CN113633910A - 一种动力电池箱体内探测系统及方法 - Google Patents

一种动力电池箱体内探测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了动力电池技术领域的一种动力电池箱体内探测系统及方法，该系统包括辅助气瓶、干燥器、制氮装置和主控制器，所述干燥器的两端分别通过管道与辅助气瓶和制氮装置固定连接，所述辅助气瓶的一端设置有总电磁阀，所述主控制器设置在制氮装置上。本发明通过采用氢浓度传感器、烟雾浓度传感器、VOC传感器、CO传感器、温度传感器、氧浓度传感器和压力传感器组合使用的方式，综合探测电箱内的环境状态，及时发现电箱内火灾，通过外部预警，提醒司机或管理人员早干预，紧急情况启动灭火装置，将灭火剂喷射到电池箱体内部，实现紧急情况内火。

Description

一种动力电池箱体内探测系统及方法
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，具体为一种动力电池箱体内探测系统及方法。
背景技术
现有动力电池箱体采用六氟丙烷、七氟丙烷或者全氟己酮灭火剂，在电箱内出现火情时喷射在箱体内部实现灭火。电箱内的探测系统通常包含温度传感器、烟雾传感器、CO传感器和电解液传感器，厂家不同采用的探测方式不同，通常采用上述四种传感器的排列组合，实现动力电池箱体内部探测。但是上述方案仅探测电池发生热失控时采集数据，传递给主控制器，启动灭火剂，喷入电池箱，进行紧急情况灭火。无法解决在电池正常工作状态通过探测电箱内惰性气体浓度和压力，保持电箱内惰性气体的浓度和压力维持在可抑制电箱内可燃物着火的范围以内。动力电池在发生热失控状态时，会释放大量的氢气，氢气含量位列电池热失控释放气体含量的前三，通过探测电箱内氢气含量微弱变化，能快速识别电箱内电池状态，做到早发现、早预警、早干预。由于现有氧浓度传感器使用寿命在5年左右无法满足动力电池箱8年质保的使用要求，所以目前暂无在电池箱体内部设置氧浓度传感器，检测电箱内氧浓度值，做为控制逻辑判定参数，导致无法检测判断电箱内直接的氧浓度值，通过布置在电箱外的氧浓度传感器或者其他传感器进行代替或则折算预估电箱内氧浓度，间接判定或者折算值精度偏低，会引起主控制器的误判或者延迟，导致无法及时掌握电箱内环境变化，无法及时干预火灾的发生。
基于此，本发明设计了一种动力电池箱体内探测系统，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动力电池箱体内探测系统，以解决上述背景技术中提出的无法及时掌握电箱内环境变化，无法及时干预火灾的发生的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种动力电池箱体内探测系统，包括辅助气瓶、干燥器、制氮装置和主控制器，所述干燥器的两端分别通过管道与辅助气瓶和制氮装置固定连接，所述辅助气瓶的一端设置有总电磁阀，所述主控制器设置在制氮装置上。
作为本发明的进一步方案，所述制氮装置的一侧设置有恒温装置和全氟己酮灭火剂装置，所述恒温装置和全氟己酮灭火剂装置内分别设置有储氮瓶和灭火剂储存瓶。
作为本发明的进一步方案，所述储氮瓶和灭火剂储存瓶的进出口分别通过管道与制氮装置固定连接，所述储氮瓶和灭火剂储存瓶的出口处分别设置有储氮瓶出口温度传感器和全氟己酮储存瓶出口电磁阀，所述储氮瓶上还设置有储氮瓶压力传感器。
作为本发明的进一步方案，所述制氮装置上还设置有电磁阀，所述电磁阀包括电磁阀1和电磁阀N，所述电磁阀1和电磁阀N的另一端皆设置有电箱。
作为本发明的进一步方案，所述电箱内设置有电箱内氢浓度传感器、电箱内烟雾传感器、电箱内VOC传感器、电箱内CO传感器、电箱内温度传感器、电箱内氧浓度传感器和电箱内压力传感器。
本发明还提供如下技术方案：一种利用所述系统进行动力电池箱体内探测的方法，所述方法为：将氧浓度传感器布置在动力电池箱体内部，检测电池箱体内部的氧浓度，通过电控、阀体和管路，将储氮瓶中的氮气输送到电池箱体内部，并将电池箱体内的可燃气体和氧气置换到电池箱体外，保证电池箱体内部氮气浓度含量，实现电池箱体内部维持在一个惰性气体环境状态，同时在电池箱体内部使用氢气浓度传感器，在动力电池热失控前，探测到电箱内氢气浓度变化，进行发现、预警和干预，并通过对不同传感器的多种探测数据采集和对比，提高探测系统的高精度。
