[发明专利]一种基于光纤测温的储能装置安全控制系统

说明书

本发明公开了一种基于光纤测温的储能装置安全控制系统，通过光纤测温技术实时监测锂电池储能装置中每一块电池温度，来判断电池的热稳定状态，同时记录电池整个使用周期的温度曲线，并结合电池电压安全状态算法等分析电池的健康程度，达到保障锂电池储能系统安全运行，避免电池发生热失控风险的目的。

技术领域

本发明一种安全控制系统，特别涉及一种基于光纤测温的锂电池储能装置安全控制系统。

背景技术

根据CNESA的数据显示，截止2018年底我国已投运电化学储能项目累计装机规模达1.1GW，其中新增投运电化学储能项目装机规模为682.9MW，同比增长464.4％，即使在事故多发地韩国，装机量也在不断攀升中。总体上，在我国储能系统发生问题的还比较少见，但近期多地接连发生了储能系统失火燃烧事件。对于储能系统来说，电池安全问题一直是这个行业发展中最关键的问题，对于用户侧储能的应用环境来讲，安全问题更是其首要关注点。

电池的安全性是储能系统稳定运行的关键因素，目前锂电池的设计结构及化学特性，导致其在使用过程中存在热失控的风险，一旦出现热失控状况，发生火情后极难被熄灭。所以在提高储能系统安全方面，除了要提高电池本身的安全性外，更要注重电池在使用过程中的热状态监控，对电池的热失控发生提前进行预判，将火灾隐患遏止在萌芽状态。

目前行业内普遍采用的测温技术对电池热状态的监控及安全管控能力有限，且温度检测范围不全面，主要方式是使用NTC热敏电阻对电池温度进行采集，且受限于采样芯片的通道数量，通常一个包含12～24块电池的电池模组中仅配备了2～4个温度采样点，无法做到对每一个电芯的温度采集，当未被监测到温度的电池出现温度异常时，无法提前抑制电池热失控的发生。同样，当前行业内普遍使用的电池过温保护的方法也比较简单，仅仅是在当电池温度达到过温阈值时停止电池工作，或降低一定比例的电池运行功率，这些做法无判断电池的健康状态，也会降低整个储能系统的运行效率。

目前行业内普遍采用的NTC热敏电阻采集电池温度方法，受限于采样芯片的通道数量，无法做到对每一个电池多方位的温度监控，且对电池过温保护的方法仅靠判断电池达到过温阈值后才进行保护动作，无法做到对系统中每一个电池健康状态的监控及对电池热失控的预判。

现有的技术缺乏对储能系统中的电池，做到准确检测、提前预警且高效系统。

发明内容

基于以上问题，本发明提出一种基于光纤测温的锂电池储能装置安全控制系统，该系统采用了光纤测温技术，可为每块电池配备4个温度采样点，能全面且高速的监控每个电芯的各部分温度状态，同时基于电池温度数据，设计了电池安全状态判断方法及热失控诊断方法，全方位控制保障储能系统稳定安全运行，亦可提前预警电池可能发生的热失控状态，避免储能系统装置出现火灾隐患，实现大大降低储能系统火灾事故发生的目的。

本发明提出一种基于光纤测温的储能系统安全控制系统，所述系统包括，光纤测温装置和安全控制装置；

所述光纤测温装置包括利用光纤的布拉格光栅作为传感元件，所述光纤测温装置设置在电芯处以测量电芯的温度；所述光纤测温装置将温度数据发送给安全控制装置，

所述安全控制装置包括安全状态控制模块，所述安全状态模块包括数据处理单元和数据采集单元；所数据采集单元用于采集电阻R，CO一氧化碳浓度值和VOC挥发性有机物浓度值；

所述数据处理单元用于根据接收到的检测数据评估安全等级，所述评估安全等级的方式为：

SOS(State of Safety)是电池安全参数的综合评估值；

SOSi＝(100-SOHi)+ΔT+ΔR+COi+VOCi；

SOSj＝(100-SOHj)+(Tj-Ti)+(Rj-Ri)+COj+VOCj；

其中，SOSi为电池安全参数的基准值；