CN109847233A - 客车锂电池箱火灾预警与防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种客车锂电池箱火灾预警与防护装置，包括火灾早期探测预警系统、智能控制管理系统、灭火装置系统、故障自检模块和连接接口；所述智能控制管理系统分别与火灾早期探测预警系统、灭火装置系统和故障自检模块连接；所述智能控制管理系统包括火情探测数据处理模块、数据通讯处理模块、可视化显示处理模块、启动控制模块、内置电源唤醒模块和运行数据记录模块；所述火灾早期探测预警系统包括温度采集单元和游离子颗粒数据采集单元；所述灭火装置系统包括工作指示屏、灭火报警启动开关、分阀门控制、总阀门控制和灭火装置主机；所述故障自检模块包括多个设备故障检测单元；所述连接接口包括数据传输接口和设备升级接口。

Description

客车锂电池箱火灾预警与防护装置

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种客车锂电池箱火灾预警与防护装置。

背景技术

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源汽车等。现有的纯电动汽车一般采用锂离子电池作为储能动力源，通过电池向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车行驶。

汽车行驶过程中，遇到颠簸路段时，锂电池会随着汽车一起运动，对电池的正常工作造成不利影响。当锂离子电池内部发生短路热失控、高温、受外力挤压、穿刺等都容易引起电池或电容器的热膨胀而导致爆炸和燃烧。为了防止汽车电池爆炸和燃烧引起火灾和及时发现火灾并迅速扑灭火灾，市场上出现了针对锂电池箱的防护装置，但大多数产品探测指标单一，准确性不足，且体积和质量较大，不能满足使用要求。

现有技术中，对客车锂电池箱的火灾预警和防护进行研究的相关文献如：公开号CN107433000A(2017年12月5日公开)的中国专利公开了一种用于客车锂电池箱的火灾报警和防护装置及其工作方法，通过探测动力电池因内部短路、过充过放和碰撞等导致的热失控燃烧所产生的有毒有害及可燃气体与氧气发生氧化还原反应形成电流信号，来实现对电池早期火灾的感知、智能判断及提前预警，但是该专利未考虑火灾扑灭后的火灾持续抑制问题，忽视了电池的火灾复燃现象，因此有待改进。公开号CN206822988U(2018年1月2日公开)的中国专利公开了一种汽车锂电池箱灭火系统，通过对汽车锂电池箱内是否发生火情进行有效探测，并在探测到火情时驱使灭火装置及时释放灭火剂，从而对汽车锂电池箱实施有效灭火，提高行车的安全性，但是该专利未对火灾的早期预警及灭火后火灾持续抑制问题作出说明，对于客车锂电池箱的火灾预警及火灾防护的安全性不足，需要作出进一步改进。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种客车锂电池箱火灾预警与防护装置，能够有效探测到储能装置舱内的锂离子电池的早期火灾并给予报警，同时实现火灾自动扑灭并持续抑制，杜绝电池的火灾复燃，极大程度上提高锂电池的使用安全性和有效性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

客车锂电池箱火灾预警与防护装置，包括火灾早期探测预警系统、智能控制管理系统、灭火装置系统、故障自检模块和连接接口；所述智能控制管理系统分别与火灾早期探测预警系统、灭火装置系统和故障自检模块连接；所述智能控制管理系统包括火情探测数据处理模块、数据通讯处理模块、可视化显示处理模块、启动控制模块、内置电源唤醒模块和运行数据记录模块；所述火灾早期探测预警系统包括温度采集单元和游离子颗粒数据采集单元；所述灭火装置系统包括工作指示屏、灭火报警启动开关、分阀门控制、总阀门控制和灭火装置主机；所述故障自检模块包括多个设备故障检测单元；所述连接接口包括数据传输接口和设备升级接口。

本发明提供的客车锂电池箱火灾预警与防护装置，将火灾早期探测预警、火灾灭火和故障自检进行整体的智能控制管理，在接通电源启动本装置后，通过故障自检模块对该装置本身的工作状况、灭火剂泄露情况及线路故障等进行检测，确保该装置的正常运行，通过监测锂电池箱的温升数据及游离子颗粒来实时在线地反映锂电池箱内的工作状况，并通过数据处理模块对监测到的数据进行火情分析，火灾位置自动识别，依据火情的不同阶段(早期火灾预警和出现火灾的情况)自动执行不同的处理方案，自动实施灭火，同时通过灭火报警启动开关发送火灾报警信号至驾驶区。整个装置智能且有效，能极大地避免因锂电池或电容器的热膨胀所导致的爆炸或燃烧，保障车辆的安全稳定运行。

