CN110960819A - 淹浸式电池灭火系统及其灭火方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种淹浸式电池灭火系统及其灭火方法，其中该淹浸式电池灭火系统的灭火方法包含：提供一电池所需的一电池箱与一水溶液容置空间，该水溶液容置空间注入水溶液；侦测该电池的状态；当侦测到该电池箱中的该电池发生燃烧时，将该水溶液容置空间中的该水溶液淹浸该电池箱内的该电池而进行灭火。据此，当电池发生燃烧时可将水溶液直接淹浸燃烧的电池而进行灭火，并且由于水溶液隔绝了空气，还可防止电池的进一步燃烧。

Description

淹浸式电池灭火系统及其灭火方法
技术领域
本发明是关于一种电池灭火系统，特别是关于一种应用于电池的淹浸式电池灭火系统及其灭火方法。
背景技术
电动车、储能设备等，都是以电池为储能及动力的来源。由于电动车的动力来源为电池，因此，无论是那一种电动车，如BEV（纯电动车）、HEV（混合动力车）、PHEV（插电式混合动力车）与REEV（增程序电动车）、燃料电池车、太阳能电池车等，都需要能够提供大电流的电池来进行动力的转换。目前，大电流的电池以高能量密度电池为主流，例如，锂离子电池，其具有能量密度高的特性，同时，其也是以有机溶液为电解液的电池。
然而，层出不穷的锂离子电池的爆炸、碰撞后燃烧等事件，也让锂离子类的高能量密度电池的安全性蒙上一层阴影。而锂离子电池失火的特性在于，即便外部的火焰已经熄灭，但电池内部的化学反应仍在持续，因此，常常发生二次燃烧的状况。目前为止，仍无具体有效的灭火系统可应对锂离子电池类的高能量密度电池的灭火，以及能够防止其二次燃烧的状况。
因此，如何开发一种新的电池灭火系统，让其可在电池因故障而发生燃烧(无论是因为碰撞、内部短路、热失控等)的状况下，可以在燃烧初期立即扑灭火势，甚至，进一步防止其发生二次燃烧，成为电池灭火系统开发的重要发展方向。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种淹浸式电池灭火系统及其灭火方法，其中该淹浸式电池灭火系统是运用一封闭的电池空间，并提供以水溶液为主体的灭火系统，在侦测到电池发生燃烧的状况下，将水溶液注满此电池空间后进行电池的灭火。如此，可达到电池发生燃烧的第一时间点就将灾害锁定于该电池空间内，进而降低灾害损失，并预防电池二次燃烧的特殊技术功效。
本发明提供一种淹浸式电池灭火系统，包含：至少一水溶液容置空间，用以容置水溶液；至少一电池箱，该电池箱具有一电池空间，该电池空间用以容置至少一电池；一配水管路，连接该至少一水溶液容置空间与该至少一电池箱，并于该电池箱内配置至少一个出水口；及至少一个出水控制闸，于该出水口配置一个该出水控制闸，于该电池发生燃烧时该出水控制闸出水溶液，以使该水溶液淹浸该电池箱内的该电池而进行灭火。
本发明提供一种淹浸式电池灭火系统的灭火方法，步骤包含：提供一电池所需的一电池箱与一水溶液容置空间，该水溶液容置空间注入水溶液；侦测该电池的状态；当侦测到该电池箱中的该电池发生燃烧时，将该水溶液容置空间中的该水溶液淹浸该电池箱内的该电池而进行灭火。
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟悉相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何熟悉相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
附图说明
图1为本发明的淹浸式电池灭火系统的灭火方法流程图。
图2A-2C为本发明的淹浸式电池灭火系统的第一具体实施例的系统架构图、剖视图与俯视图。
图3A-3C为本发明的淹浸式电池灭火系统的第二具体实施例的系统架构图、剖视图与仰视图。
