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杨凯
刘皓
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Abstract

一种适用于封闭电池模块的灭火装置及方法，包括设置在封闭电池模块内的灭火剂管路和泄压管路，灭火剂管路与封闭电池模块连接处设置有单向阀，封闭电池模块内的泄压管路上设置有泄压装置，封闭电池模块外的泄压管路上设置有传感器，当发生火灾时，根据传感器信号通过灭火剂管路将灭火剂或复燃抑制剂喷射进封闭电池模块内，扑灭电池模块内火灾。根据传感器检测到的泄压管路中的高压气体或特殊气体信号控制灭火剂剂瓶将灭火剂或复燃抑制剂通过灭火剂管路喷射进封闭电池模块内，扑灭电池模块内火灾，有效避免了因灭火剂或复燃抑制剂进入封闭电池模块内引起的压力失衡，也有效避免了电池模块内部的压力积聚，避免电池模块爆炸事故发生。

Description

一种适用于封闭电池模块的灭火装置及方法
技术领域
本发明属于电池安全技术领域，具体涉及一种适用于封闭电池模块的灭火装置及方法。
背景技术
随着储能行业和电动汽车行业的快速发展，锂离子电池产品的产量需要随之增长。根据预测，与2019年相比，全球2030年锂离子电池生产能力将会增长四倍，将达到1.3TWh。但锂离子电池不是本征安全体系，随着锂离子电池的大量使用，如果使用过程中缺乏有效的安全防护措施，发生安全性事故将是偶然中的必然。
近年来，国内外电动汽车自燃事故呈高发态势，锂离子电池储能系统也发生了多起安全事故，由此对锂离子电池安全防护领域的研究逐渐成为行业内关注的焦点。
通过对现有事故的分析，虽然无法彻底避免电池安全事故的发生，但可以通过以下几方面的努力，提升电池储能系统的安全性：(1)通过减少电池内部缺陷，消除故障根源；(2)防止可燃气体积聚，阻止电池发生爆炸；(3)采用高效隔离冷却系统，阻止电池热失控蔓延。
由于半开放式锂离子电池模块热管理困难，容易导致电池模块内部温度分布不均，电池不一致性加剧，影响电池模块使用寿命。因此越来越多的锂离子电池模块选择封闭式结构设计，采用液冷或相变材料等方式进行模块热管理。
封闭锂离子电池模块设计虽然有效解决了电池热管理问题，提高了电池使用寿命，但当模块内某一电池发生热失控形成火灾时，该结构也导致了灭火剂难以进入电池模块内部，无法实现对电池的快速彻底灭火。
发明内容
为克服现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种适用于封闭电池模块的灭火装置及方法，提高灭火效率，保证电池模块安全稳定运行。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种适用于封闭电池模块的灭火装置，包括设置在封闭电池模块内的灭火剂管路和泄压管路，灭火剂管路与泄压管路均穿出封闭电池模块，灭火剂管路与封闭电池模块连接处设置有单向阀，封闭电池模块内的泄压管路上设置有泄压装置，封闭电池模块外的泄压管路上设置有传感器。
本发明进一步的改进在于，封闭电池模块外的灭火剂管路连接有灭火剂瓶。
本发明进一步的改进在于，传感器连接有灭火装置控制系统，灭火装置控制系统与灭火剂瓶相连。
本发明进一步的改进在于，泄压装置为泄压阀或泄压膜片。
本发明进一步的改进在于，封闭电池模块外的泄压管路上设置有过滤网。
本发明进一步的改进在于，封闭电池模块外的泄压管路连接有排烟管道。
本发明进一步的改进在于，传感器为压力传感器、特殊气体传感器或压力开关。
本发明进一步的改进在于，泄压管路为多层结构。
本发明进一步的改进在于，封闭电池模块内设置预留空间，灭火剂管路和泄压管路设置在预留空间内，预留空间的长度为10～100mm。