优选地，所述温度采集单元为缆式温度探测传感器；所述游离子颗粒数据采集单元为游离子探测传感器。

优选地，所述运行数据记录模块为内置芯片存储器，用于设备及探测源异常数据的存储记录。

优选地，所述分阀门控制和总阀门控制为多功能一体瓶口阀。

优选地，所述灭火装置主机与固定底座采用滑道式配合安装。

优选地，所述灭火装置主机的灭火剂为电池火灾专用气体灭火剂。

优选地，所述设备故障检测单元的检测内容包括设备异常检测、灭火剂泄漏检测和线路故障检测。

具体地，通过传感器获取设备工作的电压、电流数据，与正常工作的数据进行对比，当数据与正常数据不符判定为设备异常。通过安装在瓶口阀处的传感器探测灭火剂浓度，若存在灭火剂，判定为灭火剂泄露。通过传感器探测总路与各支路中的电流信号，如信号超出正常工作范围判定为线路故障。

一种用于客车锂电池箱火灾预警与防护装置的工作方法，包括：

S1，接通车辆电源，打开火灾预警与防护装置，内置电源唤醒模块启动，故障自检模块启动自检，运行数据记录模块启动运行数据记录，同时客车锂电池箱进入自动监控状态；

S2，温度采集单元采集锂电池箱的工作温度，游离子颗粒数据采集单元采集锂电池箱的游离子颗粒；

S3，火情探测数据处理模块根据采集的工作温度及游离子颗粒进行火情分析处理，当处理结果为出现早期火情隐患时，通过数据通讯模块发送火情告警信息至驾驶区，由驾驶员判定是否进行故障排查和处理，当处理结果为出现火灾时，启动控制模块自动启动；

S4，启动控制模块控制灭火装置主机启动，通过可视化显示处理模块识别火灾位置，然后通过分阀门控制和总阀门控制来控制灭火装置主机进行灭火，同时通过工作指示屏指示灭火情况，并通过灭火报警启动开关发送火灾报警信号至驾驶区。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)本发明的客车锂电池箱火灾预警与防护装置包括火灾早期探测预警系统、智能控制管理系统、灭火装置系统、故障自检模块和连接接口，智能控制管理系统分别与火灾早期探测预警系统、灭火装置系统和故障自检模块连接，在启动本发明的火灾预警与防护装置时，通过故障自检模块对该装置本身的工作状况、灭火剂泄露情况及线路故障等进行检测，确保该装置的正常运行，在利用该装置进行锂电池箱运行情况监测的过程中，火灾早期探测预警系统监测锂电池箱的工作温度及游离子颗粒，智能控制管理系统根据监测的工作温度及游离子颗粒进行火情分析处理，并根据火情分析结果(早期火情预警和出现火灾)自动执行不同的处理方案，当出现早期火情时，该装置向驾驶区发出报警信号，由驾驶员判定是否进行故障排查和处理，当出现火灾时，灭火装置系统自动启动进行灭火，并同时向驾驶区发出火灾报警信号，整个装置的运行智能且高效，能极大程度上提高新能源汽车的行驶安全可靠性，使驾驶者与乘坐者具有更佳的使用体验；2)本发明的装置设计合理，结构紧凑，能够通过监测锂电池箱的工作温度及游离子颗粒来进行锂电池箱的火情分析预警，并能够在火灾出现后自动启动灭火装置进行灭火，实现火灾自动扑灭并持续抑制，杜绝电池的火灾复燃，在很大程度上提高了锂电池的使用安全性和有效性。

附图说明

图1为根据实施例的本发明装置的结构框图；

图2为根据实施例的一体瓶口阀的结构示意图；

图3为根据实施例的灭火装置主机与固定底座的安装示意图；

图4为根据实施例的本发明装置的工作原理图。

图中：1、灭火装置主机；2、固定底座；3、滑道。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种客车锂电池箱火灾预警与防护装置，包括火灾早期探测预警系统、智能控制管理系统、灭火装置系统、故障自检模块和连接管路；所述智能控制管理系统连接火灾早期探测预警系统、灭火装置系统和故障自检模块。所述火灾早期探测预警系统包含温度采集单元和游离子颗粒数据采集单元；所述火灾早期探测预警系统与智能控制管理系统连接。所述智能控制管理系统包含火情探测数据处理、数据通讯处理、可视化显示处理、启动控制、内置电源唤醒和运行数据记录模块；所述智能控制管理系统与灭火装置系统连接。所述灭火装置系统包含工作指示屏、灭火报警启动开关、分阀门控制、总阀门控制和灭火装置主机。

