CN113842577A - 一种新能源汽车动力电池自动灭火的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种新能源汽车动力电池自动灭火的方法是由：喷嘴、管道、主储液罐、烟雾传感器、温度传感器，形变(鼓包)挤压传感器、电子阀门、电子三通阀、主储液罐液位传感器、电子水泵、电控制器及连接线路和灭火介质组成的自动灭火系统。灭火介质为水、车用冷却液、车用防冻液以及它们的混合物。当各个传感器检测到动力电池组箱体内部有单个电池鼓包、冒烟或温度异常时，电控制器即控制电子阀门、电子三通阀和电子水泵工作，将灭火介质通过管道输送至电池组箱体内部的喷嘴，由喷嘴向电池组喷洒或漫灌灭火介质。本发明具有及时探知电池组内各个单个电池的实时工作状态和故障情况的优点。一旦电池组内的某一个单个电池发生火情，可迅速的灭火。保障车辆和乘驾人员的安全，而且具有结构简单、易于维护等优点。

Description

一种新能源汽车动力电池自动灭火的方法

技术领域

本发明涉及到机车消防领域，特别是涉及到一种新能源汽车动力电池的自动灭火的方法。

背景技术

近年来，新能源汽车在国家政策的引领下得到了快速发展，国内电动汽车保有量节节攀升，但随之而来的电动汽车火灾事故时有发生，给人民群众的财产和生命带来了威胁，引发人民群众对这一新兴产业的焦虑，制约了这一新兴行业的健康发展。

据国内最早开展电动汽车灭火研究的国家应急管理部上海消防研究所灭火理论研究系主任张永丰介绍，电动汽车发生的火灾事故大部分都是由于电动汽车的动力电池内部短路引发的。而引起内部短路的情形大多是当动力电池内部的温度逐渐升高导致其内部热失控，造成绝缘材料变形，失去绝缘功能即电池的正极与负极短路，动力电池的电解液在其正负极短路而导致内部温度急剧升高的情况下，分解产生大量的一氧化碳、甲烷、乙炔等可燃气体，而这些可燃气体产生后会使电池外壳膨胀鼓包，当这些可燃气体遇到短路产生的电火花时就会被引燃。由于动力电池组由若干个单体电池组合而成，当一个单体电池发生火灾时，极易引燃相邻的电池和整个电池组，从而发生“火烧连营”的情况。中国专利《一种电池箱专用自动灭火装置》和中国专利《基于多元信息检测的新能源汽车动力电池系统自动灭火装置及控制办法》都是没有具体说明其所用的灭火介质是什么物质，或使用的是干粉灭火介质、干冰灭火介质和二氧化碳灭火介质，没有说明其所使用的灭火介质为水基灭火介质。上述两个中国专利所使用的灭火介质存在明显的不足：因为根据动力电池热失效所引发的火灾和动力电池基本结构和化学原理，当动力电池热失效所引发火灾时，最好是用水基液体作为灭火介质。

电动汽车的动力电池组通常由密闭的箱体盛放，安装在电动汽车的底盘，一旦发生火灾，由于灭火介质很难直接接触着火点，即灭火介质难以进入盛放动力电池组箱体的内部，只能作用在箱体外部，所以灭火效率极低，通常是火最终被灭掉的同时，车也被烧毁。根据张永丰的动力电池灭火实验及动力电池的原材料和结构和化学等特性，我们得知当动力电池内部发生短路引发火灾后，用干冰、干粉等灭火是无法完成灭火的，因为干冰、干粉、二氧化碳等灭火介质只能一时将明火灭掉，此时动力电池内部的短路仍在持续，温度能达到700℃左右，在此过程中大量的可燃气体和浓烟又会被短路时产生的电火花瞬间点燃，也就是说干冰、干粉、二氧化碳等灭火介质只能够扑灭动力电池的表面火，不能阻止动力电池内部短路的持续发生，电火花和高温的可燃气体使电池极易复燃。而水基液体作为灭火介质可以使动力电池快速降温，降低其内部的电化学反应，减少可燃气体的产生，达到快速灭火的目的。

发明内容

为了实现对电动汽车的动力电池发生火灾时能及时的探知，从而达到快速灭火的目的，本方法提供一种电动汽车动力电池自动灭火的方法，该方法由安装在盛放动力电池组的箱体内部的喷嘴，输送灭火介质的管道，储存灭火介质的储罐，安装在盛放动力电池组的箱体内部的烟雾传感器、安装在电池单体上的温度传感器和形变(鼓包)挤压传感器、安装在主储液罐与喷嘴之间的管路上的电子三通阀、电子水泵、电子阀门、电控制器及连接线路和灭火介质组成。

