CN110237458A - 一种车用消防控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车用智能消防控制装置，包括电池自动灭火主控制箱，灭火罐，喷射阀门，传感器，主机电源，传输模块，压电能量收集器，电能存储模块；所述传感器包括温度传感器，烟雾传感器以及光传感器；灭火罐上具有喷射阀门；控制箱连接各传感器和喷射阀门；传输模块传输火警信号；主机电源和电能存储模块为控制箱等设备供电；压电能量收集器包括：安装框架（3），一支撑杆（4），多个转动风扇叶片（5），一固定轴（2），和多个压电弯曲元件（1）。

Description

一种车用消防控制装置

技术领域

本发明属于灭火装置领域，特别是涉及一种车用智能消防控制装置。

背景技术

近年来，随着国家对新能源汽车发展的大力支持，电动汽车产销数量快速增长，产业化步伐不断加快。现阶段，电动汽车主要以锂离子电池作为动力电池，经过多年的发展，锂离子动力电池的安全性已经得到显著的提高，但在极端条件下，锂电池仍然存在燃烧、爆炸的风险。国家、地方通过发布各项文件规范，旨在进一步加强动力电池防火要求，保障人民生命财产安全。目前汽车厂主要通过主动安全和被动安全来保证电池的防火安全。主动安全是通过电池管理系统（BMS）实时监控电池内部的电压、电流、温度等参数实现的。当电池的电压、电流、温度等参数超出设计值，BMS 将相关信息发送给仪表，通过仪表发出声光报警，同时与地面充电桩、整车控制器通信，通过降低功率输出、切断高压，实施有效的安全措施。被动安全是通过安装额外的装置，确保电池发生火灾时，对火灾进行预警、灭火，防止火灾从电池蔓延到整车。如果灭火装置无法对电池进行完全灭火，也要通过报警装置提醒乘员逃离、用阻燃防火材料延缓火灾蔓延时间。

纯电动城市客车动力电池主要采用中部、后部地板下方、车辆后部单独设计电池舱以及车辆地板下方、顶部混合等布置方式。不管动力电池采用哪种布置方式，在发生紧急火灾事故时，乘客舱内均无法直接观察到动力电池舱内部火情。如果动力电池舱发生火灾，将迅速引燃乘客舱，给乘客安全造成威胁。特别是电池布置在地板下方的车型，城市客车地板一般采用竹筋板，属于易燃品，电池着火后，将快速引燃竹筋板，给乘员逃生造成困难。因此，采取适当的防火措施，可以有效减少火灾对车辆和人员的伤害。

现有技术中也出现了各种自动灭火系统，但是均需要电源来对主控制箱、各种传感器等器件进行不间断供电，甚至于需要在车辆熄火状态下的供电，因此，一般采用化学电池作为电源，但化学电池存在体积大，使用寿命短的不足，且废旧电池处理不当还会造成严重的环境污染，因此近年来能量采集成为众多学者研究热门领域。能量采集系统研究的是如何为更换电池不方便的设备利用周围环境中的能量实现能量自给的。

能量收集自2000年初就出现了，但只是凭借近期的技术发展才将其推近至商业化阶段。其运用在运输基础设施，无线医疗设备，轮胎压力检测，楼宇自动化等等多个方面。能量收集技术主要包括压电能量收集技术、电磁能量收集技术、热电能量收集技术、薄膜电池材料与技术、生物MEMS能量收集技术等，但是能实现微型化的能量收集技术不多，如何采取有效的能量收集技术来实现其本身的低能耗也是亟需解决的问题之一。

发明内容

针对以上问题，本发明基于现有的电池自动灭火装置，提供了一种新的智能灭火系统，基于能量收集装置，解决了目前电池自动灭火装置供电能耗高，与同类产品比较，本项目研发的产品具有体积小、重量轻、使用寿命长，稳定性和可靠性强；使用时无环境污染，对节约资源和能源、减少环境污染，促进我国循环经济发展具有极其重要意义。

为了实现上述目的，本发明提供了一种车用智能消防控制装置，包括电池自动灭火主控制箱，灭火罐，喷射阀门，传感器，主机电源，传输模块，压电能量收集器，电能存储模块；所述传感器包括温度传感器，烟雾传感器以及光传感器；灭火罐上具有喷射阀门；控制箱连接各传感器和喷射阀门；传输模块传输火警信号；主机电源和电能存储模块为控制箱等设备供电；压电能量收集器包括：安装框架（3），一支撑杆（4），多个转动风扇叶片（5），一固定轴（2），和多个压电弯曲元件（1）。

优选的，其支撑杆(4)，一端部固定安装在安装框架（3）的底面上，另一端部上设置有固定轴（2），多个转动风扇叶片（5）通过固定轴（2）安装到支撑杆（4）上，并基于气流的流动可以围绕固定轴（2）转动，在安装框架（3）的顶面和侧面的中部分别设有一压电弯曲元件（1）。

