CN110538404A - 一种自动锂电池灭火系统 - Google Patents

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吴浩
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Abstract

本发明公开了一种自动锂电池灭火系统，其特征在于：包括火灾预警系统、和火灾预警系统连接的电池管理系统、和电池管理系统连接的电池模组、和火灾预警系统连接的灭火装置，所述灭火装置包括灭火剂瓶组、设于火灾预警管理系统和灭火剂瓶组连接线上的电磁阀和电磁驱动装置、分配阀、局部释放管路和末端的局部喷嘴。增加了对防护区快速全淹没防护，实现快速灭火，整体防护的功能；实现小范围内多次启动灭火，抑制锂电池火灾，同时避免了传统大范围内大量喷放灭火剂，对其他电池模组造成污染；增加了机械应急启动，人员可以在发现火灾时，通过应急操作启动灭火系统；增设BMS信号采集与处理，提高火灾预紧能力，增加火灾预警响应速度。

Description

一种自动锂电池灭火系统
技术领域
本发明涉及锂电池火灾灭火技术领域，涉及一种自动锂电池灭火系统。
背景技术
近年来，随着锂电池具有能量密度大、输出功率高、充放电寿命长等诸多优点，在交通动力领域、电力储能领域、移动通信领域等得到广泛的应用，已发展成为我国能源战略性新兴产业的一部分。然而随着锂电池在工程上的深入应用，其火灾安全问题也日益突出，由于锂电池是含能物质，特别是当其发生过热、短路、挤压等情况下，都会产生大量的热，引发内部电极材料和电解液的链式反应，进而发生热失控并发展成为大规模火灾、爆炸事故。
当前，针对锂电池储能系统的消防安全设计，缺乏对锂电池火灾的特性进行分析、缺乏消防系统设计与储能系统的布局特征相结合，大部分仍采用了传统的电气火灾进行设计，采用柜式气体灭火装置和直接式探火管灭火装置。经过工程应用调研以及灭火试验分析，发现现有装置存在以下几点明显的不足：①柜式灭火装置现场基本布置在集装箱开门角落，针对锂电池集装箱储能其狭长的场合，如40尺储能集装箱宽2.4米长度达到12米，严重超出柜式灭火装置的保护半径，存在保护死角，且其喷放的气体灭火剂，灭火时也不易及时到达pack箱内，不利于第一时间控制火灾；②直接式探火管灭火装置，经过多次实验测试发现，其在局部小范围内能快速达到灭火剂灭火浓度，灭火效果好，但因其释放管的布置、管径等的影响，不能很好的对整个储能柜进行全方位的保护，而探火管往往需要火灾持续3～5秒的时候才能出现破口，响应速度较慢，但锂电池火灾蔓延迅猛，极易引发大面积火灾，因而不利于整体消防保护。
本发明的思路在于针对锂电池储能系统火灾特性，研发一种自动反复扑救锂电池火灾的灭火系统，为当今市场该领域所亟需。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种自动锂电池灭火系统，有效提升灭火效率、灾情响应速度，提升火灾防护功能，快捷高效预防和处理火情。
为解决该问题提供的如下技术方案：一种自动锂电池灭火系统，其特征在于：包括火灾预警系统、和火灾预警系统连接的电池管理系统、和电池管理系统连接的电池模组、和火灾预警系统连接的灭火装置，所述灭火装置包括灭火剂瓶组、设于火灾预警管理系统和灭火剂瓶组连接线上的电磁阀和电磁驱动装置、分配阀、局部释放管路和末端的局部喷嘴。
作为一种改进，所述灭火剂瓶组内设置有灭火材料，火灾预警系统实时采集电池管理系统(BMS)中的温度信号，当温度信号达到电池模组失控条件时，预警系统发出启动指令，打开电磁阀、电磁驱动装置，此时灭火剂瓶组内的灭火剂在自身压力的作用下从分配阀流向局部释放管路，并从局部喷嘴喷出，实现快速点对点灭火。
