CN109260640A - 一种主动式动力电池试验箱火灾智能防控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供了一种主动式动力电池试验箱火灾智能防控系统，包括安装于试验箱的探测单元、热失控抑制单元以及火灾扑救单元；所述探测单元包括气体检测管路，其两端分别连通试验箱的出气口和回气口，在气体检测管路上设有气体探测装置；所述热失控抑制单元包括抑制药剂罐以及用于喷射抑制药剂的喷药装置，所述喷射装置与气体探测装置连接；所述火灾扑救装置包括消防水箱以及用于喷水的喷水装置，所述喷水装置与气体探测装置连接。本发明创造提供的动力电池试验箱火灾智能防控系统，通过两级预警和防治，可有效抑制高低温试验箱内动力电池发生的燃烧、爆炸等灾害事故，对突发事故处理迅速，提高了动力电池测试设备使用的安全性。
Description
技术领域
本发明创造属于动力电池安全防护技术领域，尤其是涉及一种主动式动力电池试验箱火灾智能防控系统及方法。
背景技术
中国是锂离子电池最主要的生产国之一。2014年，中国锂离子电池产量达52.87亿只，占全球总产量比重达到71.2％，已连续十年位居全球首位。2016年，我国锂离子电池年产量达到78.42亿只，相比2010年的26.87亿只增长约3倍，年复合增长率为19.54％。锂离子电池因其清洁、能量密度高、使用寿命长等优越的性能，被广泛应用于新能源汽车、储能电站等国家战略性新兴产业，对我国国民经济增长起着不可替代的支撑性作用。
安全是发展的前提和保障，为提高电动汽车整车安全性能，GB/T 31467.3《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第3部分：安全性要求与测试方法》中明确规定了锂离子动力蓄电池包应进行温度冲击、湿热循环等高低温性能测试，劣质动力电池包在该测试过程中易发生因锂电池热失控而引发的起火、爆炸事故，严重损坏高低温测试系统，并威胁现场测试人员的安全。实验研究发现，动力电池火灾具有燃烧温度高、燃烧强度大、燃烧速度快、产生大量有毒有害气体、不同体系电池燃烧差异大、火灾扑救难等特点。实验研究过程中，一旦发生火情，经常导致设备损坏，甚至有危及人身安全的隐患，亟需设计一种能够提高试验安全性的设备。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提出一种主动式动力电池试验箱火灾智能防控系统及方法。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种主动式动力电池试验箱火灾智能防控系统，包括安装于试验箱的探测单元、热失控抑制单元以及火灾扑救单元；
所述探测单元包括气体检测管路，其两端分别连通试验箱的出气口和回气口，在气体检测管路上设有气体探测装置；
所述热失控抑制单元包括抑制药剂罐以及用于喷射抑制药剂的喷药装置，所述喷射装置与气体探测装置连接；
所述火灾扑救装置包括消防水箱以及用于喷水的喷水装置，所述喷水装置与气体探测装置连接。
进一步，所述气体检测管路上还设有截止阀和泵。
进一步，所述截止阀安装在安装在气体探测装置与试验箱的出气口之间，所述泵安装在气体探测装置与截止阀之间。
进一步，所述气体检测管路上还设有冷凝器，所述冷凝器安装在截止阀与试验箱的出气口之间。
进一步，所述气体探测装置包括包括可燃气体检测传感器、烟雾检测传感器以及温度检测传感器。
进一步，所述喷药装置还包括主控板以及连通抑制剂药罐的喷管，在喷管前端安装有喷嘴，所述喷管上安装有电磁阀，该电磁阀与主控板连接，所述主控板与气体探测装置连接。
进一步，所述喷水装置包括与消防水箱连通的供水管路，该供水管路伸入试验箱内的一端设有喷头。
进一步，所述供水管路上设有增压泵。
一种应用上述主动式动力电池试验箱火灾智能防控系统的火灾防控方法：通过气体探测装置实时检测试验箱内气体状态，
当检测到试验箱内动力电池出现不可控的温升或有烟气产生时，反馈给热失控抑制装置信号，由热失控抑制装置喷射抑制药剂；
