CN112891789A - 一种电池包的灭火系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池包的灭火系统，包括探测控制装置、火灾抑制装置和消防水灭火装置，所述探测控制装置设在电池包内部或外部，所述火灾抑制装置和消防水灭火装置设在电池包外部，所述探测控制装置与火灾抑制装置连接，消防水灭火装置与火灾抑制装置连接。有益效果：保证既能抑制初期火灾，又能解决后期复燃，灭火效果好，对准电池包内部核心位置直接灭火，排气过滤设备为初期灭火后争取到宝贵的时间。

Description

一种电池包的灭火系统
技术领域
本发明涉及电池包灭火技术领域，具体涉及一种电池包的灭火系统。
背景技术
2020年5月12日，工业和信息化部组织制定的GB 18384-2020《电动汽车安全要求》、GB 38032-2020《电动客车安全要求》和GB 30381-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》三项强制性国家标准(以下简称“三项强标”)由国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会批准发布，将于2021年1月1日起开始实施。
三项强标规定电池单体发生热失控后，电池系统在5分钟内提供报警信号，为乘员预留安全逃生时间的要求成为了强制性标准，对新能源车的安全性提出了更高的要求。其中，GB 7258-2017《机动车运行安全技术条件》12.10.3车长大于等于6m的纯电动客车、插电式混合动力客车，应能监测动力电池工作状态并在发现异常情形时报警，且报警后5min内电池箱外部不能起火爆炸。JT/T1240-2019《城市公共汽电车车辆专用安全实施技术要求》11.3当发生热失控时，电池箱灭火装置应确保热事故信号发生后5min内没有发生电池箱外部起火或爆炸。《电动客车动力锂离子电池箱火灾防控装置通用技术要求》(CCCF/XFJJ-01)提出电动客车动力锂离子电池箱火灾防控装置中含有危险源探测产品，数据信息汇集、传输、联动、反馈装置，声光报警、火灾抑制剂及储存、释放装置等。抑制电池热失控满足三项强标的要求，成为新能源车安全领域亟需解决的难题。
现有的热失控处理技术方案要么由单一的复合型探测控制器提供报警信号，要么由复合型探测控制器和火灾抑制装置组成等。上述的几种处理技术方案中，单一的复合型探测控制器方案只能提示预警信号，无法抑制热失控。复合型探测控制器和火灾抑制装置组成方案，可以达到抑制初期火灾，无法解决后期出现复燃的情况，且三元电池等热失控剧烈导致压力过大甚至使动力电池包箱体发生爆裂，可能会瞬间引起火灾发生。
复合型探测控制器+火灾抑制装置的方案目前市场应用最多，可以抑制初期反应缓慢的热失控情况，无法抑制后期复燃、燃烧反应剧烈的热失控情况。
故如何解决热失控后期复燃及热失控剧烈是当前技术人员亟需研究的问题，以保证既能抑制初期火灾，又能解决后期复燃，从而减少财产损失及避免人员伤亡。
发明内容
本发明的目的克服现有技术的不足，提供一种电池包的灭火系统，火灾抑制装置可以保证对初期火灾的灭火和抑制，通过增加消防水灭火装置和/或消防水灭火机构，可以在电池包复燃的情况下，快速接入消防水，直接输送到电池包内部实现灭火。当然电池包从初期火灾灭火后到接入消防水是需要一定时间间隔的，为了解决电池包复燃后，电池包内部的热失控，爆炸的发生，本发明提供了排气过滤设备，通过排气过滤设备可以将电池包内部热失控发生时所产生的大量烟气以及爆炸物顺利排出电池包，实现泄压，保护电池包的同时，为消防水的接入争取时间。
本发明的目的是通过以下技术措施达到的：一种电池包的灭火系统，包括探测控制装置、火灾抑制装置和消防水灭火装置，所述探测控制装置与火灾抑制装置连接，消防水灭火装置与火灾抑制装置连接。
进一步地，所述探测控制装置为复合型探测控制装置，所述探测控制装置包括探测器件，所述探测器件包括温度传感器、烟雾传感器、CO传感器、光电传感器、氢气传感器、VOC传感器和压力微触开关中的一种或几种，所述探测控制装置将探测器件探测到的参数信号经过复合判断输送至火灾抑制装置。
进一步地，所述火灾抑制装置为排气过滤设备。
进一步地，所述火灾抑制装置的介质选用热气溶胶或干粉或七氟丙烷或六氟丙烷或全氟己酮，所述火灾抑制装置的介质喷射选用一次性喷射或多次喷射。