作为一种改进，所述火灾预警装置上设有火灾探测器，火灾探测器探测到火灾信号，将反馈信号传输至预警控制系统，预警控制系统发出启动指令，打开第二电磁阀，电磁驱动装置，此时瓶组内的灭火剂在自身压力的作用下从分配阀流向全淹没释放管路，并从全淹没喷嘴喷出，实现全淹没防护。
作为一种改进，所述瓶组上方设置有容器阀、连接容器阀的平衡管、连接在平衡管上的探火管、连接在探火管末端的机械应急启动装置，探火管是一种达到设定温度会出现破口的软管。所述探火管一端沿着模组的周围进行布置，并在其末端设有机械应急启动装置，另一端设有单向阀，并与平衡管连接，当探火管率先达到指定温度出现破口时，探火管内的压力会从破口处泄压，从而打破容器阀原有的平衡状态而启动装置。
作为一种改进，所述机械应急启动装置，可以手动泄放探火管的气压，在机械应急启动装置上设有检漏装置。检漏装置带有信号输出功能，当探火管内气压降低到设定值时，可以将信号传输给预警控制系统，便于控制整套灭火设施的运行。
作为一种改进，所述第二电磁阀为常开电磁阀，当BMS系统、预警控制系统运行出故障时，灭火装置采用感温应急启动或机械应急启动，灭火剂从瓶组流经分配阀至全淹没释放管路，从全淹没喷嘴喷放，实现锂电池集装箱储能系统整体防护。
所述的预警控制系统可以采集BMS系统内的温度、火灾探测器、压力信号反馈装置等信号，并根据火灾控制需求，发出相应的启动指令，并控制灭火剂瓶组持续喷放时间、二次喷放及自动关闭。
作为一种改进，所述的灭火装置容器阀，可以通过控制电磁阀的启停，实现灭火装置的启停控制。
作为一种改进，所述的平衡管与探火管之间设有单向阀，当探火管内存在漏气时，平衡管内的气体可以及时补充给探火管，便于通过泄放探火管内的气体来实现启动灭火装置，探火管内的气体不能逆向进入平衡管的气体，便于采用电磁驱动装置启动容器阀时，能快速排放容器阀平衡腔体内的压力，提高灭火装置电控启动响应速度。
该发明创造有效实现：①电控启动灭火装置，实施快速局部点对点喷放灭火剂，提高灭火装置响应速度和灭火能力；②自动多次启动灭火装置，能针对锂电池复燃的火灾特性，实现多次自动启动灭火装置，长期抑制火灾；③全淹没大范围火灾控制，针对电池火灾蔓延至其他储能柜区域时，实施全淹没保护的灭火系统。
该发明创造方案优势包括：
一、传统柜式灭火装置只能对大范围全淹没保护，无法快速实施点对点的保护，尤其是针对锂电池集装箱储能系统，起火点往往是pack箱体内，采用全淹没防护，灭火剂不能快速有效的蔓延进入箱体内，实施灭火；传统探火管灭火装置，只能在火灾起火点的小范围内实施局部快速的灭火，针对锂电池集装箱储能系统，极易引起火灾大范围的蔓延，传统的方式无法对整体火灾进行可靠的控制，因此本发明结合了直接式探火管实施点对点喷放灭火剂快速形成局部保护的优点，同时增加了对防护区快速全淹没防护，实现快速灭火，整体防护的功能。
二、传统灭火装置启动后，一次性喷放完全不灭火剂，针对锂电池模组容易出现复燃的火灾，不能实现长期抑制，本发明从BMS系统中引入局部模组温度失控信号，通过预紧控制系统快速做出局部点对点喷射灭火剂，实现小范围内多次启动灭火，抑制锂电池火灾，同时避免了传统大范围内大量喷放灭火剂，对其他电池模组造成污染。
三、传统灭火装置，缺乏机械应急操作，当灭火控制系统出故障时，灭火装置无法及时启动，存在严重的安全隐患。本发明在传统的灭火装置上增加了机械应急启动，人员可以在发现火灾时，通过应急操作启动灭火系统。