优选的，其压电弯曲元件（1）结构为三层结构，中间层为柔性支撑基片，上下压电层形成在柔性支撑基片两侧。

优选的，其还包括驾驶室声光报警器，连接到所述传输模块。

优选的，其喷射阀门连接灭火气体喷管，灭火剂通过灭火气体喷管喷出，灭火气体喷管覆盖整个锂电池箱。

图1：为本发明的智能灭火系统的安装位置图；

图2：为本发明的智能灭火系统的原理结构图；

图3：为本发明的压电能量收集器的示意图。

如图1所示：本发明的车载电池灭火装置安装于车辆内部锂电池箱附近，包括控制箱，灭火罐，喷射阀门，传感器，主机电源，传输模块；传感器为温度传感器，烟雾传感器以及光传感器，灭火罐上具有喷射阀门，控制箱连接各传感器和喷射阀门，传输模块传输火警信号，以便于及时警报并疏散乘客，主机电源为控制箱等设备供电。其中工作原理为： 1. 温度传感器，温度达到某一固定值，或者上升速度加快，则认为报警。常见设置为，60°C报警，或者每秒上升5°C报警；2. 烟雾传感器，当环境烟雾值达到一定范围报警；3. 光传感器，测量一定波长的光，着火时候必然有光产生。车载电池灭火装置在工作的时候，需要车停止仍然工作，因此需要使用车辆电池长期供电。

如图2所示：本发明的车载电池灭火装置的控制箱为电池自动灭火主控制箱，其连接驾驶室声光报警器，通过监测电缆连接多个温度传感器，气体传感器和烟雾传感器，根据传感器的检测数据开启灭火罐的喷射阀门，喷射阀门连接灭火气体喷管，灭火剂通过灭火气体喷管喷出。各个传感器设置于电池箱上，灭火气体喷管覆盖整个电池箱。

如图3所示为本发明的压电能量收集器，由于车辆在行进过程中，以及电池周围在散热过程中等各种情况下都会产生气流流动，并且将这种气流流动产生的能量收集起来是减少能耗的途径之一，然后通过电能存储模块，用于将能量收集器收集的能量转换成电能并存储以及对各种器件进行辅助供电。

现有技术的压电能量收集器，其中Si基片基础上制备的SiO₂悬臂梁是结构支撑层，Pt/Ti复合层作为上下电极采集压电层PZT材料31模式下的压点电荷，悬臂梁自由端引入质量块来降低整体结构固有频率。压电能量收集器其基本工作原理是压电效应，当器件谐振工作于外界振动激励时，压电结构发生最大形变，压电材料产生相应的应力应变，从而诱发材料内部电荷位移产生最强电场/电压。通过电路整流、电荷存储等即可实现机械能向电能的转换和采集。本发明之所以采用压电能量收集器，是由于通常压电能量收集器能够实现小型化，但是由于通常车辆内环境的振动源基本特征频率比较低，在1KHz以下甚至低于100Hz，而通常情况下随着尺寸的减小，结构的固有频率会上升，因此，设计压电能量收集器结构谐振工作于低频振动是必要工作。

图3所示的压电能量收集器包括安装框架3，一支撑杆4，多个转动风扇叶片5，一固定轴2，和多个压电弯曲元件1，图3实施例仅仅示出3个压电弯曲元件1，当然本发明还可以采用其他的数量，支撑杆4，一端部固定安装在安装框架3的底面上，另一端部上设置有固定轴2，多个转动风扇叶片5通过固定轴2安装到支撑杆4上，并基于气流的流动可以围绕固定轴2转动，在安装框架3的顶面和侧面的中部分别设有一压电弯曲元件1，压电弯曲元件1结构为三层结构，中间层为柔性支撑基片，上下压电层形成在柔性支撑基片两侧，柔性支撑基片可以是塑料，金属或者其他的柔性材料，以允许上下压电层粘合于其上，转动风扇叶片5的端部在转动时拨动压电弯曲元件1的端部，从而使得压电弯曲元件1发生弯曲形变，来诱发材料内部电荷位移产生电场/电压。本压电能量收集器可以通过转动风扇叶片5在汽车行进过程中由于气流流动而产生转动来引发压电弯曲元件1发生弯曲形变，达到了较好的能量收集效果，并容易实现小型化。

Claims (5)

1.一种车用智能消防控制装置，包括电池自动灭火主控制箱，灭火罐，喷射阀门，传感器，主机电源，传输模块，压电能量收集器，电能存储模块；所述传感器包括温度传感器，烟雾传感器以及光传感器；灭火罐上具有喷射阀门；控制箱连接各传感器和喷射阀门；传输模块传输火警信号；主机电源和电能存储模块为控制箱等设备供电；压电能量收集器包括：安装框架（3），一支撑杆（4），多个转动风扇叶片（5），一固定轴（2），和多个压电弯曲元件（1）。

2.如权利要求1所述的车用智能消防控制装置，其支撑杆(4)，一端部固定安装在安装框架（3）的底面上，另一端部上设置有固定轴（2），多个转动风扇叶片（5）通过固定轴（2）安装到支撑杆（4）上，并基于气流的流动可以围绕固定轴（2）转动，在安装框架（3）的顶面和侧面的中部分别设有一压电弯曲元件（1）。

3.如权利要求2所述的车用智能消防控制装置，其压电弯曲元件（1）结构为三层结构，中间层为柔性支撑基片，上下压电层形成在柔性支撑基片两侧。

4.如权利要求1所述的车用智能消防控制装置，其还包括驾驶室声光报警器，连接到所述传输模块。

5.如权利要求1所述的车用智能消防控制装置，其喷射阀门连接灭火气体喷管，灭火剂通过灭火气体喷管喷出，灭火气体喷管覆盖整个锂电池箱。