进一步地，多次喷射的所述火灾抑制装置为泵式灭火器。
进一步地，所述消防水灭火装置包括壳体、锁扣机构、控制开关组件和接口机构，所述锁扣机构、控制开关组件和接口机构设于壳体内，所述壳体包括主壳和门，所述门与主壳铰接，控制开关组件控制锁扣机构打开和锁死门。
进一步地，所述锁扣机构为电子锁。
进一步地，所述控制开关组件包括电控模块、连动组件和锁扣开关，所述电控模块通过电控的方式打开锁扣开关，所述连动组件通过机械传动的方式打开锁扣开关。
进一步地，所述接口机构包括消防口和转接头，所述消防口和转接头通过螺栓固定在壳体内，转接头与壳体侧壁密封连接。
进一步地，所述电池包的灭火系统还包括排气过滤设备，所述排气过滤设备与电池包连接，排气过滤设备在电池包内部发生燃烧时，排出烟气。
进一步地，所述排气过滤设备包括防爆阀和过滤装置，所述防爆阀的一端与电池包连接，防爆阀的另一端与过滤装置连接，所述过滤装置包括输入口、输出口、壳体和过滤机构，所述输入口和输出口分设于壳体的两端，过滤机构设在壳体内，在所述过滤机构上开设有多个过滤孔。
进一步地，所述过滤孔的最小直径小于0.428mm。
进一步地，所述过滤机构包括第一过滤组件和第二过滤组件，第一过滤组件和第二过滤组件分设在过滤机构输送方向的两侧，第一过滤组件包括间隔设置的至少2个第一过滤板，第二过滤组件包括间隔设置的至少2个第二过滤板，在过滤机构输送方向上，至少2个第一过滤板按过滤孔孔径从大到小排布，至少2个第二过滤板按过滤孔孔径从大到小排布。
进一步地，单个所述第一过滤板上孔径的透气面积、相邻第二过滤板上孔径的透气面积和单个所述缝隙的有效透气面积之和组成过滤机构的单层透气面积，所述单层透气面积大于输入口的横截面积。
进一步地，所述第一过滤板与壳体长度方向的侧壁设有夹角，所述夹角的角度为大于0°小于180°，所述第一过滤板的透气面积大于输入口的横截面积，第二过滤板与壳体长度方向的侧壁设有夹角，所述夹角的角度为大于0°小于180°，所述第二过滤板的透气面积大于输入口的横截面积。
进一步地，所述输出口上设有消防水灭火机构。所述消防水灭火机构的具体组成同消防水灭火装置。
进一步地，所述防爆阀包括框体、密封垫圈和防水透气膜，所述密封垫圈和防水透气膜分设于框体上，密封垫圈用于防爆阀与电池包之间的密封连接，防水透气膜用于电池包热失控时的泄压。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：火灾抑制装置可以保证对初期火灾的灭火和抑制，通过增加消防水灭火装置和/或消防水灭火机构，可以在电池包复燃的情况下，快速接入消防水，直接输送到电池包内部实现灭火。当然电池包从初期火灾灭火后到接入消防水是需要一定时间间隔的，为了解决电池包复燃后，电池包内部的热失控，爆炸的发生，本发明提供了排气过滤设备，通过排气过滤设备可以将电池包内部热失控发生时所产生的大量烟气以及爆炸物顺利排出电池包，实现泄压，保护电池包的同时，为消防水的接入争取时间。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是电池包的灭火系统的结构示意图。
图2是灭火系统中火灾抑制装置的局部结构示意图。
图3是灭火系统中排气过滤设备的局部结构示意图。
图4是消防水灭火装置的内部结构示意图。
图5是消防水灭火装置中第二腔室的内部结构示意图。
图6是防爆阀的结构示意图。
图7是过滤装置多个实施例(8A-8C)的结构示意图。
图8是缝隙有效透气面积的示意图。
图9是以153Ah三元电池为例的燃烧温度检测图。
图10泵式灭火器的结构示意图。
其中，1.电池包，2.探测控制装置，3.火灾抑制装置，4.消防水灭火装置，5.排气过滤设备，6.连接线束，7.三通阀，8.灭火剂罐体，9.灭火管线，10.喷口，11.消防水灭火机构，12.过滤装置，13.防爆阀，14.排气管，15.输出口，16.输入口，17.过滤机构，18.壳体，19.过滤孔，20.第一过滤组件，21.第二过滤组件，22.第一过滤板，23.第二过滤板，24.框体，25.密封垫圈，26.防水透气膜，27.螺栓孔，28.门，29.第一密封圈，30.主壳，31.消防口，32.第二密封圈，33.转接头，34.第一固定螺母，35.第三密封圈，36.