CN111991729A

CN111991729A - 电源灭火装置及机车

Info

Publication number: CN111991729A
Application number: CN202010952624.9A
Authority: CN
Inventors: 霍肖伟; 高智慧; 梁东; 朱凯博
Original assignee: CRRC Datong Co Ltd
Current assignee: CRRC Datong Co Ltd
Priority date: 2020-09-11
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2020-11-27
Anticipated expiration: 2040-09-11
Also published as: WO2022053023A1; CN111991729B

Abstract

本公开提供一种电源灭火装置及机车，涉及电力机车技术领域。该灭火装置包括电源组件、环境检测组件、故障检测组件、灭火组件及控制组件，其中：电源组件包括箱体和位于箱体内的电池单元；环境检测组件用于检测箱体内的环境参数，环境参数包括温度参数、烟雾浓度及有害气体浓度中至少一种；故障检测组件用于检测电源组件的故障信息；灭火组件用于向电池单元喷射灭火剂；控制组件用于接收故障信息和环境参数，并在环境参数达到阈值时，融合电源组件的故障信息进行计算，以控制灭火组件向电池单元喷射灭火剂。本公开的灭火装置可防止火势蔓延，提高电源组件的防火安全性能。

Description

电源灭火装置及机车

技术领域

本公开涉及电力机车技术领域，具体而言，涉及一种电源灭火装置及机车。

背景技术

随着电力机车技术的发展，混合动力机车因具有经济、环保、高效等优点，具有巨大的市场潜力和发展空间。动力电池是电力机车的核心部件，用于向机车提供动力来源。

但是，由于长时间使用容易造成动力电池温度升高、有害气体析出，使得动力电池内部容易发生自燃，因此，提高动力电池的防火安全性能十分重要。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种电源灭火装置及机车，可防止火势蔓延，提高电源组件的防火安全性能。

根据本公开的一个方面，提供一种电源灭火装置，包括：

电源组件，包括箱体和位于所述箱体内的电池单元；

环境检测组件，用于检测所述箱体内的环境参数，所述环境参数包括温度参数、烟雾浓度及有害气体浓度中至少一种；

故障检测组件，用于检测所述电源组件的故障信息；

灭火组件，用于向所述电池单元喷射灭火剂；

控制组件，用于接收所述故障信息和所述环境参数，并在所述环境参数达到阈值时，融合所述电源组件的故障信息进行计算，以控制所述灭火组件向所述电池单元喷射所述灭火剂。

在本公开的一种示例性实施例中，所述灭火组件包括：

喷嘴，伸入至所述箱体内，且其开口朝向所述电池单元，用于向所述电池单元喷射所述灭火剂；

控制阀门，用于控制所述喷嘴打开或关闭。

在本公开的一种示例性实施例中，所述灭火组件还包括管道，所述喷嘴的数量为多个，且各所述喷嘴均连接于所述管道；所述电源组件为多个，各所述喷嘴一一对应的朝向各所述电源组件的电池单元；所述控制阀门的数量为多个，且各所述控制阀门一一对应的控制各所述喷嘴打开或关闭；

所述控制组件能在任一所述电源组件中的环境参数达到阈值时控制与其对应的所述喷嘴喷射所述灭火剂。

在本公开的一种示例性实施例中，所述灭火组件还包括：

增压组件，位于所述箱体外，并与所述管道连接，用于向各所述喷嘴提供喷射压力。

在本公开的一种示例性实施例中，所述灭火装置还包括：

报警组件，与所述控制组件电连接，用于接收所述控制组件的控制指令，并根据所述控制指令发出报警信号。

在本公开的一种示例性实施例中，所述报警信号包括光信号和语音信号中至少一种。

在本公开的一种示例性实施例中，所述箱体表面设有防火层，通过所述防火层将相邻的所述电源组件隔开。

在本公开的一种示例性实施例中，在任一所述电源组件对应的喷嘴启动后，若环境检测组件再次检测到与所述电源组件对应的箱体内的环境参数达到所述阈值，所述控制组件驱动与之相邻的电源组件对应的喷嘴向所述环境参数达到所述阈值的箱体内喷射灭火剂。

在本公开的一种示例性实施例中，所述环境参数包括温度参数、烟雾浓度及有害气体浓度，所述环境检测组件包括温度传感器、烟雾传感器及气体传感器，所述温度传感器用于检测所述箱体内的温度参数，并将检测到的温度参数传输至控制组件；所述烟雾传感器用于检测所述箱体内的烟雾浓度，并将检测到的浓度值传输至控制组件；所述气体传感器用于检测所述箱体内的有害气体的浓度，并将检测到的浓度值传输至所述控制组件；