本发明提供的客车锂电池箱火灾预警与防护装置，将火灾早期探测预警、火灾灭火和故障自检进行整体的智能控制管理，在接通电源启动本装置后，通过故障自检模块对该装置本身的工作状况、灭火剂泄露情况及线路故障等进行检测，确保该装置的正常运行，通过监测锂电池箱的温升数据及游离子颗粒来实时在线地反映锂电池箱内的工作状况，并通过数据处理模块对监测到的数据进行火情分析和火灾位置自动识别，当监控到热失控温升时，分析为早期火灾预警，向驾驶区发出报警信号，由驾驶员认为判断火情，手动启动灭火；当监控到游离子颗粒释放时，分析为出现火灾，发出自动启动灭火装置指令，并向驾驶区发出火灾报警信号，自动启动灭火装置，对火灾电池有效实施灭火并持续抑制，同时向驾驶区发出声光报警信号。整个装置智能且有效，能极大地避免因锂电池或电容器的热膨胀所导致的爆炸或燃烧，保障车辆的安全稳定运行。

具体地，所述火情探测数据处理模块用于根据火灾早期探测预警系统监测到的数据进行火情分析和火灾位置自动识别。所述数据通讯处理模块用于传输火情探测数据处理模块处理后的数据。所述可视化显示处理模块负责收集并整理火情探测数据处理模块和故障自检模块的数据，根据数据可以识别火灾位置和故障位置，并把处理后的数据传送到工作指示屏进行显示。所述启动控制模块负责控制灭火装置主机灭火工作的进程。所述内置电源唤醒模块用于在收到预警信号或系统故障的信号时，唤醒处理待机状态的灭火装置。所述运行数据记录模块用于记录该装置的运行数据。

具体地，所述工作指示屏对可视化显示处理模块的处理结果进行显示，工作指示屏可显示设备正常工作、设备故障、电池箱火情预警、火灾预警、灭火装置启动等多种状态报警指示。

在本实施例中，所述温度采集单元为缆式温度探测传感器；所述游离子颗粒数据采集单元为游离子探测传感器。

所述运行数据记录模块为对设备及探测源异常数据存储记录的内置芯片存储器。

所述工作指示屏可显示多种状态报警指示，包括设备正常工作、设备故障、电池箱火情预警、火灾报警、灭火装置启动状态指示。

如图2所示，所述分阀门控制和总阀门控制为多功能一体瓶口阀。本实施例的灭火装置主机可为八箱电池提供灭火服务，分阀门总共有8个，分别是阀门1至阀门8。总阀门控制是对整个灭火装置主机进行控制，分阀门控制是控制灭火装置主机为哪些电池提供灭火服务。火灾发生时，灭火装置系统被唤醒，启动控制模块控制灭火装置主机启动，通过可视化显示处理模块识别火灾位置，然后通过总阀门控制和分阀门控制来控制灭火装置主机进行灭火，同时通过工作指示屏指示灭火情况，并通过灭火报警启动开关发送火灾报警信号至驾驶区。

如图3所示，所述灭火装置主机与固定底座采用滑道式配合安装。

所述灭火装置主机的灭火剂为电池火灾专用气体灭火剂。

所述故障自检模块为设置在装置内的多个设备故障检测单元。

所述设备故障检测单元包括设备异常检测、灭火剂泄漏检测和线路故障检测。

所述连接管路包括用于数据传输的物联网和互联网接口，用于设备升级的升级接口。

本发明设计合理，通过智能控制管理系统进行火情分析处理，具体包括：根据温度传感器探测的数据，当电池表面温度达到100℃或温升速率达到220℃/min时，判定为早期火情预警；当游离子探测传感器探测到游离子颗粒时即判断为出现火灾。本发明的装置用于电池箱内火情早期预警以及在火灾发生时主动灭火，并且在电池火灾被扑灭后，探测设备依然保持对电池的监控，当检测数据的温升速率达到220℃/mi时直接启动灭火装置工作，达到持续抑制的效果。本发明装置集系统故障自检、火情早期预警、火灾位置自动识别、自动实施灭火、多点综合安全保护等智能化管理系统为一体化设计，大大提高了锂电池的工作安全性以及新能源汽车是行驶安全性。

本发明还提供一种用于客车锂电池箱火灾预警与防护装置的工作方法，如图4所示，包括：

S1，接通车辆电源，打开火灾预警与防护装置，内置电源唤醒模块启动，故障自检模块启动自检，运行数据记录模块启动运行数据记录，同时客车锂电池箱进入自动监控状态；

S2，温度采集单元采集锂电池箱的工作温度，游离子颗粒数据采集单元采集锂电池箱的游离子颗粒；

S3，火情探测数据处理模块根据采集的工作温度及游离子颗粒进行火情分析处理，当监控到热失控温升时，分析为早期火灾预警，向驾驶区发出报警信号，由驾驶员认为判断火情，手动启动灭火；当监控到游离子颗粒释放时，分析为出现火灾，发出自动启动灭火装置指令，并向驾驶区发出火灾报警信号，自动启动灭火装置，对火灾电池有效实施灭火并持续抑制，同时向驾驶区发出声光报警信号；

