CN103782444A - 电池组灭火装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在电池组着火时能够抑制所述电池组的火灾的装置。所述灭火装置包括:火灾探测传感器,其用于检测电池组着火与否;灭火剂容器,在其内部空间容纳灭火剂;及控制单元,其用于在通过所述火灾探测传感器检测到火灾发生时使所述灭火剂容器的所述灭火剂注入至所述电池组的内部。
Description
技术领域
本申请要求享有于2011年9月8日在韩国提交的第10-2011-0091376号韩国专利申请和与2012年9月10在韩国提交的第10-2012-0099794号韩国专利申请的优先权,这两个申请的全文以引用的方式纳入本说明书。
本发明涉及一种用于保护电池组的技术,更详细而言,涉及一种在电池组着火时能够灭火的装置。
背景技术
近年来,对于便携式电子产品如笔记本电脑、摄像机、移动电话等的需求迅速增加,并且储能蓄电池、机器人、卫星等急需发展。因此,正在积极研究可以重复进行充电/放电的高性能二次电池。
目前已商品化了的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等,其中对于锂二次电池,由于与镍基二次电池相比几乎不引起记忆效应,因此具有低的自放电率、高能量密度、及自由的充电/放电,因此备受瞩目。
近年来,由于碳能源的耗尽以及对环境的关注的提高,混合动力汽车及电动汽车成为了全世界公众关注的焦点,包括美国、欧洲、日本及韩国。在这些车辆中,最核心部件是向车辆马达供应驱动力的车辆电池。由于混合动力汽车或电动汽车通过电池的充电/放电来获得驱动力,因此与仅使用发动机的车辆相比,它们保证了更良好的燃油效率并排放很少的污染物或几乎不排放污染物,这是人们选择这种车辆的一个原因。
另一方面,与电池有关的其中一个最重要的社会问题是安全性。电池的使用不仅在小型设备如笔记本电脑或移动电话中增加,也在中型设备或大型设备如车辆或电力储存系统中增加。而且,由于电池的爆炸或着火会使装有所述电池的设备受损并会导致其他火灾,电池的安全性是人们所关注的问题。
特别地,用于混合动力汽车或电动汽车等的中型或大型电池对安全要求提出更严格的需求。这种中型或大型电池产生高压,其自身也会引起大量的热。此外,对用于车辆的电池等而言,若电池组在夏天过度暴露在高温中操作,或因事故如车辆碰撞使较大的冲击施加于电池,则会引起内部短路或保护功能不能正常工作等,可能会使用于车辆的电池着火。
若用于上述车辆的电池着火,则火不仅使电池受损,还会蔓延到车辆而会造成财产的损失,而且还会导致车辆上的人的安全受到危险。此外,在道路上,车辆着火会波及到其他车辆并引起交通堵塞,其结果导致更严重的损害。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于解决现有技术的问题,因此提供一种在电池组着火或检测到火灾危险时可以迅速灭火的装置。
本发明的另一目的和优点可以通过下述描述来了解,并通过本发明的实施方案更加明确。另外,应该理解本发明的目的和优点是通过在随附的权利要求书中限定的构成元素或其组合来是实现的。
技术方案
根据本发明的一方面,提供一种电池组灭火装置,所述电池组灭火装置包括:火灾探测传感器(fire detection sensor),其用于检测电池组着火与否;灭火剂容器,在其内部空间容纳灭火剂;及控制单元,其用于在通过所述火灾探测传感器检测到火灾发生时使所述灭火剂容器的所述灭火剂注入至所述电池组的内部。
优选地,所述灭火剂容器可以包括:排出口,其连接于所述电池组的内部并用于排放所述灭火剂;活塞,其通过移动使所述灭火剂向所述排出口排放;及炸药,其通过爆炸来移动所述活塞,其中,在检测到火灾发生时,所述控制单元使所述灭火剂容器的所述炸药爆炸来移动所述活塞,从而使所述灭火剂容器的所述灭火剂注入至所述电池组的内部。
此时,所述灭火剂容器可以进一步包括用于打开或关闭所述排出口的第一排出阀。
技术效果