图4A-4D为本发明的淹浸式电池灭火系统的第三具体实施例的系统架构图、剖视图、俯视图与仰视图。
图5A-5C为本发明的淹浸式电池灭火系统的第四具体实施例的系统架构图、剖视图与仰视图。
附图中的符号说明：
10 水箱；11 水箱壁；20 控制主机；301、302 电池箱；40 加压装置；501-506 出水控制闸；511-516 出水控制闸；61、62 电磁阀；71、71a、71b、72、72a 火灾感知器；80、81、82 配水管路；91、92、93 电池。
具体实施方式
本发明是运用淹浸式的方式，让电池(例如锂离子电池等高能量密度的有机类电池)于发生燃烧时(火灾)，通过使水溶液将其淹浸，而达到主动灭火的目的。更进一步地，由于电池所摆置的电池箱中已经充入了水溶液而将电池淹浸，因此，立即达到电池箱中的电池降温而灭火与降低电池内部化学反应速率，并且，由于电池已经经由水溶液与外界隔离，而使电池不会接触空气，进而阻断了氧气的供应，进一步阻断了电池的进一步燃烧的可能。此外，借由水溶液中的其他电解液而使得电池能进行放电释放电池能量与降温，更进一步地防止了电池的二次自燃的可能性。因此，借由本发明的淹浸式电池灭火系统，可达到降低火灾损失，将灾害限制于发生燃烧事件的该电池箱内，而不会进一步扩散到其他的电池箱的目的。
请参考图1所示，其为本发明的淹浸式电池灭火系统的灭火方法流程图，该灭火方法的步骤包含：
步骤S101：提供一电池所需的一电池箱与一水溶液容置空间，该水溶液容置空间注入水溶液。其中该水溶液是选自自来水、氯化钠(NaCl)溶液、氢氧化钠(NaOH)溶液、硫酸钠(NaSO4)溶液，各溶液的电解质重量百分比浓度介于0.2%~26%；或者，各溶液的电解质重量百分比浓度介于0.2%~20%，或介于0.2%~5%；或者，各溶液的电解质重量百分比浓度介于10%~20%。
采用如氯化钠(NaCl)溶液、氢氧化钠(NaOH)溶液、硫酸钠(NaSO4)溶液等不同电解质溶液，可有效地快速对电池箱当中的锂离子电池进行放电释放能量。
步骤S102：侦测该电池的状态。其中侦测该电池的状态的步骤，是以一密闭型洒水头的感热模式进行感知，如感知电池箱内的电池发生燃烧时，则连动该水溶液容置空间当中的该水溶液进行注满该电池箱。其中，密闭型洒水头的感热自动洒水温度介于60摄氏度至150摄氏度之间。
或者，侦测该电池的状态的步骤，是以一火灾感知器感知，如感知电池箱内的电池发生燃烧时，则再由一控制主机根据火灾感知器感知的结果控制一电磁阀而连动该水溶液容置空间当中的该水溶液经由开放式洒水头注满该电池箱。
步骤S103：当该电池箱中的该电池发生燃烧时，将该水溶液容置空间中的该水溶液淹浸该电池箱内的该电池而进行灭火。
如前所述，当含有电解质的水溶液淹浸电池箱内的电池后，可即刻降低电池的温度与降低电池内部化学反应速率，而直接进行灭火。其二，由于电池被淹浸在水溶液中，而与外界空气隔绝，进而隔绝了氧气，而降低了进一步燃烧的可能。其三，水溶液中的电解质可将电池进行放电与释放能量，进一步降低电池燃烧的可能。
此外，还可包含另一步骤：对该水溶液容置空间当中的该水溶液进行加压，以使该水溶液可加速注满发生电池燃烧的该电池箱。加压的方式可通过重物加压法，也就是，将水溶液容置空间上方摆置重物，运用重物下压。或者，采用高度加压法，也就是，将水溶液容置空间摆置于高处。或者，外加一马达进行加压等。此外，其他的加压技术有很多种，于此不详细列举。
如前所述，对电池箱中的电池进行淹浸的技术：首先，要提供一个供水溶液的系统，也就是，储水装置(也就是水溶液容置空间)以及对应的配水管路；其次，要提供侦测电池燃烧的机制，如前所述，可采用密封型洒水器或者火灾感知器；其三，要于发生电池燃烧的状况时，即刻提供水溶液，让燃烧的电池淹浸到水溶液中；水溶液若能采用钠系电解液，将可加速电池的放电速度。以下，将列举数个具体实施例，来说明本发明的淹浸式电池灭火系统。