航插接头，37.电子锁，38.第二固定件，39.电控模块，40.第一固定件，41.锁扣开关，42.锁扣顶杆，43.第二固定螺母，44.顶杆，45.第三固定螺母，46.蜂鸣器，47.弹簧，48.亚克力面板，49.开关顶杆，50.第一腔室，51.第二腔室，52.外壳体，53.控制开关组件，54.接口机构，55.连动组件，56.外框体，57.进液通道，58.出液通道，59.泵组，60.药剂箱，61.药剂输入管路，62.药剂输出管路，63.药剂出口，64.控制器，65.液位传感器，66.外部监测端口，67.预警端口，68.备用电源，69.定孔，70.固定挡块，71.把手，72.固定座。
具体实施方式
如图1至10所示，一种电池包的灭火系统，包括探测控制装置2、火灾抑制装置3和消防水灭火装置4，所述探测控制装置2设在电池包1内部或外部，所述探测控制装置2通过连接线束6与火灾抑制装置3连接，所述火灾抑制装置3设在电池包1内部或外部，所述消防水灭火装置4设在电池包1外部，所述火灾抑制装置3包括灭火管线9、喷口10和灭火剂罐体8，所述灭火剂罐体8通过灭火管线9与所述喷口10的一端连接，所述喷口10的另一端与伸入电池包1的内部，探测控制装置2与火灾抑制装置3连接，消防水灭火装置4与火灾抑制装置3连接，具体的，消防水灭火装置4通过三通阀7接入灭火管线9。所述探测控制装置2为复合型探测控制装置2，所述探测控制装置2包括探测器件，所述探测器件包括温度传感器、烟雾传感器、CO传感器、光电传感器、氢气传感器、VOC传感器和压力微触开关中的一种或几种，所述探测控制装置将探测器件探测到的参数信号经过复合判断输送至火灾抑制装置，从而启动灭火剂。所述探测控制装置2对电池包1内部早期火灾感知、智能判断，所述探测控制装置2将探测到的参数信号输送至火灾抑制装置3。火灾抑制装置3接收到来自探测控制装置2的启动信号后，灭火剂罐体8内的火灾抑制介质通过灭火管线9、喷口10输送至电池包1内部，达到抑制初期火灾，具备电池包1热失控早期预警、自动灭火功能，也可以通过手动启动开关实现对火灾抑制装置3手动控制。若后期复燃或热失控剧烈，通过消防水灭火装置4或消防水灭火机构11外接消防水带，通水之后也能顺利的将水输入到电池包1中，以保证完全抑制火灾的发生。消防水灭火机构11连接的排气过滤设备5能顺利排出电池包1内的烟气，完成泄压，以达到延缓热失控。进一步地，所述探测控制装置2为一个或多个，1个探测控制装置2对应检测1个或多个电池单体。
所述火灾抑制装置3为排气过滤设备5。本发明中的排气过滤设备5可以作为火灾抑制装置3的其中一种形式，也可以是电池包的灭火系统中的一个单独的设备，即作为火灾抑制装置3并列的另一个设备存在。具体的，针对不同的电池的灭火选择不同的灭火方案。以磷酸铁锂电池为例，可以选择探测控制装置2、火灾抑制装置3(此时的火灾抑制装置3可以选择权利要求中列举介质中的任意一种，如全氟己酮)和消防水灭火装置4的组合来灭火，当然在上述组合的基础上，也可以再加上排气过滤设备5来灭火；以三元电池为例，可以选择探测控制装置1、火灾抑制装置3(此时的火灾抑制装置3选择排气过滤设备5)和消防水灭火装置4的组合来灭火。
所述火灾抑制装置3的介质选用热气溶胶或干粉或七氟丙烷或六氟丙烷或全氟己酮，所述火灾抑制装置3的介质喷射选用一次性喷射或多次喷射。一次性喷射的火灾抑制装置3在本行业中较多常见，如燃爆式(热气溶胶)、气动活塞式(非储压)、机械活塞式(非储压)、储压式(干粉灭火器)等；多次喷射的火灾抑制装置3如泵式灭火器等。
所述泵式灭火器包括外框体56，所述外框体56形成有进液通道2和出液通道3，外框体56内部设有泵组59，所述泵组59配置有充填灭火剂的药剂箱60，泵组59连接有药剂输入管路61和药剂输出管路62，所述药剂输入管路61经所述进液通道2连接所述药剂箱60，所述药剂输出管路62连接所述出液通道3，药剂输出管路62的末端形成药剂出口63。外框体56内部还设有控制器64，所述药剂箱60内部设有液位传感器65，所述液位传感器65与所述控制器64之间采用电气线路连接，液位传感器65用于监测药剂箱60内部的灭火剂液位；所述泵组59与所述控制器64之间采用电气线路连接，泵组59用于将药剂箱60内部的灭火剂通过药剂出口63泵出。