作为本发明的进一步方案，所述方法中首先由探测模块探测电池箱体内部的状态信息并传送到控制模块，根据氧浓度传感器和压力传感器的测定数值，综合判定氧气浓度和箱体内压力是否达到设定阈值，未达到设定阈值则氧浓度传感器和压力传感器继续正常工作，达到设定阈值则控制储氮瓶电磁阀打开，向电池箱体内部充氮气，氮气浓度和压力达到设定阈值时关闭储氮瓶电磁阀，然后根据氢浓度传感器、烟雾传感器、VOC传感器、CO传感器、温度传感器的测定数值，控制模块综合判定各项数值是否达到设定阈值，未达到设定阈值则各传感器继续正常工作，达到设定阈值则控制灭火剂储存瓶电磁阀打开，向电池箱体内部喷灭火剂，动力电池停止工作，灭火后再检测电池箱体内部情况，以及传感器能够继续使用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过采用氢浓度传感器、烟雾浓度传感器、VOC传感器、CO传感器、温度传感器、氧浓度传感器和压力传感器组合使用的方式，综合探测电箱内的环境状态，通过氧浓度传感器和压力传感器检测电箱内氧气浓度含量和氮气压力，通过电控、阀体和管路，将氮气瓶中储存的氮气及时补充到电池箱体内部，将电池箱体内部的可燃气体和氧气及时置换到箱体外部。保证电池箱体内部为高纯度氮气(氮气含量大于98％)，实现电池箱体内为高纯度氮气环境(既惰性气体环境)，抑制火灾出现，对电箱内部全生命周期防护。通过氢浓度传感器、烟雾浓度传感器、VOC传感器、CO传感器、温度传感器检测电箱内环境变化，及时发现电箱内火灾，通过外部预警，提醒司机或管理人员早干预，紧急情况启动灭火装置，将灭火剂喷射到电池箱体内部，实现紧急情况内火。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明总体结构示意图；
图2为本发明的控制逻辑图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
辅助气瓶1、总电池阀2、干燥器3、储氮瓶压力传感器4、储氮瓶5、储氮瓶出口温度传感器6、恒温装置7、主控制器8、电箱N 9、电箱内氢浓度传感器10、电箱内烟雾传感器11、电箱内VOC传感器12、电箱内CO传感器13、电箱内温度传感器14、电箱内氧浓度传感器15、电箱内压力传感器16、电磁阀1 17、电磁阀N18、制氮装置19、灭火剂储存瓶20、全氟己酮灭火剂装置21、全氟己酮储存瓶出口电磁阀22。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种动力电池箱体内探测系统，包括辅助气瓶1、干燥器3、制氮装置19和主控制器8，所述干燥器3的两端分别通过管道与辅助气瓶1和制氮装置19固定连接，所述辅助气瓶11的一端设置有总电磁阀2，所述主控制器8设置在制氮装置19上。
所述制氮装置19的一侧设置有恒温装置7和全氟己酮灭火剂装置21，所述恒温装置7和全氟己酮灭火剂装置21内分别设置有储氮瓶5和灭火剂储存瓶20。
所述储氮瓶5和灭火剂储存瓶20的进出口分别通过管道与制氮装置19固定连接，所述储氮瓶5和灭火剂储存瓶20的出口处分别设置有储氮瓶出口温度传感器6和全氟己酮储存瓶出口电磁阀22，所述储氮瓶5上还设置有储氮瓶压力传感器4。
所述制氮装置19上还设置有电磁阀，所述电磁阀包括电磁阀117和电磁阀N18，所述电磁阀117和电磁阀N18的另一端皆设置有电箱9。
所述电箱9内设置有电箱内氢浓度传感器10、电箱内烟雾传感器11、电箱内VOC传感器12、电箱内CO传感器13、电箱内温度传感器14、电箱内氧浓度传感器15和电箱内压力传感器16。
本发明还提供一种技术方案：一种利用所述系统进行动力电池箱体内探测的方法，首先由探测模块探测电池箱体内部的状态信息并传送到控制模块，根据氧浓度传感器和压力传感器的测定数值，综合判定氧气浓度和箱体内压力是否达到设定阈值，未达到设定阈值则氧浓度传感器和压力传感器继续正常工作，达到设定阈值则控制储氮瓶电磁阀打开，向电池箱体内部充氮气，氮气浓度和压力达到设定阈值时关闭储氮瓶电磁阀，然后根据氢浓度传感器、烟雾传感器、VOC传感器、CO传感器、温度传感器的测定数值，控制模块综合判定各项数值是否达到设定阈值，未达到设定阈值则各传感器继续正常工作，达到设定阈值则控制灭火剂储存瓶电磁阀打开，向电池箱体内部喷灭火剂，动力电池停止工作，灭火后再检测电池箱体内部情况，以及传感器能够继续使用。