当安装在单体电池表面的形变(鼓包)挤压传感器感知该单体电池的壳体发生轻微形变(鼓包)时，通过线路向电控制器发出电信号，由电控制器通过线路传送给车辆仪表，仪表以声光模式提醒驾驶员动力电池发生故障，以便及时排除故障。

当形变(鼓包)挤压传感器感知单体电池的壳体发生严重形变(鼓包)时，通过线路向电控制器发出电信号，电控制器接收到该信号辨别到该单体电池已处于即将爆裂临界点时，和当安装在单体电池上的温度传感器感知该电池的温度超出其正常范围时，和当安装在电池组箱体内部的烟雾传感器感知到烟雾时，和当布置在箱体内部所有传感器及连接线路受到严重外力撞击而发生断路和短路时，若发生上述任意情况，电控制器将立即启动灭火程序，即供电给电子水泵，使其建立水压，同时供电给电子阀门，使其开启，同时打开电子三通阀使车辆上的其他水源，如散热水箱中的冷却液、暖气系统中的冷却液都作为灭火介质参与灭火。主储液罐的底部的管道与散热水箱底部的管道与暖气系统的管道通过电子三通阀。

具体实施方式

下面就本发明的实施例中的技术方法进行清楚完整的描述，所描述的实施例仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，本领域的人员在没有做出创造性的劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1：众所周知，电动汽车的电机都有设置冷却系统，而冷却系统的介质是车用冷却液。电动汽车的暖气系统和电池组加热系统中的介质也是车用冷却液，而所有的车用冷却液的大部分是水基的。由于电动汽车的结构相比传统燃油车的结构更为简单，所以机仓的空余空间较大，足以安置相对应车型应用的灭火主储液罐。电动汽车的动力电池组通常安装在车辆底盘，属于车辆的低位处，更有利灭火介质由高往低的重力流向，主储液罐最下部连接主管道，电机冷却系统、暖气系统和电池组加热系统的管道经电子三通阀与主管道相连，(即灭火动作未进行时，电子三通阀不通电。电机冷却系统的管道与主管道是切断的，只有灭火动作进行时，电子三通阀工作，使电机冷却系统的冷却液和暖气系统、电池组加热系统的冷却液通过电子三通阀进入灭火主管道，经电子水泵加压后再通过电子阀门分流至各个喷嘴。由喷嘴向动力电池喷洒或漫灌灭火介质。)

电路部分，传感器包括：烟雾传感器、单体电池温度传感器、单体电池形变(鼓包)挤压传感器、主储液罐液位传感器。

电路部分，执行器包括：电子水泵、电子三通阀、电子阀门和电控制器以及所有传感器与执行器的连接线路组成。

烟雾传感器的作用是感知电池组箱体内部的烟雾浓度，将浓度值转变成电信号传递给电控制器。

单体电池温度传感器的作用是收集电池组内各个单体电池的实时温度，将实时温度转变成电信号传递给电控制器。

单体电池形变(鼓包)挤压传感器的作用是收集单体电池的外壳形变(鼓包)值，将形变(鼓包)值转变成电信号传递给电控制器。特别说明的是，电池组中的单体电池与单体电池之间的排列间隙较小，当其中一块单体电池发生形变(鼓包)时，必将压缩与其相邻的单体电池间的排列间隙，而形变(鼓包)挤压传感器至于这个间隙中，以此可以使形变(鼓包)挤压传感器内部的电阻值发生变化，从而使电控制器接收到数据流的变化而发出相应的指令。如日常发生轻微形变(鼓包)时，通过声光及时通知驾乘人员、维修人员进行维护，消除隐患。

主储液罐液位传感器的作用是监测主储液罐中灭火介质的量和将感应到的电信号传递给主控制器，再由主控制器传递给仪表警示，提示驾乘人员时刻保持液位的安全水平。

电子水泵的作用是接收来自电控制器的开启信号或关闭信号，通电即开启，断电即关闭，其为直流12伏或直流24伏电机，作用是增大灭火介质的流速和液压。

电子三通阀的作用是接收来自电控制器的开启信号和关闭信号，其管道分别连接电机冷却系统的管道和灭火介质的主管；连接暖气系统、电池组加热系统的冷却液管道与灭火介质主管道，当主控制器为其通电时，此类冷却液管道与灭火主管道相通，即此类冷却液管道中的冷却液作为灭火介质参与灭火。不通电时，此类冷却液管道与灭火主管道不相通，各司其职。