当气体探测装置检测到试验箱内有明火时，则反馈给火灾扑救装置信号，由火灾扑救装置喷水灭火。
相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：
本发明创造提供的动力电池试验箱火灾智能防控系统，通过两级预警和防治，可有效抑制高低温试验箱内动力电池发生的燃烧、爆炸等灾害事故，对突发事故处理迅速，提高了动力电池测试设备使用的安全性。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造的结构示意图；
图2为本发明创造中热失控抑制单元部分的结构示意图。
附图标记说明：
1-气体检测管路；2-出气口；3-回气口；4-气体探测装置；5-抑制药剂罐；6-喷药装置；7-消防水箱；8-喷水装置；9-截止阀；10-泵；11-冷凝器；12-主控板；13-喷管；14-喷嘴；15-电磁阀；16-供水管路；17-喷头；18-增压泵；19-动力电池。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面结合实施例来详细说明本发明创造。
一种主动式动力电池试验箱火灾智能防控系统，如图1至2所示，包括安装于试验箱的探测单元、热失控抑制单元以及火灾扑救单元；
所述探测单元包括气体检测管路1，其两端分别连通试验箱的出气口2和回气口3，在气体检测管路上设有气体探测装置4；
所述热失控抑制单元包括抑制药剂罐5以及用于喷射抑制药剂的喷药装置6，所述喷射装置与气体探测装置连接；
所述火灾扑救装置包括消防水箱7以及用于喷水的喷水装置8，所述喷水装置与气体探测装置连接。
上述气体检测管路上还设有截止阀9和泵10。通常，上述截止阀安装在安装在气体探测装置与试验箱的出气口之间，所述泵安装在气体探测装置与截止阀之间。利用截止阀保证气体流动方向只能从一个方向流动，有效防止试验箱内过热的气体倒吸入气体检测管路中。本发明创造结合了多种灭火形式，既可以降温、降氧气浓度，增加惰性气氛，又可以利用药剂阻断链式反应，防止火情发生或蔓延。
在一个可选的实施例中，上述气体检测管路上还设有冷凝器11，所述冷凝器安装在截止阀与试验箱的出气口之间，利用冷凝器可将从试验箱内采集的气体冷却到探测装置各元器件(传感器)的可接受范围内。需要说明的是，设置在气体检测管路中的可燃气体检测传感器、烟雾检测传感器均具有一定温度的适用范围，如果超出其正常使用工况下的温度，则会影响检测数据的准确性，甚至导致传感器损坏。
因此，需要利用冷凝器将引入到气体检测管路中的气体温度降低，利用相应的传感器检测气体中是否具有电池起火产生的可燃气体或烟雾，进而准确判断火情。当然，在具体实施时，可以在气体检测管路中针对冷凝器设置一温度传感器来控制冷凝器的工作温度，保证通过冷凝器冷却的待检测气体温度可控，这些属于现有技术范畴，在此不再赘述。
上述气体探测装置至少包括了与控制单元连接的可燃气体检测传感器、烟雾检测传感器以及温度检测传感器。通常，可燃气体检测传感器、烟雾检测传感器设置在气体检测管路中，而温度检测传感器设置在试验箱内，各传感器均与控制单元连接，传感器信号反馈给控制单元后，由控制单元发出信号控制喷药装置中的电磁阀动作或是控制喷水装置中的增压泵启动。
这里所指的控制单元可以是由常用的单片机实现，利用单片机等控制器接收信号反馈后，作出数值的比对，并进行相应的控制信号发送属于本领域常规的技术，不做过多说明。
当电池产生异常的温升，会释放一些可燃性气体，在产生明火前甚至会产生烟雾，此时，气体探测装置能够检测到电池的异常情况，反馈喷药装置信号，即，当试验箱内的动力电池一旦发生不可控温升、冒烟等热失控行为，则会被相应的传感器检测到，并将控制信号传输到喷药装置。
上述喷药装置还包括主控板12以及连通抑制剂药罐的喷管13，在喷管前端安装有喷嘴14，所述喷管上安装有电磁阀15，该电磁阀与主控板连接，所述主控板与气体探测装置连接。