接着，请参考图2A-2C所示，本发明的淹浸式电池灭火系统的第一具体实施例，包含：水箱10 (水溶液容置空间，并具有水箱壁11)、控制主机20、电池箱301、电池箱302、电池箱303、配水管路80、配水管路81、配水管路82、出水控制闸501-506等、加压装置40。其中，电池箱301、302各具有一电池空间，用以容置至少一电池，在此实施例中，是可容置两个电池。配水管路80连接水箱10(水溶液容置空间)与电池箱301、302，并于电池箱301、302内配置至少一个出水口(分别经由配水管路81、82)。出水控制闸501-506，于出水口配置一个出水控制闸，于电池91、93发生燃烧时出水，以使水溶液淹浸电池箱301、302内的电池91、93而进行灭火。在此实施例中，电池箱301、302、303各配置了三个出水口与三个出水控制闸501-503、504-506、507-509。
在此实施例中，是运用了密闭型洒水头来作为出水控制闸501-506。密闭型洒水头的感热自动洒水温度介于60摄氏度至150摄氏度之间，换言之，只要到了设定的自动洒水温度，密闭型洒水头就会爆开后进行自动洒水，进而使水箱10当中的水溶液注入电池箱301或电池箱302当中，使电池箱301或电池箱302当中的电池91、93等被水溶液淹浸，进而达到前述的灭火效果。
在图2A-2C所示的实施例中，其为出水控制闸501-506设置于电池箱301、302的顶部的实施例。图2A所示为淹浸式电池灭火系统的系统架构图，图2B所示为淹浸式电池灭火系统的剖面图，图2C所示为淹浸式电池灭火系统的仰视图。
接着，请参考图3A-3C所示，本发明的淹浸式电池灭火系统的第二具体实施例，包含：水箱10(水溶液容置空间)、控制主机20、电池箱301、电池箱302、电池箱303、配水管路80、配水管路81、配水管路82、出水控制闸501-506等、加压装置40。与图2A-2C所示的实施例不同的是，图3A-3C所示的实施例，是将出水控制闸501-509分别设置于电池箱301、302、303的底部。并且，同样采用了密闭型洒水头来作为出水控制闸501-509。其余皆与图2A-2C所示相同，不再赘述。
由图2A-2C所示的实施例以及图3A-3C所示的实施例可知，出水控制闸501-506可以设置于电池箱301、302的顶部或者是底部或者侧边(未绘出)。相对应地，配水管路81、82也对应配置于电池箱301、302的顶部或者是底部或者侧边。换言之，由于本发明的目标是将整个电池箱以水溶液淹浸，因此，从哪里出水均可。
密闭型洒水头的感热自动洒水，可以不需运用到控制主机20，控制主机20在图2A-2C所示的实施例以及图3A-3C所示的实施例中，是运用在控制加压装置40的加压用途，例如抽水马达，其受控于控制主机20，其在密闭型洒水头爆裂后自动加压以进行洒水。如前所述，加压的方式可以另外采用高度加压法，也就是，将水溶液容置空间摆置于高处，运用重力，此即为图2A-2C所示与图3A-3C所示的实施例所绘示，当水箱10配置于高于电池箱301、302时，即可让水箱10当中的水溶液产生较高的势能，进而对配水管路81、82以势能来实现加压的功能。另一种加压方式，也可采用在水溶液容置空间上方摆置一重物来作为加压装置40。