所述控制组件在所述温度参数达到阈值，且所述浓度值达到浓度阈值时，融合所述电源组件故障信息进行计算，并控制所述灭火组件向所述电池单元喷射所述灭火剂。

根据本公开的一个方面，提供一种机车，包括上述任意一项所述的电源灭火装置及微机控制系统，所述控制组件与所述微机控制系统连通。

本公开的电源灭火装置及机车，可通过环境检测组件实时检测箱体内的温度参数、烟雾浓度和/或有害气体浓度，并可将检测到的温度参数、烟雾浓度和/或有害气体浓度实时传输至控制组件，同时，故障检测组件可实时检测电源组件，并在电源组件发生故障时生成故障信息，并可将检测到的故障信息传输至控制组件。控制组件在接收到故障信息后，判断温度参数、烟雾浓度和/或有害气体浓度是否达到阈值，如果各参数信息均已达到阈值，则控制灭火组件向电池单元喷射灭火剂，以防止电池单元自燃，降低火灾发生的可能性，提高电源组件的防火安全性能。在此过程中，可通过箱体将电池单元与外界部件隔绝，防止火势蔓延；同时，通过环境检测组件和故障检测组件对电源组件的工作状态进行实时监控，控制组件根据各参数信息进行自动控制，可在发生火灾的第一时间进行灭火，将火苗控制在萌芽状态，进一步防止火势蔓延，提高电源组件的安全性能。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施方式电源灭火装置的示意图。

图2为本公开实施方式电源灭火装置的组合示意图。

图3为本公开实施方式电源灭火装置的原理图。

图4为本公开实施方式灭火组件的原理图。

图中：100、电源灭火装置；101、电源组件；1011、电池单元；102、环境检测组件；103、故障检测组件；104、灭火组件；1041、喷嘴；1042、管道；1043、瓶组；105、控制组件；106、报警组件；200、微机控制系统。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

本公开实施方式提供了一种电源灭火装置，如图1-图2所示，该灭火装置可以包括电源组件101、环境检测组件102、故障检测组件103、灭火组件104及控制组件105，其中：

电源组件101可包括箱体和位于箱体内的电池单元1011；

环境检测组件102可用于检测箱体内的环境参数，环境参数可包括温度参数、烟雾浓度及有害气体浓度中至少一种；

故障检测组件103可用于检测电源组件101的故障信息；

灭火组件104可用于向电池单元1011喷射灭火剂；

控制组件105可用于接收故障信息和环境参数，并可在环境参数达到阈值时，融合电源组件101的故障信息进行计算，以控制灭火组件104向电池单元1011喷射灭火剂。

本公开的电源灭火装置100及机车，可通过环境检测组件102实时检测箱体内的温度参数、烟雾浓度和/或有害气体浓度，并可将检测到的温度参数、烟雾浓度和/或有害气体浓度实时传输至控制组件105，同时，故障检测组件103可实时检测电源组件101，并在电源组件101发生故障时生成故障信息，并可将检测到的故障信息传输至控制组件105。控制组件105在接收到故障信息后，判断温度参数、烟雾浓度和/或有害气体浓度是否达到阈值，如果各参数信息均已达到阈值，则控制灭火组件104向电池单元1011喷射灭火剂，以防止电池单元1011自燃，降低火灾发生的可能性，提高电源组件101的防火安全性能。在此过程中，可通过箱体将电池单元1011与外界部件隔绝，防止火势蔓延；同时，通过环境检测组件102和故障检测组件103对电源组件101的工作状态进行实时监控，控制组件105根据各参数信息进行自动控制，可在发生火灾的第一时间进行灭火，将火苗控制在萌芽状态，进一步防止火势蔓延，提高电源组件101的安全性能。

下面对本公开实施方式灭火装置的各部分进行详细说明：

如图1所示，电源组件101可包括箱体和位于箱体内的电池单元1011，可通过箱体将电池单元1011与外界部件隔离开，防止在工作过程中电池单元1011与外界部件间相互干扰。

在一实施方式中，箱体的表面可设有防火层，该防火层可设于箱体的内表面，也可设于箱体的外表面，在此不做特殊限定。优选的，防火层可设于箱体的内表面。防火层的材料可以是防火材料，在电池单元1011内部着火时，可通过防火层将火势控制在箱体内部，阻止火苗向箱体外部蔓延。