具体的，泵组59和控制器64本身属于现有技术，可以根据需求选择合适的型号，比如控制器64采用智能水泵控制器64GYK-1LP230X，单路排污、稳压控制。
外框体56连接有外部监测端口66，所述外部监测端口66与所述控制器64之间通电气线路连接，外部监测端口66用于所述控制器64接收电池热失控危险预警信号。外框体56连接有预警端口67，所述预警端口67与所述控制器64之间通电气线路连接，预警端口67用于所述控制器64输出电池热失控报警信息。
具体的，控制器64通过外部监测端口66接收电池包热失控危险预警信号，基于现有的集成于控制器64的算法识别、分析、判断预警数据等级并与热失控模型及预设危险等级比对，达到启动降温或灭火等级，算法即发出启动指令泵组59接电开始工作，泵组59从药剂箱60的出口吸入灭火药剂，经泵组59从药剂出口63输出药剂流实现药剂喷放。
控制器64通过预警端口67将日常监测数据、设备异常数据、目标危险数据远程传输至后台形成远程监控，解决了实际应用过程中故障信息及危险信息无人处理的问题。
泵式灭火器的一个实施例中，还包括备用电源68，所述备用电源68与所述控制器64之间通电气线路连接，备用电源68用于泵组59启动或外部电断电时对泵式灭火器进行供电。备用电源68仅在泵组59电机启动时或外部电源断电时临时供电，无危险即正常状态时由外部电源为控制器64供电。
泵式灭火器的一个实施例中，还包括继电器，所述继电器连接于所述泵组59与所述控制器64之间。通过继电器的通断控制泵组59工作。
泵式灭火器的一个实施例中，所述药剂箱60的侧部设有固定挡块70，所述药剂箱60限位于所述固定挡块70之间；药剂箱60的顶部连接有把手71。固定挡块70起到药剂箱60的限位固定作用，避免因震动移位造成管路损坏，保证泵式灭火器的稳定性。把手71的设计方便拆卸药剂箱60进行药剂补充。
具体的，所述外框体56的侧部连接有固定座72，所述固定座72上设有固定孔69。固定座72采用螺钉利用固定孔69对外框体56进行固定，保证外框体56内部构件的稳定性，避免外框体56移位。药剂箱60和外框体56均单独进行固定，保证二者之间距离的稳定，避免引震动导致的管路破坏。
本发明泵组59配置有充填灭火剂的药剂箱60，泵组59连接有药剂输入管路61和药剂输出管路62，药剂输入管路61经进液通道2连接药剂箱60，药剂输出管路62连接出液通道3，药剂输出管路62的末端形成药剂出口63。外框体56内部还设有控制器64，药剂箱60内部设有液位传感器65，液位传感器65与控制器64之间采用电气线路连接，液位传感器65用于监测药剂箱60内部的灭火剂液位；泵组59与控制器64之间采用电气线路连接，泵组59用于将药剂箱60内部的灭火剂通过药剂出口63泵出。通过继电器的通断控制泵组59的工作。控制器64通过外部监测端口66接收电池包热失控危险预警信号，基于现有的集成于控制器64的算法识别、分析、判断预警数据等级并与热失控模型及预设危险等级比对，达到启动降温或灭火等级，算法即发出启动指令泵组59接电开始工作，泵组59从药剂箱60的出口吸入灭火药剂，经泵组59从药剂出口63输出药剂流实现药剂喷放。控制器64通过预警端口67将日常监测数据、设备异常数据、目标危险数据远程传输至后台形成远程监控，解决了实际应用过程中故障信息及危险信息无人处理的问题。备用电源68仅在泵组59电机启动时或外部电源断电时临时供电，无危险即正常状态时由外部电源为控制器64供电。本发明以可靠性高的泵式方案解决原动力供给及压缩喷放的问题，从根本上实现了技术的可靠性及多次喷放的目的。第一、通过泵组59连续抽液提供压力解决了现有预储压产品喷放一次即结束的局限性；第二，同时解决预储压产品因压力存储而面临的年检审核的行业规定；第三，泵组59与药剂箱60分布式布局方式更加灵活，分布式布局方式可以适配更多的车型，安装位置兼容性强。本发明解决了传统方案单次喷放的弊端，有效抑制电池包温度变化及对周围电池包的影响，减少电池包热失控发生后热量传导风险。
