CN110420415A - 一种两次喷放灭火剂抑制三元锂离子电池火灾的方法 - Google Patents

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李毅
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盛彦锋
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Abstract

本发明提供了一种抑制三元锂离子电池火灾的方法。当三元锂离子电池箱中某一电池单体发生热失控，未发生爆喷前，探测预警装置将探测的参量及参数传输给控制器，控制器通过相关逻辑程序判断电池已发生了热失控，联动灭火装置第一次启动向电池箱内释放一定量的灭火剂，在电池箱内形成灭火浓度不小于5%的惰化环境。当电池热失控持续发生直至发生爆喷，预警装置将探测的将参量及参数传输给控制器，控制器通过相关逻辑程序判断电池发生了爆喷，联动灭火装置第二次启动向电池箱内释放灭火剂，在电池箱内形成灭火浓度不小于16%的惰化环境，一方面灭火剂对电池单体进行降温，另一方面达到有效抑制火灾的目的。

Description

一种两次喷放灭火剂抑制三元锂离子电池火灾的方法
技术领域
本发明涉及三元锂离子电池火灾抑制技术领域，具体而言，涉及一种两次喷放灭火剂抑制三元锂离子电池火灾的方法。
背景技术
随着国家新能源电动汽车政策的驱动以及用户对电动汽车高续航里程的追求，三元锂离子电池被广泛应用到乘用车中，其中较多的为532体系和622体系的三元锂离子电池，近年来，811体系三元锂离子电池已被研发并开始应用于电动汽车上。
三元锂离子电池相比于磷酸铁锂电池，其能量密度更高，发生火灾的危险性更大。由于三元锂离子电池自身为含能物质，具有发生火灾的潜在危险，一旦发生热失控，将会直接喷射火焰，且火焰喷射威力大，燃烧速度快。
试验证明，一只单体811体系三元锂离子电池发生爆喷燃烧至燃烧结束的时间在10s以内，即使是在14%以下的低氧环境中，电池仍能发生燃烧，一只电池燃烧后，若不能及时控制，会引发相邻电池也发生热失控燃烧，引发电池箱内电池大面积的热失控扩展，造成电池系统起火或爆炸。然而，采用传统火灾扑救方法很难抑制三元锂离子电池火灾，目前还没有一种有效的方法能够抑制三元锂离子电池热失控火灾。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种两次喷放灭火剂抑制三元锂离子电池火灾的方法，旨在通过二次喷放灭火剂，达到有效抑制三元锂离子电池火灾的目的。
本发明采用的技术方案是：一种两次喷放灭火剂抑制三元锂离子电池火灾的方法，包括安装有数个电池单体的三元锂离子电池箱和灭火系统，所述灭火系统包括探测预警装置、控制器、灭火装置、灭火剂输送管道、喷嘴,探测预警装置和喷嘴均安装在三元锂离子电池箱内,灭火装置通过灭火剂输送管道与喷嘴连接，灭火装置通过导线与控制器连接，控制器通过导线与探测预警装置，其特征在于：
灭火装置具有两次启动、两次释放灭火剂的功能，两次释放灭火剂的质量和释放压力通过预先设计确定，控制器接收探测预警装置各种参量数据，通过逻辑分析判断是否发生热失控，确认发生热失控后，控制器控制灭火装置实现两次启动、释放灭火剂；具体方法如下：
当三元锂离子电池箱中某一电池单体发生热失控，未发生爆喷前，探测预警装置探测电池温度、电池箱内特征气体、电池形变量特征参量及定量参数，并将参量及参数传输给控制器，控制器通过相关逻辑程序判断电池已发生了热失控，联动灭火装置第一次启动向三元锂离子电池箱内释放灭火剂，在电池箱内形成灭火浓度不小于5%的惰化环境；
当电池单体热失控持续发生直至发生爆喷，探测预警装置探测电池温度、火焰特征参量及参数，并将参量及参数传输给控制器，控制器通过相关逻辑程序判断电池单体发生了爆喷，联动灭火装置第二次启动向三元锂离子电池箱内释放灭火剂，在三元锂离子电池箱内形成灭火浓度不小于16%的惰化环境，一方面灭火剂对电池单体进行降温，另一方面达到有效抑制火灾的目的。
本发明的有益效果是：三元锂离子电池热失控后不会喷射烟雾，而是直接喷火焰，其燃烧速度快，火焰喷射威力大，如果不进行前期抑制，喷射的火焰会在箱体内大范围传播，引发相邻电池受热温度升高也发生热失控，最终造成热失控的扩散，引发电池箱整体燃烧或爆炸。
本发明是通过对多个特征参量及阈值的探测分析，在电池单体发生热失控之前能够准确判断电池故障，预先在电池箱内喷放灭火剂，形成灭火浓度不少于5%的惰化环境。
当电池单体发生热失控后，其喷射的火焰被预先喷入的灭火剂有效抑制，无法形成火焰大范围传播，相邻电池不会受热发生热失控，形成热失控在电池箱内的扩散，此时通过探测预警装置、控制器联动灭火装置再次启动，向三元锂离子电池箱内释放灭火剂，在三元锂离子电池箱内形成灭火浓度不小于16%的惰化环境。灭火剂一方面有效扑灭火灾，另一方面对电池有明显降温作用，防止电池出现热失控。
附图说明
图1本发明三元锂离子电池箱与灭火装置连接示意图；
图2本发明两次喷放灭火剂抑制三元锂离子电池的流程图。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种两次喷放灭火剂抑制三元锂离子电池火灾的方法，包括安装有数个电池单体2的三元锂离子电池箱1和灭火系统，所述灭火系统包括探测预警装置3、控制器4、灭火装置5、灭火剂输送管道6、喷嘴7,探测预警装置3和喷嘴7均安装在三元锂离子电池箱1内,灭火装置5通过灭火剂输送管道6与喷嘴7连接，灭火装置5通过导线与控制器4连接，控制器4通过导线与探测预警装置3。
灭火装置5具有两次启动、两次释放灭火剂的功能，两次释放灭火剂的质量和释放压力等通过预先设计确定，控制器4接收探测预警装置3各种参量数据，通过逻辑分析判断是否发生热失控，确认发生热失控后，控制器4控制灭火装置5实现两次启动、释放灭火剂。
第一次启动向安装有数个电池单体2的三元锂离子电池箱1内释放灭火剂，使三元锂离子电池箱1内形成灭火浓度不小于5%的惰化环境；第二次启动向安装有数个电池单体2的三元锂离子电池箱1内释放灭火剂，使三元锂离子电池箱1内形成灭火浓度不小于16%更高的惰化环境。
两次启动、两次释放灭火剂，一方面实现灭火剂对电池单体进行降温，另一方面达到有效抑制火灾的目的。
电池单体2为NCM811电池单体。
灭火装置5内充装全氟己酮灭火剂。
实施例1
当三元锂离子电池箱1中某一NCM811电池单体发生热失控，未发生爆喷前，探测预警装置3探测电池温度、电池箱内特征气体、电池形变量等特征参量及定量参数，并将参量及参数传输给控制器4，控制器4通过相关逻辑程序判断NCM811电池单体已发生了热失控，联动灭火装置5第一次启动向三元锂离子电池箱1内释放一定量的全氟己酮灭火剂，在三元锂离子电池箱1内形成灭火浓度不小于5%的惰化环境。
当NCM811电池单体热失控持续发生直至发生爆喷，探测预警装置3探测电池温度、火焰等特征参量及参数，并将参量及参数传输给控制器4，控制器4通过相关逻辑程序判断NCM811电池单体发生了爆喷，联动灭火装置5第二次启动向三元锂离子电池箱1内释放一定量的全氟己酮灭火剂，在三元锂离子电池箱1内形成灭火浓度不小于16%更高的惰化环境，一方面全氟己酮灭火剂对电池进行降温，另一方面达到有效抑制火灾的目的。
虽然本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