电池单元1011可以是机车的动力电池，可用于向机车提供动力来源。举例而言，其可以是锂电池，具体而言，其可以是钛酸锂电池、三元锂电池或磷酸铁锂电池等，在此不做特殊限定。电池单元1011的表面可设有冷却管路，可吸收电池单元1011在工作过程中释放的热量。

电源组件101可以为多个，多个电源组件101可并排设置，且可相互串联在一起，可通过多个电源组件101同时向机车供电。举例而言，其可以是2个、3个、4个、5个或6个，当然，还可以是其他数量，在此不再一一列举。

在一实施方式中，每个电源组件101均可包括箱体和位于箱体内的电池单元1011，可通过各箱体将各电池单元1011分隔开，且每个箱体的表面均可设有防火层，可通过防火层将相邻的电源组件101隔开，避免在一个电池单元1011起火时，火势蔓延至与之相邻的电池单元1011，此时，防火层可作为相邻两个电池单元1011间的防火墙。

环境检测组件102可设于箱体外，并可固定于箱体的外侧，可通过卡接、粘接或利用螺栓连接等方式与箱体的外侧固定连接。环境检测组件102的测试探头可深入至箱体内，可对箱体内的环境参数进行检测。环境参数可包括温度参数、烟雾浓度及有害气体浓度中至少一种，相应的，环境检测组件102可包括温度传感器、烟雾传感器及气体传感器中的至少一种。环境参数包含的参数不同，相应的环境检测组件102的构成视环境参数包含的参数的种类而定。当然，环境检测组件102也可以是其它仪器，只要能检测环境参数即可。

举例而言，环境参数可为温度参数，也可为有害气体的浓度，当然，也可同时包括温度参数和有害气体浓度。其中，有害气体可包括氢气、氧气、一氧化碳、甲烷、乙烯、乙烷及二氧化碳中的一种或多种。

在一实施方式中，环境参数可包括温度参数、烟雾浓度和有害气体浓度，相应的环境检测组件102可包括温度传感器、烟雾传感器及气体传感器，其中，温度传感器可用于实时检测箱体内的温度值，也可用于检测箱体内一定时间的温升，在此不做特殊限定，优选的，温度传感器可用于检测箱体内的温度值，并可将检测到的温度值实时传输至控制组件105；烟雾传感器可用于实时检测箱体内的烟雾浓度，并可将检测到的浓度值传输至控制组件105；气体传感器可用于实时检测箱体内的有害气体的浓度，并可将检测到的气体的浓度值实时传输至控制组件105。

当电源组件101为多个，且环境参数包括温度参数和有害气体浓度时，在一种实施方式中，环境检测组件102可固定于任一电源组件101的箱体上，且可具有多组测试探头，每组测试探头均可包括温度测试探头和气体浓度测试探头，且各组测试探头可一一对应的深入至各电源组件101的箱体内，可通过不同探头组分别独立的检测各电源组件101中的箱体内的环境参数。在另一种实施方式中，环境检测组件102可为多个，各环境检测组件102可一一对应的固定于各电源组件101的箱体外。每个环境检测组件102均可包括环境传感器和气体传感器，可通过每个环境检测组件102一一对应的测试与其对应电源组件101内的环境参数。

故障检测组件103可设于箱体外侧，可通过卡接、粘接或利用螺栓连接等方式与箱体的外侧固定连接。故障检测组件103可用于实时检测电源组件101的故障信息，并可将检测到的故障信息传输至控制组件105。

举例而言，可通过检测电池单元1011在运行过程中的温度、电压及电流等信息判断电池单元1011是否产生故障，即：当电池单元1011在运行过程中的温度、电压或电流等信息中任一一个信息超过与之对应的变化范围时，则认为电源组件101出现故障，此时，如图3所示，故障检测组件103能够生成故障信息，并可将该故障信息传输至控制组件105。

举例而言，故障检测组件103可以是电池管理系统(Battery Management System，BMS)，当然，故障检测组件103也可以是其他能够检测电源组件101故障的设备或系统，在此不再一一列举。

灭火组件104可设于电源组件101的箱体外，并可通过箱体壁面与箱体内部连通，可用于在电源组件101的环境参数达到阈值时向电池单元1011喷射灭火剂。灭火剂可以是具有绝缘、灭火及冷却等功能的氟化液，当然，也可以是其他灭火原料，在此不再一一列举。

在一实施方式中，灭火组件104可以包括喷嘴1041和控制阀门，其中：

喷嘴1041可伸入至箱体内，且其开口可朝向电池单元1011设置，可用于按照预设压力和预设流量向电池单元1011喷射灭火剂。举例而言，喷嘴1041可位于电池单元1011的上部或侧面。

