔区域的顶边以上区域为禁止开孔区域)，网孔区域的两个竖边与所述侧板两个竖边一致(两侧稍微短一些也是可以的)，网孔区域的开孔率为20～30％，一般来说对网孔的直径没有要求。

相对于现有技术，我们对现有的电池模组外壳进行了开设开口和打孔形成网孔区域的处理，对电池和电池模组外壳内壁的间距进行了限制，其他没有对现有的电池模组外壳做过多处理。我们知道磷酸铁锂储能电站内电池失火会有液体飞溅的情况发生，并且伴随有毒、易燃气雾。我们对电池和电池模组外壳内壁的间距设计，是考虑到液体飞溅的情况能够限制在电池模组外壳内，而不会飞溅的电池预制舱内，同时液体也不会飞溅至堵塞网孔区域的网孔，因此，对电池和电池模组外壳内壁之间的间距有最小间距的考量，经过多次试验，顶部间距大于50cm、侧面间距大于20cm时，几乎就不存在液体飞溅至电池模组外壳以外区域(即电池预制舱内)的情况发生；当然，这个间距也不适合过大，过大会增加整个电池模组外壳的尺寸，间接增大了电池预制舱的体积，我们建议顶部间距在50～80cm、侧面间距在20～36cm是比较合适的，这个间距也比较利于细水雾喷头喷射出的细水雾能够透过网孔区扩散到电池预制舱内。

我们在设计网孔区时，是有顶部15～20cm的禁止开孔区域的设计的，这个也是考虑到液体飞溅到电池模组外壳顶部时会产生一定的反弹，若没有侧面的遮挡，容易透过网孔区飞溅到电池模组外壳外部区域，影响了将液体飞溅情况限制在电池模组外壳内部的效果；通过我们对失火电池的液体飞溅情况观察和多次试验，设计禁止开孔区域效果非常明显和有效。

当电池发生火灾时，有毒、易燃气雾会聚积在电池模组外壳内，温度升高伴随气雾的增加，会增加电池发生爆炸的概率；因此我们需要让这些气雾能够排出电池模组外壳，同时尽可能避免温度快速提升；针对这个问题，我们设计了网孔区域，让气雾能够快速排出，降低电池升温速度；同时，当我们开始细水雾喷头时，细水雾也能够通过网孔区扩散到电池预制舱内，对电池预制舱进行降温。据此，我们对网孔区的开孔率是有一定要求的，太大不能起到防止液体飞溅的目的，太小又不便于排出气雾；通过我们对气雾排出情况观察和多次试验，设计开孔区域的开孔率为20～30％(考察区域内，开孔镂空面积占考察区域棉结的百分比)。

我们在开口的侧板上没有设计网孔区，是因为该侧面已经设置了开口，透气功能已经非常充足；同时细水雾喷头设置在开口区域，其喷射的细水雾较少会从该侧面溢出；但这并非说本区域不能够设置网孔，也是可以参考其他区域设置网孔区域的；不建议让开口贯穿整个侧面，是考虑到液体飞溅的情况。

优选的，所述开口的两个竖边与所述侧板两个竖边的距离为该侧板宽度的1/4，网孔区域的开孔率为25％；该值是我们试验获得的较佳值。

优选的，还包括细水雾喷头，细水雾喷头从开口向电池模组外壳内伸入，细水雾喷头的喷射方向朝向电池上表面和电池模组外壳顶板内表面之间的区域。

具体的，所述细水雾喷头为扁平扇形结构，在扇形曲面上沿弧线方向设置有一排喷嘴，所有喷嘴喷射方向均在一个平面内，一般建议该平面平行于电池上表面。

相对于现在普通的圆形喷头，我们设计了细水雾喷头，一方面是为了减少整个细水雾喷头的厚度，在对现有电池模组外壳改动不大的情况下使其能够顺利安装在电池模组外壳内，另一方面沿弧线设置一排喷嘴也能够让细水雾迅速布满电池模组外壳内部空间，其喷射出的是有一定厚度的扇面细水雾。若采用普通圆形喷头，一方面，喷出的细水雾为倒圆锥形，大部分细水雾会喷到电池模组外壳内壁上，形成大的水珠和水流，丧失细水雾的灭火作用；另一方面，不便于安装到电池模组内。细水雾喷头的设计，以及其喷嘴喷射方向的设置，使其产生的细水雾能够迅速在电池模组外壳内扩散，同时也很容易从网孔区域扩散出去，降低了其在电池上的积水量，对电池给予了一定程度的保护。关于细水雾的标准，参考我国的相关消防标准。