所述消防水灭火装置4与电池包1的灭火管线9连通，所述消防水灭火装置4包括外壳体52、锁扣机构、控制开关组件53和接口机构54，所述锁扣机构、控制开关组件53和接口机构54设于外壳体52内，所述外壳体52包括主壳30和门28，所述门28与主壳30铰接，控制开关组件53控制锁扣机构打开和锁死门28。所述锁扣机构为电子锁37。所述消防水灭火装置4与电池包1的灭火管线9连通，将消防水直接输送至电池包1部位进行灭火，实现电动车核心部位的直接灭火。当消防水灭火装置4接收到着火信号时，控制开关组件53控制电子锁37解锁，打开电子锁37，进而打开门28，门28开启后，将外置消防管路与接口机构54连通，通过该消防水灭火装置4能够直接将消防水输送到电动车的核心部位(电池包1)，达到快速灭火的效果。
所述主壳30分为两个腔室，包括第一腔室50和第二腔室51，接口机构54设在第一腔室50中，门28用于盖合第一腔室50，接口机构54在背离门28的一端延伸出第一腔室50与电池包1的灭火管线9接通，电子锁37和控制开关组件53设在第二腔室51中。所述接口机构54与消防水相关，所述电子锁37和控制开关组件53更多的是与电相关，将接口机构54单独隔离的设置，能保障消防水灭火装置4整体的安全性，也能保护电子锁37和控制开关组件53的安全。门28与第一腔室50通过第一密封圈29密封连接。
所述第二腔室51中还设有蜂鸣器46，蜂鸣器46的一端延伸出第二腔室51的侧壁，所述蜂鸣器46与控制开关组件53连接。当消防水灭火装置4接收到着火信号时，电控模块39启动蜂鸣器46和灯光显示，蜂鸣器46发出警报声，爆出红光，以提示人员灭火，还有就是给救援人员声和光的指引，以便快速找到水接口的位置。
所述锁扣机构为电子锁37，所述电子锁37通过第一固定件40固定连接在第二腔室51中。电子锁37与第一固定件40的一端固定，第一固定件40的另一端与第二腔室51固定。通常情况下，所述电子锁37是锁死门28的。
所述控制开关组件53手动或电控打开电子锁37以实现门28的打开。具体的，所述控制开关组件53包括电控模块39、连动组件55和锁扣开关41，所述电控模块39通过电控的方式打开锁扣开关41，所述连动组件55通过机械传动的方式打开锁扣开关41。机械传动的方式：所述连动组件55包括开关顶杆49、顶杆44和锁扣顶杆42，所述开关顶杆49、顶杆44和锁扣顶杆42依次连接，所述锁扣顶杆42的另一端与锁扣开关41连接，在开关顶杆49上套设有弹簧47，在外壳体52上设有面板，所述面板的安装位置与开关顶杆49相对应。所述面板为亚克力面板48。所述亚克力面板48镶嵌在第二腔室51的侧壁上。电控模块39固定在第二固定件38上，第二固定件38与第二腔室51固定。开关顶杆49和顶杆44通过第三固定螺母45固定在一起，锁扣顶杆42和顶杆44通过第二固定螺母43固定在一起，第二腔室51的侧壁上连接有航插接头36，航插接头36与电控模块39电连接。
所述接口机构54包括消防口31和转接头33，所述消防口31和转接头33通过螺栓固定在外壳体52内，转接头33与外壳体52侧壁密封连接。转接头33与外壳体52通过第二密封圈32和第三密封圈35实现密封连接。转接头33通过第一固定螺母34固定在外壳体52上。转接头33与灭火管线9连接。
排气过滤设备5，包括防爆阀13和过滤装置12，所述防爆阀13的一端与电池包1连接，防爆阀13的另一端与过滤装置12连接，所述过滤装置12包括输入口16、输出口15、壳体18和过滤机构17，所述输入口16和输出口15分设于壳体18的两端，过滤机构17设在壳体18内，在所述过滤机构17上开设有多个过滤孔19，所述过滤孔19的最小直径小于0.428mm。所述电池包1的排气过滤设备5还包括排气管14和消防水灭火机构11，所述排气管14用于防爆阀13与过滤装置12之间的连接，所述消防水灭火机构11与过滤装置12的输出口15连接。所述消防水灭火机构11采用标准消防水灭火机构11，当发生热失控时，过滤装置12为乘客争取到了足够的时间，等消防车来了，以便消防员可将消防水直接快速接到消防水灭火机构11处。过滤机构17上的过滤孔19可以很好的保证较大爆破压力的释放，尤其是大容量电池和电池模组瞬间产生的大量烟气的释放，避免过滤装置12甚至电池包1结构的破坏。过滤孔19的形状可以是长条状，圆孔，方孔等，单个第一过滤板22或单个第二过滤板23上的多个过滤孔孔径可以一致，也可以不一致，只要满足在孔径从前到后是由大到小即可。