根据本发明,若在电池组着火时,可以迅速灭火。另外,根据本发明的一实施例,当在电池组存在火灾危险性,即存在着火的可能性,则会预测到火灾危险性,从而可以防止火灾发生或蔓延。
因此,根据本发明,可以在早期抑制电池组的火灾,从而防止火灾蔓延至安装有所述电池组的设备或装置。因此,可以防止或减少由电池组的火灾引起的财产损失或人身事故。
附图说明
随附的附图示出本发明的优选实施方案,并且与下面内容一起起到进一步了解本发明的技术构思的作用。然而,本发明不应被解释为限定于下述附图:
图1是示出根据本发明优选的一实施方案的电池组灭火装置的示意图;
图2是示出在图1的灭火装置中灭火剂注入至电池组的结构的示意图;
图3是根据本发明另一实施方案的电池组灭火装置的结构的示意图;及
图4是示出在图3的灭火装置中灭火剂注入至电池组的结构的示意图。
具体实施方式
下面,将参照附图详细描述本发明的优选实施方案。在此之前,应理解用于本说明书及随附的权利要求书中的术语或用语不应被解释为限于通常含义或词典中的含义,而是应基于本案发明者以最优方式解释本发明来定义术语的原则,解释成与本发明的技术构思相符的含义和概念。
因此,本发明的说明书仅仅是用于解释的优选实施例,并非用于限定本发明的范围,因此应该理解可以在不脱离本发明的技术构思和范围的基础上具有等同方案或变形方案。
图1是示出根据本发明优选的一实施例的电池组灭火装置的结构的示意图。如图1所示,一般而言,电池组10可以包括一个或更多的电池单元(cell)11。另外,根据本发明的电池组灭火装置可以抑制这种电池组10发生的火灾。
参照图1,根据本发明的电池组的电池组灭火装置包括火灾探测传感器100、灭火剂容器200、及控制单元300。
火灾探测传感器100用于检测电池组10着火与否。在此,电池组10着火与否既指所述电池组10实际着火与否,又指即使在电池组10着火之前,是否存在发生着火的危险。
优选地,火灾探测传感器100可以通过包括温度传感器、冲击传感器、及压力传感器中一种来实现。
首先,若所述电池组10着火,则可能会使电池组10的温度上升。因此,火灾探测传感器100可以用温度传感器来实现。在该情况下,所述温度传感器可以通过判断是否在电池组10检测到超过一定值的温度,由此检测所述电池组10着火与否。
另外,若较大冲击施加于电池组10,则由内部短路等可能会导致电池组10着火,火灾探测传感器100可以用冲击传感器来实现。在该情况下,所述冲击传感器可以通过测定是否对电池组10施加有超过一定值的冲击,由此检测电池组10着火与否。
此外,若高压施加于电池组10,则也会在所述电池组10引起火灾。因此,火灾探测传感器100可以用压力传感器来实现。在该情况下,所述压力传感器可以通过测定是否对电池组10施加超过一定值的压力,检测电池组10着火与否。
此时,在温度传感器、冲击传感器、或压力传感器检测着火与否时所使用的有关标准温度、冲击、或压力的信息,可以预先存储于对应的火灾探测传感器100或其他存储设备中。
另一方面,虽然描述了火灾探测传感器100连接于电池组10,但这仅仅是一个例子,火灾探测传感器100并不限于必须连接于电池组10,也可以与电池组10分开构成。
另外,火灾探测传感器100可以以各种形式来实现,并不限于温度传感器、冲击传感器、及压力传感器。例如,火灾探测传感器100可以用检测烟雾的烟雾传感器来实现。
对灭火剂容器200而言,在其内部形成有规定空间,并在所述内部空间容纳有灭火剂201。
在此,只要灭火剂201具有能够灭火的任意的材料或形状即可,并且本发明并不限于灭火剂201的特定类型或形状等。例如,灭火剂201可以是不燃性或阻燃性溶液,如水或通过在水中溶解灭火剂而得到的溶液。
另外,灭火剂201可以具有两种或更多的物质。在该情况下,两种或更多的物质可以是分别具有灭火性能的物质、或通过相互作用来形成灭火性能的物质。例如,灭火剂201可以包括碳酸氢钠和硫酸铝,这些可以通过化学反应来产生气泡而灭火。
此外,在提出本申请时在本领域中已知的各种灭火物质均可用作本发明的灭火剂201。另外,灭火剂201可以以液体、气体、或粉末状态容纳在灭火剂容器200中。而且,灭火剂201可以以液体、气体、或粉末状态注入至电池组10的内部。