一种适用于封闭电池模块的灭火方法，当封闭电池模块内的任一电池发生热失控时，电池安全阀破喷射出高温高压气体，电池模块内部压力升高至泄压管路中泄压装置的爆破值时，泄压装置动作，封闭电池模块内气体通过泄压装置进入封闭电池模块外的泄压管路，根据传感器检测到的泄压管路中的高压气体或特殊气体信号，通过灭火剂管路将灭火剂或复燃抑制剂喷射进封闭电池模块内，扑灭电池模块内火灾。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明通过在封闭电池模块内部预留空间，在不破坏电池散热结构的情况下，设置泄压管路和灭火剂管路，解决了封闭电池模块灭火剂难以进入的难题；通过同时设置泄压管路和灭火剂管路，当封闭电池模块内的任一电池发生热失控时，电池安全阀破喷射出高温高压气体，电池模块内部压力升高至泄压管路中泄压装置的爆破值时，泄压装置动作，封闭电池模块内气体通过泄压装置进入封闭电池模块外的泄压管路，根据传感器检测到的泄压管路中的高压气体或特殊气体信号控制通过灭火剂管路将灭火剂或复燃抑制剂喷射进封闭电池模块内，扑灭电池模块内火灾，有效避免了因灭火剂或复燃抑制剂进入封闭电池模块内引起的压力失衡，也有效避免了电池模块内部的压力积聚，避免电池模块爆炸事故发生。本发明的灭火装置，减少了在电池模块中配置火灾探测器，对电池模块结构影响小。
本发明根据封闭锂离子电池模块的结构特点，设计封闭锂离子电池模块专用灭火方法，提高灭火效率，保证电池模块安全稳定运行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中，1为单向阀，2为灭火剂管路，3为泄压膜片，4为传感器，5为电池模块，6为泄压管路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述。
参见图1，为了满足现有技术需要，本发明提供的适用于封闭锂离子电池模块的灭火装置的基本方案为：在封闭锂离子电池模块的背面预留长度10～100mm的空间，宽度与高度与电池模块一致，在该空间内设置灭火剂管路2一条，泄压管路6一条。灭火剂管路2与泄压管路6均穿出封闭电池模块5，其中灭火剂管路2与封闭电池模块5连接处设置单向阀1一个，保证灭火剂进入封闭电池模块5，而封闭电池模块5内的高压烟气无法进入灭火剂管路2；封闭电池模块5外的灭火剂管路2和灭火剂瓶相连。泄压管路6由多层结构组成，封闭电池模块5内的泄压管路6上设置有泄压阀(或泄压膜片3)，当电池模块内压力大于泄压阀(或泄压膜片3)设定值时，可自行破裂，防止在电池模块内发生爆炸。封闭电池模块5内的泄压管路6上设置有过滤网和传感器4。传感器可选择压力传感器、特殊气体传感器或压力开关中的一种。传感器4与灭火装置控制系统连接。外部管路另一端连接到排烟管道中。
本发明提供的一种适用于封闭锂离子电池模块的灭火装置，通过泄压管路6实现封闭电池模块内安全压力的维持，并保证灭火剂的顺利进入；通过灭火剂管路2，实现灭火剂快速注入封闭电池模块5内，扑灭封闭电池模块5内火灾。具体的结构说明如下：
(1)电池模块内部空间分为前端电池区域和后端管路/灭火剂预留空间，该预留空间长度约5～20mm，用于放置泄压管路6和灭火剂管路2在封闭电池模块5内的部分，以及当灭火剂或复燃抑制剂释放时，保证足量的灭火剂或复燃抑制剂长期存在于封闭电池模块5内，彻底扑灭电池火灾。
(2)封闭电池模块5后端设置一条灭火剂管路2和一条泄压管路6。
(3)灭火剂管路2分为两部分，分别为电池模块内管路和外接管路，其中电池模块内管路中设置一个单向阀，保证灭火剂可喷入电池模块内，而电池模块内的高压气体无法进入灭火剂管路；外接管路两端分别与模块内管路和灭火剂瓶连接。