所述过滤机构17包括第一过滤组件20和第二过滤组件21，第一过滤组件20和第二过滤组件21分设在过滤机构17输送方向的两侧，第一过滤组件20包括间隔设置的至少2个第一过滤板22，第二过滤组件21包括间隔设置的至少2个第二过滤板23，在过滤机构17输送方向上，至少2个第一过滤板22按过滤孔19孔径从大到小排布，至少2个第二过滤板23按过滤孔19孔径从大到小排布。每个第一过滤板22上都设置有多个过滤孔19，每个第二过滤板23上也设置有多个过滤孔19，单个第一过滤板22或单个第二过滤板23上的多个过滤孔19孔径可以相同，只要满足在过滤机构17输送方向上，平行设置的第二过滤板23从前到后的孔径依次变小，平行设置的第一过滤板22从前到后的孔径也依次变小，实现第二过滤组件21或第一过滤组件20的逐级过滤。靠近过滤装置12输入口16端的过滤机构17采用较大的孔径，可以阻挡大的固体颗粒物，如铜箔、防爆阀13爆破燃烧的塑料件等，越往输送方向末端孔径越小，较小的孔径可以过滤小固体颗粒物，如火星、尘埃等，经过本申请技术的实验发现多元电池热失控喷射出的固体颗粒物95％以上的固体颗粒物粒径≥0.428mm，故为了将过滤装置12的过滤效果发挥到最好，排出的尾气无固体颗粒物，将过滤装置12中，输送方向最末端的孔径设置到小于0.428mm，这样过滤装置12不仅能发挥过滤大固体颗粒物、火星、尘埃等，还可以释放电池包1热失控产生的较大爆破压力，以便保证排出烟气顺畅。
至少2个所述第一过滤板22之间平行设置，至少2个第二过滤板23之间平行设置。第一过滤板22或第二过滤板23的具体数量可以是3个，4个，5个等，不管第一过滤板22或第二过滤板23的具体数量为几个，在过滤机构17输送方向末端的第一过滤板22或第二过滤板23的孔径小于0.428mm。第一过滤板22和相邻第二过滤板23交错设置，即在相邻两个平行的第一过滤板22之间穿插一个第二过滤板23，但第二过滤板23设在第一过滤板22连接壳体18的相对侧，第二过滤板23与第一过滤板22不接触。进一步地，在垂直于过滤机构17的输送方向上，所述第一过滤板22与最接近的第二过滤板23之间设有缝隙，所述缝隙用于电池包1热失控时烟气的通过。
单个所述第一过滤板22上孔径的透气面积S1、相邻第二过滤板23上孔径的透气面积S2和单个所述缝隙的有效透气面积S之和组成过滤机构17的单层透气面积St1，所述单层透气面积St1大于输入口16的横截面积S3。输入口16与排气管14可以是同直径的，输入口16与排气管14也可以是不同直径的。当不同直径时，若排气管14大于输入口16直径，所述单层透气面积St1相应的要大于排气管14的横截面积S4，若排气管14小于输入口16直径，所述单层透气面积St1大于输入口16的横截面积S3即可。计算单层透气面积St1，若假设单个孔径的面积为n1，单个所述第一过滤板22或相邻第二过滤板23设有12个孔，单个所述第一过滤板22上孔径的透气面积S1＝12*n1，相邻第二过滤板23上孔径的透气面积S2＝12*n1。缝隙的有效透气面积S，St1＝12*2*n1+S。在第一过滤板22和第二过滤板23面积一定的情况下，可以根据不同的孔径设置孔数。12个孔只是第一过滤板22或相邻第二过滤板23的一种实施例。
所述缝隙的有效透气面积S大于输入口16的横截面积S3。有效透气面积S是指烟气通过缝隙的最小截面积，第一过滤板22在长度方向的底边ab，所述底边ab在第一过滤板22长度方向延伸至第二过滤板23表面的交线cd，有效透气面积S即由底边ab和交线cd所形成的平面面积，如图4所示。
所述第一过滤板22与壳体18长度方向的侧壁设有夹角β，0°＜β＜180°，单个所述第一过滤板22的透气面积大于输入口16的横截面积，第二过滤板23与壳体18长度方向的侧壁设有夹角β，0°＜β＜180°，单个所述第二过滤板23的透气面积大于输入口16的横截面积。输入口16的横截面积就是烟气的喷出面积，在单个所述第二过滤板23的透气面积或单个所述第一过滤板22的透气面积大于烟气喷出面积的设计下，可以通过单个第一过滤板22或第二过滤板23实现对喷出烟气的一级过滤，当多个第一过滤板22或第二过滤板23时，就可以实现对喷出烟气的多级过滤，从而保障过滤效果。
与所述输入口16相邻的第一过滤板22完全覆盖输入口16的烟气直线通路。以增大第一过滤板22对烟气的有效过滤面积，如不能覆盖，则第一过滤板22对烟气的有效过滤面积就会减少，当烟气直线通路介于第一过滤板22和相邻第二过滤板23之间时，也就是说，经输入口16喷出的烟气一部分通过第一过滤板22过滤，另一部分会第二过滤板23过滤，还有一部分可能直接从缝隙进入后面的过滤机构17，显然这样的方式，就会浪费一部分第一过滤板22和第二过滤板23的过滤面积。
