CN110254268A - 具备跌落式消防功能的充电仓 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种针对新能源汽车换电站的具备跌落式消防功能的充电仓，该充电仓安装于换电站或储能电站内，对换下的电池进行充电。该充电仓包括仓体、消防装置、充电插头装置、支撑装置和电池释放装置，仓体的下层为水箱，支撑装置用于将电池支撑在电池仓内，充电插头装置用于与电池的插座进行拔插，电池释放装置通过驱动器驱动电池脱离支撑装置落入水箱内，消防装置设置在仓体内，通过大量喷水的方式对落入水箱内电池进行全面、快速地冷却、隔氧消防处理，直至电池全部淹没，自动补水和放水。有益效果是：该充电仓可以对换下的新能源汽车的电池进行自动定位、自动充电，并对充电异常电池进行自动处理，从而解决了锂电池充电过程中的安全消防问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种具备跌落式消防功能的充电仓。
背景技术
电动汽车以车载蓄能电池为能源，用电机驱动车轮行驶，相对于传统燃油汽车更加环保，电动汽车的车载蓄能电池在线充电时间长，续航里程短，极大的制约了电动汽车的使用。
换电站的出现解决了电动汽车的里程忧虑，其具有充电和换电的功能，一方面，可对换下的欠电电池进行充电；另一方面，类似于加油站一样，可快速将站内满电电池换至电动汽车上，极大缩短了能源补充时间，大大提高了电动汽车用户体验效果。
电动汽车蓄能电池主要为三元锂电池，受其本身特性影响，在充电过程中存在着火的安全隐患。
目前关于电动汽车电池的消防安全，我国公安部在《锂电池生产、储存和使用场所火灾扑救安全要点》中提出：
⑴电池组一旦发生火灾，应用大量的水进行喷洒，充分冷却降温灭火，以防爆炸事故发生和蔓延至相邻电池单元；
⑵锂电池具备持续性放电燃烧特性，明火扑灭后，应对电池断续进行喷水冷却，直到无复燃、爆炸风险；
另外，根据美国NFPA(美国防火协会标准)《电动汽车应急指南》参考文件、美国国家公路交通安全管理局《装备高压电池的电动和混合动力车暂行指南》，在电动汽车电池安全消防方面，推荐使用持续、大量的消防水作为灭火剂，主要是因为高压电池有保护外壳，灭火剂很难直接到达电池的内部单元。而大量的水可以将电池足够冷却、灭火，并阻止火焰向临近单元蔓延。
通过以上文献，我们可以看出用大量的水对问题电池进行喷淋、淹没处理是正确的处理方式。
现有的换电站或集装箱式移动充电系统为了满足消防要求，是将异常电池移出电站，抛弃在站外设置的水槽中，防止异常电池的火灾波及整个换电站或集装箱式移动充电系统。
该现有将着火电池抛出去的处理方式，存在以下不足：第一：抛出去的过程中，着火电池产生大量毒烟，甚至可能发生爆炸，会对周边场地及环境设施造成破坏；第二：如果有人误入，电池抛出时将对人身安全造成严重的威胁，此外，站外需要开设水槽，占地面积大，影响市容市貌，很难在城市布点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种具备跌落式消防功能的充电仓，解决现有技术的缺陷。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具备跌落式消防功能的充电仓，包括仓体、消防装置、支撑装置和电池释放装置，仓体分为上层的电池仓和下层的水箱，电池仓具有电池进出仓体的仓口，支撑装置用于将电池支撑在电池仓内，电池释放装置用于将电池从支撑装置上释放，落入水箱内，消防装置设置在仓体内，通过喷水的方式淹没落入水箱的电池。