四、传统灭火装置采用气体灭火控制盘来作为火灾启动控制，无法实现对电池管理系统内的温度失控采集，动作响应慢，也无法对灭火剂瓶组内的灭火剂余量进行实时监控，无法将火灾情况信息、灭火装置动作反馈传输至云平台，本发明采用自行研制的预警控制系统，在保持原有的火灾探测信号采集的同时，增设BMS信号采集与处理，提高火灾预紧能力，增加火灾预警响应速度。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1是本发明一种实施例的结构示意图；
图2是灭火系统具体表述的结构示意图；
图3是灭火系统控制流程示意图。
具体实施方式
如图1、2和3所示，一种自动锂电池灭火系统，一种自动锂电池灭火系统，包括火灾预警系统5、和火灾预警系统连接的电池管理系统、和电池管理系统连接的电池模组、和火灾预警系统连接的灭火装置，所述灭火装置包括灭火剂瓶组、设于火灾预警管理系统和灭火剂瓶组连接线上的电磁阀和电磁驱动装置、分配阀、局部释放管路和末端的局部喷嘴。
该实施例中，所述灭火剂瓶组内设置有灭火材料。
其实现方式为，火灾预警系统5实时采集电池管理系统(BMS)6中的温度信号，当温度信号达到电池模组2失控条件时，预警系统5发出启动指令，打开电磁阀47、电磁驱动装置45，此时灭火剂瓶组41内的灭火剂在自身压力的作用下从分配阀42流向局部释放管路46，并从局部喷嘴54喷出，实现快速点对点灭火。
所述火灾预警装置上设有火灾探测器3。
探测到火灾信号时，将反馈信号传输至预警控制系统5，预警控制系统发出启动指令，打开第二电磁阀49，电磁驱动装置45，此时灭火剂瓶组41内的灭火剂在自身压力的作用下从分配阀42流向全淹没释放管路48，并从全淹没喷嘴56喷出，实现全淹没防护。
该实施例中，所述灭火剂瓶组上方设置有容器阀、连接容器阀的平衡管、连接在平衡管上的探火管、连接在探火管末端的机械应急启动装置，探火管53是一种达到设定温度会出现破口55的软管，一端沿着模组2的周围进行布置，并在其末端设有机械应急启动装置52，另一端设有单向阀50，并与平衡管45连接，当探火管53率先达到指定温度出现破口54时，探火管53内的压力会从破口处泄压，从而打破容器阀43原有的平衡状态而启动装置。
该实施例中，所述机械应急启动装置52，可以手动泄放探火管53内的气压，在机械应急启动装置52上设有检漏装置51。检漏装置51带有信号输出功能，当探火管53内气压降低到设定值时，可以将信号传输给预警控制系统5，便于控制整套灭火设施的运行。
该实施例中，所述第二电磁阀49为常开电磁阀，当BMS系统6、预警控制系统5运行出故障时，灭火装置采用感温应急启动或机械应急启动，灭火剂从灭火剂瓶组41流经分配阀42至全淹没释放管路48，从全淹没喷嘴56喷放，实现锂电池集装箱储能系统整体防护。
该实施例中，所述的预警控制系统5可以采集BMS系统6内的温度、火灾探测器3、压力信号反馈装置等信号，并根据火灾控制需求，发出相应的启动指令，并控制灭火剂瓶组持续喷放时间、二次喷放及自动关闭。
该实施例中，所述的灭火装置容器阀43，可以通过控制电磁阀45的启停，实现灭火装置的启停控制。
该实施例中，所述的平衡管44与探火管53之间设有单向阀50，当探火管53内存在漏气时，平衡管44内的气体可以及时补充给探火管，便于通过泄放探火管53内的气体来实现启动灭火装置，探火管53内的气体不能逆向进入平衡管44的气体，便于采用电磁驱动装置45启动容器阀43时，能快速排放容器阀平衡腔体内的压力，提高灭火装置电控启动响应速度。