在过滤机构17的输送方向上，前后相邻两个所述第一过滤板22上的过滤孔19孔中心错位设置，前后相邻两个所述第二过滤板23上的过滤孔19孔中心错位设置。孔中心错位设置，避免了烟气从相邻两个第一过滤板22中直接通过，也避免了烟气从相邻两个第二过滤板23中直接通过，保证烟气在第一过滤组件20和第二过滤组件21之间折流，以实现更好的过滤。
以153Ah三元电池为例，通过实验发现，153Ah三元电池热失控时，燃烧剧烈，防爆阀3口的温度最高达到1022.20℃，所以针对大容量电池需要对排放烟气的所述排气管14作材质的选择，以更好地满足排放烟气的要求，同时瞬间产生的大量烟气会附带很高的压力，故排气管14最好是能耐高压的，基于上述大容量电池热失控的特点，将所述排气管14优化选择为不锈钢304材质，耐高温，耐高压，还质地轻。由于不锈钢304材质的优异特性，在满足使用要求的情况下，管壁厚度可做得薄一些，降低排气过滤设备5的整体重量，同时降低成本。
所述排气管14的横截面积S4≤过滤装置12的截面积S5。
如图3所示，所述防爆阀13包括框体24、密封垫圈25和防水透气膜26，所述密封垫圈25设在框体24的四周边沿，在框体24的中部开设有贯穿的通道，用于覆盖通道的所述防水透气膜26安装在框体24上，密封垫圈25用于防爆阀13与电池包1之间的密封连接，防水透气膜26用于电池包1热失控时的泄压。在框体24的四周边沿上设有至少2个螺栓孔27，防爆阀13通过至少2个螺栓孔27与电池包1连接，电池包1的壳体18上开设有通孔，通孔为至少1个，所述通孔与防水透气膜26的面积匹配，防水透气膜26能完全覆盖通孔。本申请中针对大容量电池和电池模组会瞬间产生大量烟气的特点，将现有的防爆阀13做了新的改进，防水透气膜26防水透气，很好的维持了电池包1内外压力平衡，当热失控时，防爆阀13的防水透气膜26被爆破，框体24中部贯穿的通道被打开，被爆炸的颗粒物通过通道顺畅无阻拦的从电池包1排出，充分的泄压，保证烟气的排泄通畅。当为多个通孔时，可以在每个通孔安装一个防爆阀13，通过对应数量的排气管统一接入过滤装置12内。当然也可以1个通孔对应1个过滤装置12。
过滤装置的实施例1，如1A所示，第一过滤板22与第二过滤板23的布置角度为135°,过滤装置12左侧管路为烟气入口的排气管14，入口靠近过滤装置12顶部的1/3处，上层的第一过滤组件20能覆盖烟气入口的直线通路。右侧管路为烟气出口的排气管14，出口靠近过滤装置12底部1/3处，同理下层第二过滤组件21能覆盖烟气出口的直线通路。输入口16处第一过滤板22的过滤孔19采用长条孔，其他的过滤孔19采用圆孔，能有效隔离大块的铜箔、防爆阀13爆裂燃烧后的塑料块、密封垫圈25等。然后大块固体将会滑落到过滤装置12底部的空余位置。后续第一过滤板22和第二过滤板23上加工有孔径逐渐由大到小的过滤孔19，实现逐级过滤。前后过滤板上的过滤孔19位置错开布置，能有效增强过滤效果。第一过滤板22与壳体18长度方向的顶部侧壁夹角β为45度，第二过滤板23与壳体18长度方向的底部侧壁夹角β为45度，第一过滤板22与第二过滤板23交错垂直但不接触，第一过滤板22与第二过滤板23中间留有缝隙，缝隙的有效透气面积不小于排气管14的横截面积S4，保证排气泄压通道的畅通，哪怕第一过滤板22与第二过滤板23被固体颗粒物完全堵塞的情况下也能顺利排烟。
过滤装置的实施例2，如1B所示，第一过滤板22与第二过滤板23的布置角度为45°，离过滤固体颗粒物，烟气顺利排出。过滤孔19采用长条孔和圆孔相结合的方式。
过滤装置的实施例3，如1C所示：第一过滤板22与第二过滤板23上下交错布置，第一过滤板22和第二过滤板23与壳体18长度方向的侧壁夹角为90度，也能有效隔离过滤固体颗粒物，烟气顺利排出。过滤孔19全部采用为圆孔。