若通过火灾探测传感器100检测到火灾发生,则控制单元300进行控制以使灭火剂容器200的灭火剂201注入至电池组10的内部。换言之,若电池组10着火或存在着火的可能性,则火灾探测传感器100检测到着火或着火的危险,并将这种信息传输给控制单元300。然后,控制单元300使容纳于灭火剂容器200的灭火剂201注入至电池组10的内部。
若电池组10具有电池管理系统(BMS,Battery ManagementSystem),则控制单元300可以通过所述BMS来实现。在此,所述BMS是指连接于电池单元11而全面地控制电池组10的充电/放电动作的电池管理系统。但是,本发明并不限于控制单元30的上述实施方案,控制单元300也可以与所述BMS另行构成。
优选地,如图1所示,灭火剂容器200可以包括排出口210、活塞220、及炸药230。
在此,灭火剂容器200的排出口210设置有路径,该路径连接于电池组10的内部可以使灭火剂容器200的灭火剂201注入至电池组10的内部。
活塞220可移动地设置于灭火剂容器200内,并且若活塞220移动,则灭火剂容器200中的灭火剂201经过排出口210而排放并注入至电池组10的内部。
另外,炸药230提供可以使活塞220进行移动动作的驱动力。换言之,在炸药230爆炸时,炸药的威力可以使活塞220移动。为此,炸药230位于可以使炸药的威力传递到活塞220的位置。
另一方面,在该实施方案中,炸药230的爆炸可以通过控制单元300来控制。换言之,在检测到火灾发生时,控制单元300引爆灭火剂容器200的炸药230使得所述活塞220可以移动,从而将灭火剂容器200的灭火剂201注入至电池组10的内部。将参照图2对根据本实施方案的将灭火剂201注入至电池组10内部的结构进行更详细的描述。
图2是示出在图1的灭火装置中将灭火剂201注入至电池组10内部的结构的示意图。
参照图2,若电池组10着火,则通过火灾探测传感器100检测到火灾,并且火灾探测传感器100将火灾检测信号传递到控制单元300。另外,接收这种信号的控制单元300进行控制使得灭火剂容器200的炸药230引爆。这样的话,炸药230将爆炸,并且通过在爆炸时所产生的炸药威力使活塞220进行移动。这种活塞22的移动可以使灭火剂容器200中的灭火剂201经过排出口210而排放并注入至电池组10的内部。因此,电池组10发生的火灾可以通过注入至电池组10内部的灭火剂201来抑制。
特别地,在该实施方案中,灭火剂201通过由炸药230的爆炸所引起的活塞220的移动来注入至电池组10的内部,因此灭火剂201的注入速度非常快。因此,即使在电池组10着火,也可以在早期灭火,因此可以防止火灾的蔓延并预防由火灾导致的财产损失或人身事故。
优选地,如图1和2所示,灭火剂容器200可以进一步包括第一排出阀240。在此,第一排出阀240设置于灭火剂容器200的排出口210,并起到打开或关闭排出口210的作用。换言之,可以设置有如下的路径:如图1所示,通常第一排出阀240是关闭着的,因此使火剂容器200的灭火剂201不会经过排出口210而排放;但是,若在电池组10着火,则如图2所示那样第一排出阀240打开,由此提供灭火剂容器200的灭火剂201经过排出口210注入至电池组10内部的路径。
第一排出阀240可以在控制单元300的控制下打开。例如,若从火灾探测传感器100接收火灾检测信号,则控制单元300可以进行控制使得第一排出阀240打开。在此之后或与此同时,控制单元300可以进行控制使炸药230引爆,由此使活塞220移动,从而使灭火剂201注入至电池组10的内部。
在其他情况下,若灭火剂容器200内部的压力超过了预定值,则第一排出阀240可以自动打开。换言之,第一排出阀240并不通过包括控制单元300在内的其他构成元素的控制来打开,而是可以在灭火剂容器200内部的压力增加至预定值以上时打开。在该实施方案中,通常第一排出阀240是关闭着的。但是,若在电池组10着火,并且炸药230被控制单元300引爆,则灭火剂容器200内部的压力通过活塞220的移动来增加。这样的话,灭火剂容器200的内部压力增加,由此第一排出阀240将自动打开,从而可以打开灭火剂201能够注入至所述电池组10内部的路径。