喷嘴1041可以有多个，且其数量可与电源组件101的数量相匹配，多个喷嘴1041可一一对应的朝向各电源组件101的电池单元1011，以便分别对各电源组件101中的各电池单元1011喷射灭火剂。喷嘴1041可呈圆形、矩形、多边形或其它形状，在此不对喷嘴1041的形状做特殊限定。

预设压力可以为0.1MPa～0.3MPa，举例而言，可以为0.1MPa、0.15MPa、0.2MPa、0.25MPa或0.30MPa，当然，也可以为其他，在此不再一一列举。可采用增压组件提供压力，增压组件可以是离心泵，也可以是柱塞泵，当然，还可以是其他泵类设备，在此不做特殊限定。

控制阀门可用于控制喷嘴1041打开或关闭，其可以是电磁阀门，也可以是电动阀门，当然，还可以是其他类型的控制阀门，在此不再一一列举。具体而言，控制阀门的数量可为多个，且其数量可与喷嘴1041的数量相匹配，且多个控制阀门可一一对应的控制各喷嘴1041打开或关闭；当然，控制阀门也可为一个，在此不对控制阀门的数量做特殊限定。

在一实施方式中，灭火组件104还可以包括管道1042和瓶组1043，瓶组1043可用于容纳灭火剂，管道1042可与瓶组1043连通，可通过瓶组1043向管道1042提供灭火剂。各喷嘴1041均可与管道1042连接，以便通过管道1042向各喷嘴1041输送灭火剂。举例而言，该管道1042可以包括主管道1042和支管道1042，且主管道1042和支管道1042可连通，可根据实际需要确定支管道1042的数量，举例而言，支管道1042的数量可与喷嘴1041的数量相同，例如，可以是2个、3个、4个、5个或6个，当然，还可以是其他数量，在此不做特殊限定；一个主管道1042可同时与多个支管道1042相连通，灭火剂可通过主管道1042输送至支管道1042，喷嘴1041可一一对应的设于各支管道1042的端部，同时，多个控制阀门可一一对应的设于喷嘴1041的一侧，以便控制各喷嘴1041打开或关闭；当然，控制阀门也可以是一个，可将其设于主管道1042，用于控制主管道1042打开或关闭。

增压组件可设于箱体外，并可与管道1042连通，可用于向管道1042内的灭火剂提供喷射压力，以便使通过喷嘴1041喷射出的灭火剂具有预设压力。增压组件可作为液态单向流计算，能保持喷放压力持续处于均衡状态，可采用低压释放的方式将压力控制在电源组件101耐压范围内。

此外，本公开的灭火装置还可包括压力检测组件，该压力检测组件可设于喷嘴1041一侧，并可深入至箱体内，可用于检测箱体内的压力值，并可将检测到的压力值传输至控制组件105。控制组件105可将压力值与电池单元1011的工作压力值进行比较，且在压力值大于或等于电池单元1011的工作压力值时可关闭控制阀门，停止释放灭火剂，以避免因箱体内压力过大而发生二次火灾或爆炸。

控制组件105可用于接收故障信息和环境参数，并可对故障信息进行神经元运算，判定是否发生了火灾，在判定结果为是时，可控制灭火组件104向电池单元1011喷射灭火剂，同时还可关闭电源组件101的新风设施、切断除灭火组件104之外的其他电力系统。当电源组件101为多个时，控制组件105能在任一电源组件101中的环境参数达到阈值时控制与其对应的喷嘴1041的控制阀门打开，以便向电池单元1011喷射灭火剂。

阈值可以包括温度阈值和浓度阈值中至少一种，当环境参数包括温度参数和有害气体浓度参数时，阈值可包括温度阈值和浓度阈值，当控制组件105接收到电池故障信息，同时，其接收到的温度值达到了温度阈值，气体的浓度值达到了浓度阈值，则判定发生了火灾。此时，控制组件105可控制与发生火灾的电池单元1011对应的喷嘴1041的控制阀门打开，以便向该电池单元1011喷射灭火剂，从而进行灭火。举例而言，控制组件105可为控制器、单片机或中央处理器等。

在一实施方式中，在任一电源组件101对应的喷嘴1041启动后，若环境检测组件102再次检测到与电源组件101对应的箱体内的环境参数达到阈值，控制组件驱动与之相邻的电源组件101对应的喷嘴1041向环境参数达到阈值的箱体内喷射灭火剂。举例而言，如图4所示，当第一个电源组件101发生火灾时，可通过控制组件105控制与第一个电源组件101对应的喷嘴1041开始喷射灭火剂，设计灭火时间可为10s，灭火抑制周期可为20min，在与第一个电源组件101对应的喷嘴1041启动后，如果环境检测组件102再次探测到温度异常，可驱动与之相邻的电源组件101对应喷嘴1041向第一个电源组件101内喷射灭火剂，以防止因灭火剂流失导致二次火灾的情况发生。