泄压排出过程：防爆阀13的防水透气膜26在电池包1热失控产生的大量烟气的作用爆破，烟气从防爆阀13的通道顺着排气管14进入过滤装置12，在过滤装置12壳体18内降压，通过第一过滤组件20和第二过滤组件21的多级过滤，折流过滤，无堵塞的充分过滤之后经消防水灭火机构11最终排出。当消防车接通消防水灭火机构11后，水从消防水灭火机构11进入过滤装置12，在过滤装置12中经过滤孔19和缝隙的流通进入防爆阀13的通道，最终进入电池包1降温灭火。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (17)

1.一种电池包的灭火系统，其特征在于：包括探测控制装置、火灾抑制装置和消防水灭火装置，所述探测控制装置与火灾抑制装置连接，所述消防水灭火装置与火灾抑制装置连接。
2.根据权利要求1所述的电池包的灭火系统，其特征在于：所述探测控制装置为复合型探测控制装置，所述探测控制装置包括探测器件，所述探测器件包括温度传感器、烟雾传感器、CO传感器、光电传感器、氢气传感器、VOC传感器和压力微触开关中的一种或几种，所述探测控制装置将探测器件探测到的参数信号输送至火灾抑制装置。
3.根据权利要求1所述的电池包的灭火系统，其特征在于：所述火灾抑制装置为排气过滤设备。
4.根据权利要求1所述的电池包的灭火系统，其特征在于：所述火灾抑制装置的介质选用热气溶胶或干粉或七氟丙烷或六氟丙烷或全氟己酮，所述火灾抑制装置的介质喷射选用一次性喷射或多次喷射。
5.根据权利要求4所述的电池包的灭火系统，其特征在于：多次喷射的所述火灾抑制装置为泵式灭火器。
6.根据权利要求1所述的电池包的灭火系统，其特征在于：所述消防水灭火装置包括壳体、锁扣机构、控制开关组件和接口机构，所述锁扣机构、控制开关组件和接口机构设于壳体内，所述壳体包括主壳和门，所述门与主壳铰接，控制开关组件控制锁扣机构打开和锁死门。
7.根据权利要求6所述的电池包的灭火系统，其特征在于：所述锁扣机构为电子锁。
8.根据权利要求6所述的电池包的灭火系统，其特征在于：所述控制开关组件包括电控模块、连动组件和锁扣开关，所述电控模块通过电控的方式打开锁扣开关，所述连动组件通过机械传动的方式打开锁扣开关。
9.根据权利要求6所述的电池包的灭火系统，其特征在于：所述接口机构包括消防口和转接头，所述消防口和转接头通过螺栓固定在壳体内，转接头与壳体侧壁密封连接。
10.根据权利要求1所述的电池包的灭火系统，其特征在于：所述电池包的灭火系统还包括排气过滤设备，所述排气过滤设备与电池包连接，排气过滤设备在电池包内部发生燃烧时，排出烟气。
11.根据权利要求10所述的电池包的灭火系统，其特征在于：所述排气过滤设备包括防爆阀和过滤装置，所述防爆阀的一端与电池包连接，防爆阀的另一端与过滤装置连接，所述过滤装置包括输入口、输出口、壳体和过滤机构，所述输入口和输出口分设于壳体的两端，过滤机构设在壳体内，在所述过滤机构上开设有多个过滤孔。
12.根据权利要求11所述的电池包的灭火系统，其特征在于：所述过滤孔的最小直径小于0.428mm。
13.根据权利要求12所述的电池包的灭火系统，其特征在于：所述过滤机构包括第一过滤组件和第二过滤组件，第一过滤组件和第二过滤组件分设在过滤机构输送方向的两侧，第一过滤组件包括间隔设置的至少2个第一过滤板，第二过滤组件包括间隔设置的至少2个第二过滤板，在过滤机构输送方向上，至少2个第一过滤板按过滤孔孔径从大到小排布，至少2个第二过滤板按过滤孔孔径从大到小排布。
14.根据权利要求13所述的电池包的灭火系统，其特征在于：单个所述第一过滤板上孔径的透气面积、相邻第二过滤板上孔径的透气面积和单个所述缝隙的有效透气面积之和组成过滤机构的单层透气面积，所述单层透气面积大于输入口的横截面积。
15.根据权利要求14所述的电池包的灭火系统，其特征在于：所述第一过滤板与壳体长度方向的侧壁设有夹角，所述夹角的角度为大于0°小于180°，所述第一过滤板的透气面积大于输入口的横截面积，第二过滤板与壳体长度方向的侧壁设有夹角，所述夹角的角度为大于0°小于180°，所述第二过滤板的透气面积大于输入口的横截面积。
16.根据权利要求11所述的电池包的灭火系统，其特征在于：所述输出口上设有消防水灭火机构。
17.根据权利要求11所述的电池包的灭火系统，其特征在于：所述防爆阀包括框体、密封垫圈和防水透气膜，所述密封垫圈和防水透气膜分设于框体上，密封垫圈用于防爆阀与电池包之间的密封连接，防水透气膜用于电池包热失控时的泄压。
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