该系统工作时，本专利采用高可靠性长寿命的半导体浓度传感器，独创性的将氧浓度传感器布置在动力电池箱体内部，及时准确的检测电池箱体内部的氧浓度，通过电控、阀体和管路及时的将储氮瓶中的氮气输送到电池箱体内部，并将电池箱体内的可燃气体和氧气置换到电池箱体外，保证电池箱体内部氮气浓度含量，实现电池箱体内部维持在一个惰性气体环境状态。首次在电池箱体内部使用氢气浓度传感器，在动力电池热失控前，通过及时探测到电箱内氢气浓度细微变化，做到早发现、早预警和早干预。通过多种传感器组合、集成，实现箱体内部探测装置的轻量化、集成化和高可靠性。不同传感器对电池不同热失控释放的气体敏感性不同，通过多种探测数据采集和对比，提高探测系统的高精度，实现早发现、早预警和早干预，防止火灾扩大。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种动力电池箱体内探测系统，包括辅助气瓶(1)、干燥器(3)、制氮装置(19)和主控制器(8)，其特征在于：所述干燥器(3)的两端分别通过管道与辅助气瓶(1)和制氮装置(19)固定连接，所述辅助气瓶(1)(1)的一端设置有总电磁阀(2)，所述主控制器(8)设置在制氮装置(19)上。
2.根据权利要求1所述的一种动力电池箱体内探测系统，其特征在于：所述制氮装置(19)的一侧设置有恒温装置(7)和全氟己酮灭火剂装置(21)，所述恒温装置(7)和全氟己酮灭火剂装置(21)内分别设置有储氮瓶(5)和灭火剂储存瓶(20)。
3.根据权利要求2所述的一种动力电池箱体内探测系统，其特征在于：所述储氮瓶(5)和灭火剂储存瓶(20)的进出口分别通过管道与制氮装置(19)固定连接，所述储氮瓶(5)和灭火剂储存瓶(20)的出口处分别设置有储氮瓶出口温度传感器(6)和全氟己酮储存瓶出口电磁阀(22)，所述储氮瓶(5)上还设置有储氮瓶压力传感器(4)。
4.根据权利要求1所述的一种动力电池箱体内探测系统，其特征在于：所述制氮装置(19)上还设置有电磁阀，所述电磁阀包括电磁阀1(17)和电磁阀N(18)，所述电磁阀1(17)和电磁阀N(18)的另一端皆设置有电箱(9)。
5.根据权利要求4所述的一种动力电池箱体内探测系统，其特征在于：所述电箱(9)内设置有电箱内氢浓度传感器(10)、电箱内烟雾传感器(11)、电箱内VOC传感器(12)、电箱内CO传感器(13)、电箱内温度传感器(14)、电箱内氧浓度传感器(15)和电箱内压力传感器(16)。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的一种利用所述系统进行动力电池箱体内探测的方法，其特征在于，所述方法为：将氧浓度传感器布置在动力电池箱体内部，检测电池箱体内部的氧浓度，通过电控、阀体和管路，将储氮瓶中的氮气输送到电池箱体内部，并将电池箱体内的可燃气体和氧气置换到电池箱体外，保证电池箱体内部氮气浓度含量，实现电池箱体内部维持在一个惰性气体环境状态，同时在电池箱体内部使用氢气浓度传感器，在动力电池热失控前，探测到电箱内氢气浓度变化，进行发现、预警和干预，并通过对不同传感器的多种探测数据采集和对比，提高探测系统的高精度。
7.根据权利要求6所述的一种利用所述系统进行动力电池箱体内探测的方法，其特征在于：所述方法中，首先由探测模块探测电池箱体内部的状态信息并传送到控制模块，根据氧浓度传感器和压力传感器的测定数值，综合判定氧气浓度和箱体内压力是否达到设定阈值，未达到设定阈值则氧浓度传感器和压力传感器继续正常工作，达到设定阈值则控制储氮瓶电磁阀打开，向电池箱体内部充氮气，氮气浓度和压力达到设定阈值时关闭储氮瓶电磁阀，然后根据氢浓度传感器、烟雾传感器、VOC传感器、CO传感器、温度传感器的测定数值，控制模块综合判定各项数值是否达到设定阈值，未达到设定阈值则各传感器继续正常工作，达到设定阈值则控制灭火剂储存瓶电磁阀打开，向电池箱体内部喷灭火剂，动力电池停止工作，灭火后再检测电池箱体内部情况，以及传感器能够继续使用。
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