本公开实施方式的灭火装置还可包括报警组件106，如图3所示，该报警组件106可与控制组件105电连接，可用于接收控制组件105发出的控制指令，并可根据控制指令发出报警信号，报警信号可用于提醒用户电源组件101内发生火灾，提醒用户及时撤离，避免人员伤亡。

报警信号可以包括光信号和语音信号中至少一种，当然，还可以是其他类型的报警，在此不做特殊限定，只要可提醒用户及时处理或撤离即可。举例而言，报警信号可以是预设的设备报警铃声，用户听到该铃声即可获知电源组件101内发生火灾，需及时撤离；报警信号也可以是预设颜色的警示灯，举例而言，其可以是红色、黄色或橙色的警示灯，当然，也可以是其他颜色的警示灯，在此不做特殊限定；报警信号还可以是预设图像信息；此外，报警信号还可以是语音信息，以提醒周围人员远离该电源组件101，防止周边人员伤亡。

本公开实施方式的灭火装置还可以包括显示组件，可用于显示报警信号，以便于提醒用户电源组件101内发生火灾。在一实施方式中，报警信号可以包括预设图像信息，显示组件可以是显示屏幕，其可与控制组件105连接，可接收控制组件105发出的预设图像信息，并可将该预设图像信息显示出来，以提醒用户及时处理可能存在的安全隐患，并可在隐患解除时清除报警信号。

本公开实施方式还提供一种机车，该机车可以包括上述任一实施方式中的电源灭火装置100及微机控制系统200，控制组件100可与微机控制系统200连通，以便通过微机控制系统200进行控制，举例而言，微机控制系统200可为中央处理器或控制器，在此不做特殊限定。电源灭火装置100的结构以及有益效果可参考上述实施方式中的电源灭火装置100，在此不再详述。

本公开的机车可包括动力间、司机室和电气间，其中电源组件101可设于动力间，动力间的内壁可设有防火墙，进一步防止电源组件101发生火灾时火势蔓延至其他区域。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims

1.一种电源灭火装置，其特征在于，包括：

电源组件，包括箱体和位于所述箱体内的电池单元；

故障检测组件，用于检测所述电源组件的故障信息；

灭火组件，用于向所述电池单元喷射灭火剂；

2.根据权利要求1所述的灭火装置，其特征在于，所述灭火组件包括：

控制阀门，用于控制所述喷嘴打开或关闭。

3.根据权利要求2所述的灭火装置，其特征在于，所述灭火组件还包括管道，所述喷嘴的数量为多个，且各所述喷嘴均连接于所述管道；所述电源组件为多个，各所述喷嘴一一对应的朝向各所述电源组件的电池单元；所述控制阀门的数量为多个，且各所述控制阀门一一对应的控制各所述喷嘴打开或关闭；

4.根据权利要求3所述的灭火装置，其特征在于，所述灭火组件还包括：

5.根据权利要求1所述的灭火装置，其特征在于，所述灭火装置还包括：

6.根据权利要求5所述的灭火装置，其特征在于，所述报警信号包括光信号和语音信号中至少一种。

7.根据权利要求3所述的灭火装置，其特征在于，所述箱体表面设有防火层，通过所述防火层将相邻的所述电源组件隔开。

8.根据权利要求3所述的灭火装置，其特征在于，在任一所述电源组件对应的喷嘴启动后，若环境检测组件再次检测到与所述电源组件对应的箱体内的环境参数达到所述阈值，所述控制组件驱动与之相邻的电源组件对应的喷嘴向所述环境参数达到所述阈值的箱体内喷射灭火剂。

9.根据权利要求1所述的灭火装置，其特征在于，所述环境参数包括温度参数、烟雾浓度及有害气体浓度，所述环境检测组件包括温度传感器、烟雾传感器及气体传感器，所述温度传感器用于检测所述箱体内的温度参数，并将检测到的温度参数传输至控制组件；所述烟雾传感器用于检测所述箱体内的烟雾浓度，并将检测到的浓度值传输至控制组件；所述气体传感器用于检测所述箱体内的有害气体的浓度，并将检测到的浓度值传输至所述控制组件；

10.一种机车，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的电源灭火装置及微机控制系统，所述控制组件与所述微机控制系统连通。