然而，除了密闭型洒水头的感热自动洒水的火灾感知机制外，尚有其他多种不同的火灾感知机制可供运用。请参考图4A-4D所示，本发明的淹浸式电池灭火系统的第三具体实施例，包含：水箱10(水溶液容置空间)、控制主机20、电池箱301、电池箱302、电池箱303、配水管路80、配水管路81、配水管路82、出水控制闸511-516、电磁阀61-62、火灾感知器71-72等、加压装置40。其中，电池箱301、302各具有一电池空间，用以容置电池91、92、93，在此实施例中，电池箱各可容置两个电池。配水管路80连接水箱10(水溶液容置空间)与电池箱301、302，并于电池箱301、302内各配置至少一个出水口(分别经由配水管路81、82)。出水控制闸511-516，于出水口配置一个出水控制闸，于电池91、93发生燃烧时出水，以使水溶液淹浸电池箱301、302内的电池91、93而进行灭火。在此实施例中，电池箱301、302、303各配置了三个出水口与三个出水控制闸511-513、514-516、517-519。
此外，本实施例中，另增加了电磁阀61、62、63与火灾感知器71、72、73，分别于电池箱301配置一个电磁阀61与一个火灾感知器71，于电池箱302配置一个电磁阀62与一个火灾感知器72，于电池箱303配置一个电磁阀63与一个火灾感知器73。其中，火灾感知器71、72、73，于电池箱301、302、303各配置一个，用以感知火灾状况而产生火灾发生信号。电磁阀61、62、63，则于电池箱301、302、303外部配置至少一个。电磁阀61、62连接于配水管路80、81、82，于接收放开信号后，开启以使配水管路80当中的水溶液自水箱10流至出水控制闸511-516(开放型洒水头)。控制主机20则电连接火灾感知器71、72、电磁阀61、62，当火灾感知器71、72其中之一产生火灾发生信号时，控制对应的电磁阀61、62，以使水溶液借由出水控制闸511-516注入对应的电池箱301、302。
其中，火灾感知器是选自一烟雾型感知器、一温度型感知器、一光电型感知器、一红外线型感知器或一电流感知器。其中，电流感知器为配置于电池91、92、93上，当其产生超大电流时，即可判定其可能发生火灾。
在此实施例中，是运用了开放型洒水头来作为出水控制闸511-516。开放型洒水头为开放型的，当电磁阀61或62放开后，水溶液即由水箱10再经由配水管路81或82再经由出水控制闸511-513或出水控制闸514-516喷出。换言之，与图2A-2C所示的实施例的最大的不同之处，就是图4A-4C所示的实施例所采用的开放型洒水头是可重复使用的，而封闭型洒水头是一次性使用的，并且两者感知火灾的机制不同。但是，相同的是，都可以达到本发明所拟达到的淹浸电池的目的。
同样地，图4A-4D所示的实施例中，开放型洒水头是设置于电池箱301、302的底部，如图4C所示的俯视图，其与图3A-3C所示的实施例相同。而火灾感知器71、72则配置于电池箱301、302的顶部，如图4D所示的仰视图。
就本发明的另一实施例而言，图4A-4D所示的实施例中，出水控制闸511-516也可设置于电池箱301、302的顶部，如图5A-5C所示的实施例。而在此实施例中，则于电池箱301、302分别配置了两个火灾感知器71a、71b，火灾感知器72a与另一个火灾感知器。其余皆与图4A-4D所示的实施例相同，于此不再赘述。
本发明的淹浸式电池灭火系统，可运用于电池储能系统、电动车、电动机车等。运用于电池储能系统时，可采用将水溶液容置空间(水箱)置于较高处，以势能的方式来进行加压。运用于电动车、电动机车时，则可以备用电池、备用马达来进行加压，让水溶液容置空间(水箱)当中的水溶液可在电池燃烧时注入至燃烧的电池箱当中。
虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，但是其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神所作些许的更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定的为准。

Claims (15)

1.一种淹浸式电池灭火系统，其特征在于，包含：
至少一水溶液容置空间，用以容置水溶液；