Claims (1)

1.一种两次喷放灭火剂抑制三元锂离子电池火灾的方法，包括安装有数个电池单体（2）的三元锂离子电池箱（1）和灭火系统，所述灭火系统包括探测预警装置（3）、控制器（4）、灭火装置（5）、灭火剂输送管道（6）、喷嘴（7）,探测预警装置（3）和喷嘴（7）均安装在三元锂离子电池箱（1）内,灭火装置（5）通过灭火剂输送管道（6）与喷嘴（7）连接，灭火装置（5）通过导线与控制器（4）连接，控制器（4）通过导线与探测预警装置（3），其特征在于：
灭火装置（5）具有两次启动、两次释放灭火剂的功能，两次释放灭火剂的质量和释放压力通过预先设计确定，控制器（4）接收探测预警装置（3）各种参量数据，通过逻辑分析判断是否发生热失控，确认发生热失控后，控制器（4）控制灭火装置（5）实现两次启动、释放灭火剂；具体方法如下：
当三元锂离子电池箱（1）中某一电池单体（2）发生热失控，未发生爆喷前，探测预警装置（3）探测电池温度、电池箱（1）内特征气体、电池形变量特征参量及定量参数，并将参量及参数传输给控制器（4），控制器（4）通过相关逻辑程序判断电池已发生了热失控，联动灭火装置（5）第一次启动向三元锂离子电池箱（1）内释放灭火剂，在电池箱（1）内形成灭火浓度不小于5%的惰化环境；
当电池单体（2）热失控持续发生直至发生爆喷，探测预警装置（3）探测电池温度、火焰特征参量及参数，并将参量及参数传输给控制器（4），控制器（4）通过相关逻辑程序判断电池单体（2）发生了爆喷，联动灭火装置（5）第二次启动向三元锂离子电池箱（1）内释放灭火剂，在三元锂离子电池箱（1）内形成灭火浓度不小于16%的惰化环境，一方面灭火剂对电池单体进行降温，另一方面达到有效抑制火灾的目的。
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