除上述优选实施例外，本专利还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本专利做出各种改变和变形，只要不脱离本专利的精神，均应属于本发明专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种自动锂电池灭火系统，其特征在于：包括火灾预警系统(5)、和火灾预警系统连接的电池管理系统、和电池管理系统连接的电池模组、和火灾预警系统连接的灭火装置，所述灭火装置包括灭火剂瓶组、设于火灾预警管理系统和灭火剂瓶组连接线上的电磁阀和电磁驱动装置、分配阀(42)、局部释放管路和末端的局部喷嘴。
2.根据权利要求1所述的一种自动锂电池灭火系统，其特征在于：所述灭火剂瓶组内设置有灭火材料，火灾预警系统(5)实时采集电池管理系统(BMS)(6)中的温度信号，当温度信号达到电池模组(2)失控条件时，预警系统(5)发出启动指令，打开电磁阀(47)、电磁驱动装置(45)，此时灭火剂瓶组(41)内的灭火剂在自身压力的作用下从分配阀(42)流向局部释放管路(46)，并从局部喷嘴(54)喷出，实现快速点对点灭火。
3.根据权利要求1所述的一种自动锂电池灭火系统，其特征在于：所述火灾预警装置上设有火灾探测器(3)，火灾探测器(3)探测到火灾信号，将反馈信号传输至预警控制系统(5)，预警控制系统发出启动指令，打开第二电磁阀(49)，电磁驱动装置(45)，此时瓶组(41)内的灭火剂在自身压力的作用下从分配阀(42)流向全淹没释放管路(48)，并从全淹没喷嘴(56)喷出，实现全淹没防护。
4.根据权利要求1所述的一种自动锂电池灭火系统，其特征在于：所述灭火剂瓶组上方设置有容器阀(43)、连接容器阀的平衡管、连接在平衡管上的探火管、连接在探火管末端的机械应急启动装置，探火管(53)是一种达到设定温度会出现破口(55)的软管，所述探火管一端沿着模组(2)的周围进行布置，并在其末端设有机械应急启动装置(52)，另一端设有单向阀(50)，并与平衡管(45)连接，当探火管(53)率先达到指定温度出现破口(54)时，探火管(53)内的压力会从破口处泄压，从而打破容器阀(43)原有的平衡状态而启动装置。
5.根据权利要求4所述的一种自动锂电池灭火系统，其特征在于：所述机械应急启动装置(52)，可以手动泄放探火管(53)内的气压，在机械应急启动装置(52)上设有检漏装置(51)。检漏装置(51)带有信号输出功能，当探火管(53)内气压降低到设定值时，可以将信号传输给预警控制系统(5)，便于控制整套灭火设施的运行。
6.根据权利要求3所述的一种自动锂电池灭火系统，其特征在于：所述第二电磁阀(49)为常开电磁阀，当BMS系统(6)、预警控制系统(5)运行出故障时，灭火装置采用感温应急启动或机械应急启动，灭火剂从瓶组(41)流经分配阀(42)至全淹没释放管路(48)，从全淹没喷嘴(56)喷放，实现锂电池集装箱储能系统整体防护。
7.根据权利要求4所述的一种自动锂电池灭火系统，其特征在于：所述的灭火装置的容器阀(43)，可以通过控制电磁阀(45)的启停，实现灭火装置的启停控制。
8.根据权利要求4所述的一种自动锂电池灭火系统，其特征在于：所述的平衡管(44)与探火管(53)之间设有单向阀(50)，当探火管(53)内存在漏气时，平衡管(44)内的气体可以及时补充给探火管，便于通过泄放探火管(53)内的气体来实现启动灭火装置，探火管(53)内的气体不能逆向进入平衡管(44)的气体，便于采用电磁驱动装置(45)启动容器阀(43)时，能快速排放容器阀平衡腔体内的压力，提高灭火装置电控启动响应速度。
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