进一步限定，该充电仓还包括充电插头装置，支撑装置包括至少两组在仓体的左右方向上排布的支撑架，用于将电池支撑在电池仓内，每组支撑架包括两个内外对称设置的支撑架，支撑架安装在仓体上，支撑架的上端面上具有定位槽，定位槽的两侧为朝定位槽倾斜的导向斜面，支撑架通过其上端面对电池的侧面的托举轴形成托举作用，托举轴通过导向斜面导入定位槽，定位槽两侧的导向斜面上下错开，用于在定位槽的一侧形成阻挡托举轴移动的限位面，充电插头装置位于仓体的相对限位面的一侧，包括驱动器和充电插头，充电插头在驱动器的驱动下与电池的插座进行拔插，电池释放装置通过驱动器驱动电池沿着相对限位面的一侧的导向斜面移动，直至脱离支撑架落入水箱内。
进一步限定，充电插头装置的充电插头安装在移动导向机构上进行滑移，充电插头装置的驱动器为电动推杆。
进一步限定，电池释放装置的驱动器为气缸，气缸位于仓体的限位面的一侧，气缸作用在电池的端面，并通过缸杆的推出动作推动电池移动。
进一步限定，支撑装置还包括至少两组在仓体的左右方向上排布的侧导向架，每组侧导向架包括两个内外对称设置的侧导向架，侧导向架安装在仓体上，侧导向架通过其内侧面的导向块与电池的侧面接触，对电池进行限位。
进一步限定，消防装置包括消防传感器、喷水嘴和喷气嘴，消防传感器、喷水嘴和喷气嘴位于仓体内，消防装置通过消防传感器检测仓体内状态，消防装置通过喷水嘴进行喷水消防，通过喷气嘴进行喷气冷却消防。
更进一步限定，在电池状态发生异常时，消防装置通过喷气嘴喷出消防气体，对异常电池进行有效的降温隔氧，在电池状态持续恶化时，电池释放装置动作，电池落入水箱内，喷水嘴对电池大量喷水直至淹没电池。
为防止火焰影响隔壁仓位，进一步限定，仓体的外部用隔火板包围。
进一步限定，仓体底部具有水阀，用于排出水箱中的水。
进一步限定，电池释放装置设置在仓体的外部，仓体上有开孔，电池释放装置的气缸通过开孔伸入仓体。
本发明的有益效果是：该充电仓可以对换下的新能源汽车的电池进行自动定位、自动充电，并对充电异常电池进行自动处理，从而解决了锂电池充电过程中的安全消防问题。
相比现有的向外抛出式，本发明的电池消防方法更加符合电池消防规范，一旦在电池出现燃爆现象前，传感及消防执行系统自动启动，将问题电池立即跌落至水箱内，并快速对问题电池进行大量喷水，以达到冷却、隔氧的效果，此外，全部设备集成在站内，对人身安全没有威胁，不需要在站外开设水槽，运行时将不会对周边环境或物体造成损害，节省占地面积，通过外形设计，可与其它建筑协调统一，将变成一种较环保的公共设施，易于新能源汽车的电池充电和换电站的快速布点。另外，该跌落式消防方法，也可使用于储能电站的电池充电仓内。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；
图1为本发明的充电仓的整体结构示意图；
图2为本发明的支撑装置的结构示意图；
图3为本发明的电池的托举轴的结构示意图；
图4为本发明的支撑装置的支撑架的结构示意图；
图5是本发明的充电插头装置的结构示意图；
图6是本发明的电池释放装置的结构示意图；
图7是本发明的支撑装置与电池释放装置的结构示意图；
图8是由本发明的充电仓构成的充电架的结构示意图。
图中，1.仓体，1-1.水箱,2.消防装置，3.充电插头装置,3-1.充电插头，3-2.移动导向机构，3-3.电动推杆,4.支撑装置，4-1.支撑架,4-1-1.定位槽,4-1-2.导向斜面，4-1-3.限位面，4-2.侧导向架，4-2-1.导向块，5.电池释放装置，5-1.气缸,5-2.推块,5-3.滑套，6.电池，7.托举轴，8.轴套。
具体实施方式