通常，控制信号反馈给喷药装置的电磁阀后，由于抑制药剂罐内本身具有一定的压力(类似于简易的灭火器)，通过控制电磁阀打开，药液即可喷射出来，对动力电池位置处进行降温，在高低温试验箱内形成非爆炸性气氛，防止着火。抑制药剂罐内的药液通常可以选用六氟丙烷、七氟丙烷。
上述喷水装置包括与消防水箱连通的供水管路16，该供水管路伸入试验箱内的一端设有喷头17。
通常，在上述的供水管路上设置增压泵18，当气体探测装置反馈给火灾扑救单元信号时，一般是控制增压泵启动，供水管路内压力增大，当然，本领域技术人员采用其它现有的技术手段，只要实现通过供水管路将水输送至喷头处，由喷头喷射水雾即可，进而实现对动力电池所在位置喷水灭火。
当上述措施依然无法阻止动力电池起火时，则会由温度检测传感器检测到试验箱内温度异常(因为起火后，明火产生的温度一般达到几百度，与普通的温度异常和冒烟情况下的温度有明显不同)，则会反馈给控制单元相应的温度信息，控制单元发送控制信号，启动增压泵，进行喷水灭火。
一种应用上述主动式动力电池试验箱火灾智能防控系统的火灾防控方法，具体的是，通过气体探测装置实时检测试验箱内气体状态，
当检测到试验箱内动力电池出现不可控的温升或有烟气产生时，反馈给热失控抑制装置信号，由热失控抑制装置喷射抑制药剂；
当气体探测装置检测到试验箱内有明火时，则反馈给火灾扑救装置信号，由火灾扑救装置喷水灭火。
本发明创造提供的动力电池试验箱火灾智能防控系统，通过两级预警和防治，可有效抑制高低温试验箱内动力电池发生的燃烧、爆炸等灾害事故，对突发事故处理迅速，提高了动力电池测试设备使用的安全性。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种主动式动力电池试验箱火灾智能防控系统，其特征在于：包括安装于试验箱的探测单元、热失控抑制单元以及火灾扑救单元；
所述探测单元包括气体检测管路，其两端分别连通试验箱的出气口和回气口，在气体检测管路上设有气体探测装置；
所述热失控抑制单元包括抑制药剂罐以及用于喷射抑制药剂的喷药装置，所述喷射装置与气体探测装置连接；
所述火灾扑救装置包括消防水箱以及用于喷水的喷水装置，所述喷水装置与气体探测装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种主动式动力电池试验箱火灾智能防控系统，其特征在于：所述气体检测管路上还设有截止阀和泵。
3.根据权利要求2所述的一种主动式动力电池试验箱火灾智能防控系统，其特征在于：所述截止阀安装在安装在气体探测装置与试验箱的出气口之间，所述泵安装在气体探测装置与截止阀之间。
4.根据权利要求3所述的一种主动式动力电池试验箱火灾智能防控系统，其特征在于：所述气体检测管路上还设有冷凝器，所述冷凝器安装在截止阀与试验箱的出气口之间。
5.根据权利要求1所述的一种主动式动力电池试验箱火灾智能防控系统，其特征在于：所述气体探测装置包括包括可燃气体检测传感器、烟雾检测传感器以及温度检测传感器。
6.根据权利要求1所述的一种主动式动力电池试验箱火灾智能防控系统，其特征在于：所述喷药装置还包括主控板以及连通抑制剂药罐的喷管，在喷管前端安装有喷嘴，所述喷管上安装有电磁阀，该电磁阀与主控板连接，所述主控板与气体探测装置连接。
7.根据权利要求1所述的一种主动式动力电池试验箱火灾智能防控系统，其特征在于：所述喷水装置包括与消防水箱连通的供水管路，该供水管路伸入试验箱内的一端设有喷头。
8.根据权利要求7所述的一种主动式动力电池试验箱火灾智能防控系统，其特征在于：所述供水管路上设有增压泵。
9.一种应用权利要求1所述主动式动力电池试验箱火灾智能防控系统的火灾防控方法，其特征在于：
通过气体探测装置实时检测试验箱内气体状态，
当检测到试验箱内动力电池出现不可控的温升或有烟气产生时，反馈给热失控抑制装置信号，由热失控抑制装置喷射抑制药剂；
当气体探测装置检测到试验箱内有明火时，则反馈给火灾扑救装置信号，由火灾扑救装置喷水灭火。
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