另一方面,第一排出阀240可以是单向阀。若第一排出阀240用单向阀来实现,则灭火剂201可以从灭火剂容器200经过排出口210仅向电池组10的方向移动,从而可以防止灭火剂201从电池组10向灭火剂容器200的方向倒流。但是,本发明并不限于这种第一排出阀240,第一排出阀240可以以各种形式实现。
并且优选地,灭火剂容器200可以在所述排出口210进一步具备盖子(cap)250。如图1所示,通常盖子250是关闭着的,由此灭火剂容器200内部的灭火剂201不会经过排出口210而排放。但是,若炸药230的爆炸使灭火剂容器200内部的压力达到预定值以上,如图2所示,盖子250使排出口210打开。此时,可以通过盖子250的破坏或使盖子250从排出口210分离等,打开排出口210。
图3是根据本发明另一实施方案的电池组灭火装置的结构的示意图。
参照图3,与图1的情况相同,所述电池组灭火装置包括火灾探测传感器100、灭火剂容器200、及控制单元300。在下面,不详细说明与图1和2的实施方案的部件相同或类似的部件,重点放在与上述实施方案不同的部件进行说明。
如图3所示,灭火剂容器200可以包括:排出口210,其连接于电池组10内部并用于排放灭火剂201;和第二排出阀260,其用于打开或关闭排出口210。此时,灭火剂容器200可以在其内部空间以高压压缩状态容纳灭火剂201。换言之,灭火剂容器200是一种高压容器,并以高的内部压力容纳灭火剂201。此时,若第二排出阀260打开,则灭火剂201可以通过灭火剂容器200内部的高压自动排放。因此,灭火剂容器200可以以内部压力压缩容纳灭火剂201,该内部压力是可以使灭火剂201在第二排出阀打开时经过排出口210而自动排放的压力。
在该实施方案中,若检测到火灾发生,则控制单元300会进行控制使第二排出阀260打开。这样的话,因灭火剂容器200内部的高压,灭火剂201会自动排放并注入至电池组10的内部,从而可以抑制电池组10的火灾。
在此,第二排出阀260可以是电磁阀,但本发明不限于使用特定类型的第二排出阀260。
图4是示出在图3的灭火装置中将灭火剂201注入至电池组10内部的结构的示意图。
参照图4,若电池组10着火,则火灾探测传感器100检测到火灾,并且火灾探测传感器100将火灾检测信号传递到控制单元300。另外,若接收所述火灾检测信号,则控制单元300立刻进行控制,使得灭火剂容器200的第二排出阀260打开。这样的话,因灭火剂容器200内部的高的压力,灭火剂201会经过排出口210而排放并注入至电池组10的内部。
优选地,如图1至4所示,根据本发明的所述电池组灭火装置可以进一步包括气体排放单元400。
气体排放单元400设置于电池组10的至少一部分,并起到可以使电池组10的内部气体向外部排放的作用。此时,气体排放单元400可以包括:气体排放口410,其从电池组10的内部向外部贯通而形成;和气阀420,其用于打开或关闭气体排放口410。在此,电池组10的内部气体可能是由电池组10的火灾产生的气体,也可能是在电池组10的充电/放电过程中产生的气体。
若所述气体很大程度上填充在电池组10的内部空间,则灭火剂201因气体而可能难以注入至电池组10的内部。但是,在该实施方案中,由于电池组10的内部气体在电池组10着火时,通过气体排放单元400向外部排放,因此用于灭火的灭火剂201可以容易注入至电池组10的内部。此外,若电池组10的内部被所述气体填满,则电池组10可能由于所述气体的压力而发生爆炸。但是,在该实施方案中,由于内部气体被快速排放,从而可以防止电池组10爆炸。
根据本发明的电池组10包括如上所述的灭火装置。换言之,电池组10可以包括在电池组10的内部或外部的如上所述的电池组灭火装置,以及至少一个电池单元11、电池管理系统如BMS,及各种电池组保护设备。