如图1、2、3、4、5、6和7所示，一种具备跌落式消防功能的充电仓，安装于换电站或储能电站内，对换下的电池进行充电。该充电仓包括仓体1、消防装置2、充电插头装置3、支撑装置4和电池释放装置5。
仓体1分为上层的电池仓和下层的水箱1-1，电池仓具有电池6进出仓体1的仓口，仓体1的外部用隔火板包围。仓体1底部具有水阀，在危情解除后排出水箱1-1中的水。
消防装置2设置在仓体1内，消防装置2包括消防传感器、喷水嘴和喷气嘴，消防传感器、喷水嘴和喷气嘴位于仓体1内，消防装置2通过消防传感器检测仓体1内状态，消防装置2通过喷水嘴进行喷水消防，通过喷气嘴进行喷气冷却。
支撑装置4包括至少两组在仓体1的左右方向上排布的支撑架，用于将电池6支撑在电池仓内，每组支撑架包括两个内外对称设置的支撑架4-1，支撑架4-1安装在仓体1上，支撑架4-1的上端面上具有定位槽4-1-1，定位槽4-1-1的两侧为朝定位槽4-1-1倾斜的导向斜面4-1-2，支撑架4-1通过其上端面对电池6的侧面的托举轴7形成托举作用，托举轴7通过导向斜面4-1-2导入定位槽4-1-1，定位槽4-1-1两侧的导向斜面4-1-2上下错开，用于在定位槽4-1-1的一侧形成阻挡托举轴7移动的限位面4-1-3。
电池的托举轴7外套有轴套8，降低托举轴在支撑架上的移动阻力。
支撑装置4还包括至少两组在仓体1的左右方向上排布的侧导向架，每组侧导向架包括两个内外对称设置的侧导向架4-2，侧导向架4-2安装在仓体1上，侧导向架4-2通过其内侧面的导向块4-2-1与电池6的侧面接触，对电池6进行限位，导向块4-2-1为摩擦系数低的铁氟龙导向块。
侧导向架4-2通过导向块与电池的侧面接触，对电池进行限位。
充电插头装置3位于仓体1的相对限位面4-1-3的一侧，包括驱动器和充电插头3-1，充电插头3-1在驱动器的驱动下与电池6的插座进行拔插。充电插头装置3的充电插头3-1安装在移动导向机构3-2上进行滑移，充电插头装置3的驱动器为电动推杆3-3。具体的，移动导向装置3-2包括导向座和插头滑板，导向座和插头滑板之间通过直线导轨滑动配合，充电插头3-1安装在插头滑板上，导向座安装在仓体外部的框架上，电动推杆3-3的一端与插头滑板连接，电动推杆3-3的另一端通过铰接座固定在仓体外部的框架。充电插头装置3利用电动推杆和移动导向机构3-2进行插头的插接和导向，在节省空间的同时，保证了插头对接的准确性。
电池释放装置5通过驱动器驱动电池6沿着相对限位面4-1-3的一侧的导向斜面4-1-2移动，直至脱离支撑架4-1落入水箱内。电池释放装置5的驱动器为气缸5-1，气缸5-1位于仓体1的限位面4-1-3的一侧，气缸5-1作用在电池6的端面，并通过缸杆的推出动作推动电池6移动。电池释放装置5设置在仓体1的外部，仓体1上开有开孔，电池释放装置5的气缸5-1通过开孔伸入仓体1，开孔安装有托住缸杆的滑套5-3。更具体地，气缸5-1的缸体的头端具有推块5-2，气缸5-1动作，推块5-2接触到电池，将电池推落入水箱内。气缸的尾端铰接安装在安装架上。
如图8所示的为由充电仓构成的充电架。
该充电仓的工作过程如下：
电池通过仓体1的仓口送入上层的电池仓，电池的托举轴在支撑装置4的导向斜面的作用下，利用轴套8的滚动，落在定位槽内，使电池通过侧面的托举轴支撑在支撑装置4上，侧导向架与电池侧面接触，对电池进行限位。定位槽一侧的限位面，保证了在充电插头3-1连接电池的插座时，电池不会移动，定位槽的另外一侧未设限位面，保证了电池释放装置5动作时，电池可以沿导向斜面移动，最后落入水箱中。