(4)泄压管路也分为两部分，分别为电池模块内管路和外接管路，其中电池模块内管路上设置泄压阀或泄压膜片，当电池模块内压力大于设定值时，可自行破裂，防止在电池模块内发生爆炸。外部管路一端与模块内管路连接，并设置过滤网和传感器，传感器可选择压力传感器、特殊气体传感器或压力开关中的一种，传感器与灭火装置控制系统连接。外部管路另一端连接到排烟管道中。
本发明涉及到的灭火方法的工作流程如下：
当封闭电池模块内的任一电池发生热失控时，电池安全阀破喷射出高温高压气体，导致电池模块内部压力升高，达到泄压管路中泄压阀的爆破值，泄压阀动作，封闭电池模块内气体通过泄压阀或泄压膜片进入泄压管路的外部管路，外部管路中的传感器检测到高压气体或特殊气体(CO、H2等)，传感器发出报警信号，并将该信号上报至灭火装置控制系统，灭火装置控制系统控制灭火剂瓶动作，灭火剂瓶通过灭火剂管路将灭火剂或复燃抑制剂喷射进电池模块内，扑灭电池模块内火灾。
本发明的优点主要体现在以下几个方面：
(1)在电池模块内部预留空间，在不破坏电池散热结构的情况下，置入泄压管路和灭火剂管路，解决了封闭电池模块灭火剂难以进入的难题；
(2)应用该灭火方式，减少了在电池模块中配置火灾探测器，对电池模块结构影响小。
(3)通过同时配置泄压管路和灭火剂管路，有效避免了因灭火剂进入电池模块内引起的压力失衡，也有效避免了电池模块内部的压力积聚，避免电池模块爆炸事故发生。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于封闭电池模块的灭火装置，其特征在于，设置在封闭电池模块内的灭火剂管路(2)和泄压管路(6)，灭火剂管路(2)与泄压管路(6)均穿出封闭电池模块(5)，灭火剂管路(2)与封闭电池模块(5)连接处设置有单向阀(1)，封闭电池模块(5)内的泄压管路(6)上设置有泄压装置，封闭电池模块(5)外的泄压管路(6)上设置有传感器(4)。
2.根据权利要求1所述的一种适用于封闭电池模块的灭火装置，其特征在于，封闭电池模块(5)外的灭火剂管路(2)连接有灭火剂瓶。
3.根据权利要求2所述的一种适用于封闭电池模块的灭火装置，其特征在于，传感器(4)连接有灭火装置控制系统，灭火装置控制系统与灭火剂瓶相连。
4.根据权利要求1所述的一种适用于封闭电池模块的灭火装置，其特征在于，泄压装置为泄压阀或泄压膜片(3)。
5.根据权利要求1所述的一种适用于封闭电池模块的灭火装置，其特征在于，封闭电池模块(5)外的泄压管路(6)上设置有过滤网。
6.根据权利要求1所述的一种适用于封闭电池模块的灭火装置，其特征在于，封闭电池模块(5)外的泄压管路(6)连接有排烟管道。
7.根据权利要求1所述的一种适用于封闭电池模块的灭火装置，其特征在于，传感器为压力传感器、特殊气体传感器或压力开关。
8.根据权利要求1所述的一种适用于封闭电池模块的灭火装置，其特征在于，泄压管路(6)为多层结构。
9.根据权利要求1所述的一种适用于封闭电池模块的灭火装置，其特征在于，封闭电池模块内设置预留空间，灭火剂管路(2)和泄压管路(6)设置在预留空间内，预留空间的长度为10～100mm。
10.一种适用于封闭电池模块的灭火方法，其特征在于，当封闭电池模块内的任一电池发生热失控时，电池安全阀破喷射出高温高压气体，电池模块内部压力升高至泄压管路中泄压装置的爆破值时，泄压装置动作，封闭电池模块内气体通过泄压装置进入封闭电池模块外的泄压管路，根据传感器检测到的泄压管路中的高压气体或特殊气体信号，通过灭火剂管路将灭火剂或复燃抑制剂喷射进封闭电池模块内，扑灭电池模块内火灾。
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