电子阀门的作用是接收来自主控制器的开启(关闭)信号，导通(截断)灭火介质通往喷嘴的管路，其工作电压为直流12伏或直流24伏。

电控制器的作用是接收来自各个传感器的信号，以此信号控制执行器相应的工作模式，并与车载电脑进行实时数据传输，以便人员可通过仪表信息和车辆检测仪器读取整个系统中传感器和执行器及相关线路的实时数据、工作状态等。其工作电压为直流12伏或直流24伏，与车辆启动电源相连接，不受电门开关控制，即除了在断开启动电源进入车辆维修状态下，整个灭火系统都处于工作状态。

特别说明的是主储液罐的灭火介质加入口位于主储液罐的上部，加入口使用的盖留有孔隙，使外部大气压与主储液罐内部相通，即当主储液罐中灭火介质液面急速下降时的流速不受大气压强影响。

特别说明的是，由于盛放动力电池组的箱体是一个密闭空间，当灭火介质急速进入箱体内，势必产生对其内部空气的压缩而形成“气堵”，从而对灭火介质流速产生影响。所以可在箱体的上方设置一个重力单向阀，即当灭火介质进入箱体从而产生内部压强时，该压强可轻易推开重力单向阀，此时箱体内部的空气经重力单向阀排出箱体外，从而可使灭火介质在受到较小气阻下急速进入箱体内部，参与灭火。当灭火介质未进入箱体内部时，箱内箱外的大气压力是均等的，重力单向阀关闭。

特别说明的是电机冷却系统，空调加热系统、动力电池组加热系统的储液罐的加注口盖子需要有透气孔，使外部大气压与这些储液罐内部相通，即当这些系统中的冷却液作为灭火介质参与灭火时其流速不受大气压强影响。

特比说明的是电机冷却系统，空调加热系统、动力电池组加热系统中的冷却液引入灭火主管道作为灭火介质是为了尽量减少储存在主储液罐中的灭火介质的量(即主储液罐中灭火介质的量加上电机冷却系统中冷却液的量加上空调加热系统中冷却液的量加上动力电池组中冷却液的量就足以适用于相应动力电池组灭火时所需要的量)，以此来减少减轻灭火介质对车辆的负载。

特别说明的是本发明所提供的一种新能源汽车动力电池自动灭火的方法不仅适用于新能源汽车动力电池，其他装备、装置的动力电池灭火同样适用，相关人员在未有创造性劳动的前提下所进行的上述行动，均可视为侵权。

Claims (11)

1.一种新能源汽车动力电池自动灭火的方法，其特征是：由喷嘴、管道、主储液罐、烟雾传感器、温度传感器，形变(鼓包)挤压传感器、电子阀门、电子三通阀、主储液罐液位传感器、电子水泵、电控制器及连接线路和灭火介质组成的自动灭火系统。

2.权利要求1中所述喷嘴，其特征是安装在动力电池组的箱体内部的多个位置，与输送灭火介质的安装在盛放动力组的箱体外部的管道相连通，其作用是向电池组喷洒或漫灌灭火介质。

3.权利要求1中所述管道，其特征是：连接各个灭火介质源，电子三通阀，电子水泵，电子阀门和喷嘴，输送灭火介质。

4.权利要求1中所述主储液罐，其特征是：专门储存灭火介质，其内部安装有液位报警传感器。位于其上部的加液口的盖子有透气孔。

5.权利要求1中所述烟雾传感器，其特征是：安装在盛放动力电池组的箱体的内部的多个位置，将收集到的烟雾浓度信息转变成电信号，通过连接线路传送至电控制器。

6.权利要求1中所述温度传感器，其特征是：安装在单个动力电池上，感应单个动力电池的实时温度，将实时温度的信息转变成电信号，通过连接线路传送至电控制器。

7.权利要求1中所述形变(鼓包)挤压传感器，其特征为：安装在单个动力电池的外壳上，将动力电池外壳发生形变(鼓包)的信息转变成电信号，传送至电控制器。

8.权利要求1中所述电子阀门，其特征是：安装在电子水泵与喷嘴之间的管道上，接收来自电控制器的直流12伏或直流24伏的电信号，通电时为导通状态，不通电时为关闭状态。

9.权利要求1中所述电控制器，其特征是：其电源为直流12伏或直流24伏，接收来自于权利要求1中所述烟雾传感器、温度传感器，形变(鼓包)挤压传感器、主储液罐液位传感器的实时信号来控制权利要求1中所述的电子阀门、电子三通阀、电子水泵的开启或关闭，其工作电源为常电，即直接与车辆启动电源相连接。

10.权利要求1中所述灭火介质，其特征是：水、车用冷却液、车用防冻液以及它们的混合物和水为基础的其他液体。

11.权利要求1中所述形变(鼓包)挤压传感器，其特征是：安装在单个动力电池与单个动力电池之间，或粘贴在单个动力电池的外部表面，将实时的电信号通过连接线路传送至电控制器。