特别地,根据本发明的电池组灭火装置可以用于乘用车。对使用电池而驱动的车辆如电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)而言,由于电池组的高电压、交通事故、或暴露在各种温度等,由此容易着火,这不仅会使车辆受损,还会对同乘人员带来危险。然而,若安装根据本发明的电池组灭火装置,即使在电池组着火,也可以迅速灭火,从防止这种损害的发生或蔓延。
对本发明已进行详细描述。但是,应该理解虽然这些详细描述和具体实例指出了本发明的优选实施方案,但这仅仅是对本发明进行说明,在不脱离本案发明的技术构思和范围的基础上可以进行多种修改及变形,这对本领域技术人员而言是显而易见的。
另一方面,虽然在本说明书中使用了如“控制单元”、“气体排放单元”的单词“单元”,但该单词“单元”仅表示逻辑构成元素,并不限于物理性地区分的构成元素,这对本领域技术人员而言是显而易见的。
Claims (16)
1.一种电池组灭火装置,其特征在于,包括:
火灾探测传感器,其用于检测电池组着火与否;
灭火剂容器,在其内部空间容纳灭火剂;及
控制单元,其用于在通过所述火灾探测传感器检测到火灾发生时使所述灭火剂容器的所述灭火剂注入至所述电池组的内部。
2.根据权利要求1所述的电池组灭火装置,其特征在于,
所述灭火剂容器包括:排出口,其连接于所述电池组的内部并用于排放所述灭火剂;活塞,其通过移动使所述灭火剂向所述排出口排放;及炸药,其通过爆炸来移动所述活塞,其中,
当检测到火灾发生时,所述控制单元使所述灭火剂容器的所述炸药引爆来移动所述活塞,由此使所述灭火剂容器的所述灭火剂注入至所述电池组的内部。
3.根据权利要求2所述的电池组灭火装置,其特征在于,
所述灭火剂容器进一步包括用于打开或关闭所述排出口的第一排出阀。
4.根据权利要求3所述的电池组灭火装置,其特征在于,
当所述灭火剂容器内部的压力达到预定值以上时,所述第一排出阀自动打开。
5.根据权利要求3所述的电池组灭火装置,其特征在于,
所述第一排出阀在所述控制单元的控制下打开。
6.根据权利要求3所述的电池组灭火装置,其特征在于,
第一排出阀为单向阀。
7.根据权利要求2所述的电池组灭火装置,其特征在于,
所述灭火剂容器进一步包括设置于所述排出口的盖子,在所述灭火剂容器内部的压力达到预定值以上时,所述盖子打开所述排出口。
8.根据权利要求1所述的电池组灭火装置,其特征在于,
所述灭火剂容器包括:排出口,其连接于所述电池组的内部并用于排放所述灭火剂;第二排出阀,其用于打开或关闭所述排出口,
所述灭火剂容器以内部压力容纳所述灭火剂,该内部压力在所述第二排出阀打开时可以使所述灭火剂经过所述排出口而自动排放,其中,
在检测到火灾发生时,所述控制单元使所述第二排出阀打开,由此使所述灭火剂容器的所述灭火剂注入至所述电池组的内部。
9.根据权利要求8所述的电池组灭火装置,其特征在于,
所述第二排出阀为电磁阀。
10.根据权利要求1所述的电池组灭火装置,其特征在于,
所述火灾探测传感器包括温度传感器、冲击传感器、及压力传感器中的一种以上。
11.根据权利要求1所述的电池组灭火装置,其特征在于,
所述电池组灭火装置进一步包括气体排放单元,该气体排放单元设置于所述电池组的至少一部分并用于向外部排放所述电池组的内部气体。
12.根据权利要求11所述的电池组灭火装置,其特征在于,
所述气体排放单元包括:气体排放口,其从所述电池组的内部向外部贯通;和气阀,其用于打开或关闭所述气体排放口。
13.根据权利要求1所述的电池组灭火装置,其特征在于,
所述灭火剂以液体或气体状态注入在所述电池组的内部。
14.根据权利要求1所述的电池组灭火装置,其特征在于,
所述控制单元用所述电池组的电池管理系统来实现。
15.一种电池组,其包括根据权利要求1至14中任一项所述的电池组灭火装置。
16.一种车辆,其包括根据权利要求1至14中任一项所述的电池组灭火装置。
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