在电池放置到位后，充电插头装置3的电动推杆3-3动作，推动充电插头3-1与电池的插座进行插接，对电池进行充电，充电插头还可以将电池内部的电路电压、温度等信息传输出来。
在充电插头传出的电池信息异常，或者消防装置的消防传感器检测到异常状况时，充电插头装置3将充电插头3-1拔出，充电仓内的喷气嘴喷出消防气体，消防气体为氮气，对异常电池进行有效的降温隔氧，进一步，当电池状态持续恶化时，电池释放装置5动作，临近燃爆电池被推离支撑架落入水箱内，喷水嘴从上至下对电池表面大量喷水直至淹没电池，在淹没电池后依然持续自动补水并通过水阀放水防溢。从而实现对电池的冷却及彻底将电池与氧隔绝，从而解决了锂电池的火灾难以扑灭的消防难题。
Claims (10)
1.一种具备跌落式消防功能的充电仓，其特征是：包括仓体、消防装置、支撑装置和电池释放装置，
仓体分为上层的电池仓和下层的水箱，电池仓具有电池进出仓体的仓口，
支撑装置用于将电池支撑在电池仓内，
电池释放装置用于将电池从支撑装置上释放，落入水箱内，
消防装置设置在仓体内，通过喷水的方式淹没落入水箱的电池。
2.根据权利要求1所述的具备跌落式消防功能的充电仓，其特征是：还包括充电插头装置，支撑装置包括至少两组在仓体的左右方向上排布的支撑架，用于将电池支撑在电池仓内，
每组支撑架包括两个内外对称设置的支撑架，支撑架安装在仓体上，支撑架的上端面上具有定位槽，定位槽的两侧为朝定位槽倾斜的导向斜面，支撑架通过其上端面对电池的侧面的托举轴形成托举作用，托举轴通过导向斜面导入定位槽，定位槽两侧的导向斜面上下错开，用于在定位槽的一侧形成阻挡托举轴移动的限位面，
充电插头装置位于仓体的相对限位面的一侧，包括驱动器和充电插头，充电插头在驱动器的驱动下与电池的插座进行拔插，
电池释放装置通过驱动器驱动电池沿着相对限位面的一侧的导向斜面移动，直至脱离支撑架落入水箱内。
3.根据权利要求2所述的具备跌落式消防功能的充电仓，其特征是：所述的充电插头装置的充电插头安装在移动导向机构上进行滑移，充电插头装置的驱动器为电动推杆。
4.根据权利要求2所述的具备跌落式消防功能的充电仓，其特征是：所述的电池释放装置的驱动器为气缸，气缸位于仓体的限位面的一侧，气缸作用在电池的端面，并通过活塞杆的推出动作推动电池移动。
5.根据权利要求2所述的具备跌落式消防功能的充电仓，其特征是：所述的支撑装置还包括至少两组在仓体的左右方向上排布的侧导向架，
每组侧导向架包括两个内外对称设置的侧导向架，侧导向架安装在仓体上，侧导向架通过其内侧面的导向块与电池的侧面接触，对电池进行限位。
6.根据权利要求1所述的具备跌落式消防功能的充电仓，其特征是：所述的消防装置包括消防传感器、喷水嘴和喷气嘴，消防传感器、喷水嘴和喷气嘴位于仓体内，消防装置通过消防传感器检测仓体内状态，消防装置通过喷水嘴进行喷水消防，通过喷气嘴进行喷气冷却消防。
7.根据权利要求6所述的具备跌落式消防功能的充电仓，其特征是：在电池状态发生异常时，消防装置通过喷气嘴喷出消防气体，对异常电池进行有效的降温隔氧，在电池状态持续恶化时，电池释放装置动作，电池落入水箱内，喷水嘴对电池大量喷水直至淹没电池。
8.根据权利要求1所述的具备跌落式消防功能的充电仓，其特征是：所述的仓体的外部用隔火板包围。
9.根据权利要求1所述的具备跌落式消防功能的充电仓，其特征是：所述的仓体底部具有水阀，用于排出水箱中的水。
10.根据权利要求4所述的具备跌落式消防功能的充电仓，其特征是：所述的电池释放装置设置在仓体的外部，仓体上开有孔，电池释放装置的气缸通过开孔伸入仓体。
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