S4，启动控制模块控制灭火装置主机启动，通过可视化显示处理模块识别火灾位置，然后通过分阀门控制和总阀门控制来控制灭火装置主机进行灭火，同时通过工作指示屏指示灭火情况，并通过灭火报警启动开关发送火灾报警信号至驾驶区。

本发明的客车锂电池箱火灾预警与防护装置包括火灾早期探测预警系统、智能控制管理系统、灭火装置系统、故障自检模块和连接接口，智能控制管理系统分别与火灾早期探测预警系统、灭火装置系统和故障自检模块连接，在启动本发明的火灾预警与防护装置时，通过故障自检模块对该装置本身的工作状况、灭火剂泄露情况及线路故障等进行检测，确保该装置的正常运行，在利用该装置进行锂电池箱运行情况监测的过程中，火灾早期探测预警系统监测锂电池箱的工作温度及游离子颗粒，智能控制管理系统根据监测的工作温度及游离子颗粒进行火情分析处理，并根据火情分析结果(早期火情预警和出现火灾)自动执行不同的处理方案，当出现早期火情时，该装置向驾驶区发出报警信号，由驾驶员判定是否进行故障排查和处理，当出现火灾时，灭火装置系统自动启动进行灭火，并同时向驾驶区发出火灾报警信号，整个装置的运行智能且高效，能极大程度上提高新能源汽车的行驶安全可靠性，使驾驶者与乘坐者具有更佳的使用体验。

本发明的装置设计合理，结构紧凑，能够通过监测锂电池箱的工作温度及游离子颗粒来进行锂电池箱的火情分析预警，并能够在火灾出现后自动启动灭火装置进行灭火，实现火灾自动扑灭并持续抑制，杜绝电池的火灾复燃，在很大程度上提高了锂电池的使用安全性和有效性

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.客车锂电池箱火灾预警与防护装置，其特征在于，包括火灾早期探测预警系统、智能控制管理系统、灭火装置系统、故障自检模块和连接接口；所述智能控制管理系统分别与火灾早期探测预警系统、灭火装置系统和故障自检模块连接；所述智能控制管理系统包括火情探测数据处理模块、数据通讯处理模块、可视化显示处理模块、启动控制模块、内置电源唤醒模块和运行数据记录模块；所述火灾早期探测预警系统包括温度采集单元和游离子颗粒数据采集单元；所述灭火装置系统包括工作指示屏、灭火报警启动开关、分阀门控制、总阀门控制和灭火装置主机；所述故障自检模块包括多个设备故障检测单元；所述连接接口包括数据传输接口和设备升级接口。

2.根据权利要求1所述的客车锂电池箱火灾预警与防护装置，其特征在于，所述温度采集单元为缆式温度探测传感器；所述游离子颗粒数据采集单元为游离子探测传感器。

3.根据权利要求1所述的客车锂电池箱火灾预警与防护装置，其特征在于，所述运行数据记录模块为内置芯片存储器，用于设备及探测源异常数据的存储记录。

4.根据权利要求1所述的客车锂电池箱火灾预警与防护装置，其特征在于，所述分阀门控制和总阀门控制为多功能一体瓶口阀。

5.根据权利要求1所述的客车锂电池箱火灾预警与防护装置，其特征在于，所述灭火装置主机与固定底座采用滑道式配合安装。

6.根据权利要求5所述的客车锂电池箱火灾预警与防护装置，其特征在于，所述灭火装置主机的灭火剂为电池火灾专用气体灭火剂。

7.根据权利要求1所述的客车锂电池箱火灾预警与防护装置，其特征在于，所述设备故障检测单元的检测内容包括设备异常检测、灭火剂泄漏检测和线路故障检测。

8.一种用于客车锂电池箱火灾预警与防护装置的工作方法，其特征在于，包括：

S1，接通车辆电源，打开火灾预警与防护装置，内置电源唤醒模块启动，故障自检模块启动自检，运行数据记录模块启动运行数据记录，同时客车锂电池箱进入自动监控状态；

S2，温度采集单元采集锂电池箱的工作温度，游离子颗粒数据采集单元采集锂电池箱的游离子颗粒；

S3，火情探测数据处理模块根据采集的工作温度及游离子颗粒进行火情分析处理，当处理结果为出现早期火情隐患时，通过数据通讯模块发送火情告警信息至驾驶区，由驾驶员判定是否进行故障排查和处理，当处理结果为出现火灾时，启动控制模块自动启动；

S4，启动控制模块控制灭火装置主机启动，通过可视化显示处理模块识别火灾位置，然后通过分阀门控制和总阀门控制来控制灭火装置主机进行灭火，同时通过工作指示屏指示灭火情况，并通过灭火报警启动开关发送火灾报警信号至驾驶区。