至少一电池箱，该电池箱具有一电池空间，该电池空间用以容置至少一电池；
一配水管路，连接该至少一水溶液容置空间与该至少一电池箱，并于该电池箱内配置至少一个出水口；及
至少一个出水控制闸，于该出水口配置一个该出水控制闸，于该电池发生燃烧时该出水控制闸出水溶液，以使该水溶液淹浸该电池箱内的该电池而进行灭火。
2.如权利要求1所述的淹浸式电池灭火系统，其特征在于，其中该水溶液是选自自来水、氯化钠溶液、氢氧化钠溶液、硫酸钠溶液。
3.如权利要求2所述的淹浸式电池灭火系统，其特征在于，其中该氯化钠溶液、氢氧化钠溶液、硫酸钠溶液的电解质重量百分比浓度均介于0.2%~26%。
4.如权利要求1所述的淹浸式电池灭火系统，其特征在于，其中该出水控制闸为一密闭型洒水头，且该密闭型洒水头的感热自动洒水温度介于60摄氏度至150摄氏度之间。
5.如权利要求1所述的淹浸式电池灭火系统，其特征在于，其中该出水控制闸为一开放型洒水头，且该淹浸式电池灭火系统还包含：
至少一火灾感知器，于该电池箱内配置至少一个该火灾感知器，该火灾感知器用以感知一火灾状况而产生一火灾发生信号；
至少一电磁阀，于该电池箱外部配置至少一个该电磁阀，该电磁阀连接于该配水管路，于接收一放开信号后，该电磁阀开启以使该水溶液自该水溶液容置空间经由该配水管路流至该开放型洒水头，以使该水溶液充满该电池箱；及
一控制主机，电连接该至少一火灾感知器、该至少一电磁阀，当该至少一火灾感知器的其中一个产生该火灾发生信号时，该控制主机控制发生电池燃烧的该电池箱外部的该电磁阀，以使该水溶液注满该电池箱。
6.如权利要求5所述的淹浸式电池灭火系统，其特征在于，其中该火灾感知器是选自一烟雾型感知器、一温度型感知器、一光电型感知器、一红外线型感知器、一电流感知器。
7.如权利要求5所述的淹浸式电池灭火系统，其特征在于，还包含：一加压装置，连接该控制主机，由该控制主机控制该加压装置，以对该水溶液容置空间当中的该水溶液进行加压，以使该水溶液加速注满发生电池燃烧的该电池箱。
8.如权利要求1所述的淹浸式电池灭火系统，其特征在于，还包含：一加压装置，对该水溶液容置空间当中的该水溶液进行加压，以使该水溶液加速注满发生电池燃烧的该电池箱。
9.一种淹浸式电池灭火系统的灭火方法，其特征在于，步骤包含：
提供一电池所需的一电池箱与一水溶液容置空间，该水溶液容置空间注入水溶液；
侦测该电池的状态；及
当侦测到该电池箱中的该电池发生燃烧时，将该水溶液容置空间中的该水溶液淹浸该电池箱内的该电池而进行灭火。
10.如权利要求9所述的淹浸式电池灭火系统的灭火方法，其特征在于，其中侦测该电池的状态的步骤，是以一密闭型洒水头的感热模式进行感知，连动该水溶液容置空间当中的该水溶液进行注满该电池箱。
11.如权利要求10所述的淹浸式电池灭火系统的灭火方法，其特征在于，其中该密闭型洒水头的感热自动洒水温度介于60摄氏度至150摄氏度之间。
12.如权利要求9所述的淹浸式电池灭火系统的灭火方法，其特征在于，其中侦测该电池的状态的步骤，是以一火灾感知器感知，再由一控制主机根据火灾感知器感知的结果控制一电磁阀而连动该水溶液容置空间当中的该水溶液经由开放式洒水头注满该电池箱。
13.如权利要求9所述的淹浸式电池灭火系统的灭火方法，其特征在于，其中该水溶液是选自自来水、氯化钠溶液、氢氧化钠溶液、硫酸钠溶液。
14.如权利要求13所述的淹浸式电池灭火系统的灭火方法，其特征在于，其中该氯化钠溶液、氢氧化钠溶液、硫酸钠溶液的电解质重量百分比浓度均介于0.2%~26%。
15.如权利要求9所述的淹浸式电池灭火系统的灭火方法，其特征在于，还包含：对该水溶液容置空间当中的该水溶液进行加压的步骤，以使该水溶液加速注满发生电池燃烧的该电池箱。
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