优选的，所有喷嘴喷射方向所在的平面平行于电池上表面，且该平面在电池上表面和电池模组外壳顶板内表面中间层的上下2cm范围内，更容易让细水雾均匀扩散。

优选的，所述细水雾喷头的扇形曲面对应的圆心角为100°～180°。

优选的，所述喷嘴为圆形。

具体的，细水雾喷头从开口的中心向电池模组外壳内伸入后，开口存在未封堵区域。

有益效果：本实用新型提供的用细水雾灭火技术进行保护的磷酸铁锂储能电站电池模组结构，能够在火灾发生时向电池模组外壳内喷射细水雾，而细水雾灭火技术是扑灭磷酸铁锂储能电站电池预制舱火灾的有效方法，并且能够不对电池造成损伤，因此本实用新型能够靠快速扑灭磷酸铁锂储能电站电池预制舱火灾；本案首先设计了一种从一侧面喷射细水雾、从其他侧面扩散细水雾的思想，解决细水雾容易碰到磷酸铁锂电池模组内的实体结构而成为水流，对电池造成损伤的问题；然后设计了一种电池模组外壳及细水雾喷头结构，在对现有的电池模组外壳改动不大的情况下解决喷头在狭小空间内的安装问题；扩散到电池模组外壳以外的细水雾还能够帮助实现预制舱内其他物体的灭火问题；由于采用的是水源灭火，因此本实用新型是一种反应迅速的灭火装置，能够有效避免磷酸铁锂电池模组因为热失控产生各种可燃气，避免这些可燃气不能尽快探测到而产生的其他连续问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为电池模组外壳的立体结构示意图(顶板未画出)；

图3为电池模组外壳的俯视结构示意图(顶板未画出)；

图4为设置开口的侧板示意图；

图5为设置网孔区域的侧板示意图；

图6为细水雾喷头及其喷射出的细水雾俯视结构示意图；

图7为细水雾喷头的一个侧视结构示意图；

图8为细水雾喷头的另一个侧视结构示意图；

图中包括：1-电池；2-电池模组外壳；3-细水雾喷头；4-开口；5-网孔区域；6-电池模组外壳顶板内表面，3-1-喷嘴；3-2-管网连接头；3-3-细水雾喷头喷射出的细水雾。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1、2、3所示为一种用细水雾灭火技术进行保护的磷酸铁锂储能电站电池模组结构，包括电池模组外壳2和一个细水雾喷头3，电池1设置在电池模组外壳2内侧，电池1上表面距离电池模组外壳2顶板内表面的距离为50cm，电池1侧表面距离电池模组外壳2侧板内表面的距离为20cm。

如图4所示，在电池模组外壳2的一个侧板上设置有开口4，开口4的顶边与电池模组外壳2顶板内表面高度一致，开口4的底边与电池1上表面高度一致，开口4的两个竖边与所述侧板两个竖边的距离为该侧板宽度的1/4；细水雾喷头3从开口4向电池模组外壳2内伸入，细水雾喷头3的喷射方向朝向电池1上表面和电池模组外壳2顶板内表面之间的区域。

如图5所示，在电池模组外壳2的其他侧板上设置有网孔区域5，网孔区域5的底边与电池1上表面高度一致，网孔区域5的顶边低于电池模组外壳2顶板内表面高度15～20cm，网孔区域5的两个竖边与所述侧板两个竖边一致，网孔区域5的开孔率为25％。

如图6、7、8所示，所述细水雾喷头3为扁平扇形结构，在扇形曲面上沿弧线方向设置有一排喷嘴3-1，所有喷嘴3-1喷射方向(一般可设置沿在扇形曲面半径方向一定区域内)均在一个平面内，该平面平行于电池1上表面，且电池1上表面和电池模组外壳2顶板内表面中间层的上下1cm范围内。所述细水雾喷头3的扇形曲面对应的圆心角为100°～180°。所述喷嘴3-1为圆形。细水雾喷头3通过管网连接头3-2连接管网，细水雾喷头喷射出的细水雾3-3为一定厚度的扇面细水雾。

所述细水雾喷头3从开口4的中心向电池模组外壳2内伸入后，开口4存在未封堵区域。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

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