CN113904420A - 一种防止火灾的锂电池非传导式充电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防止火灾的锂电池非传导式充电装置，包括有箱盖的箱体和电控系统，所述箱体上部为电池舱，下部为仪表舱；所述电池舱内安装气溶胶车载灭火装置；所述电控系统包括电流采样器、电流导线、微处理器、报警器、充电电源；所述微处理器连接充电电源、报警器、电流采样器，当充电结束或发生电流信号异常时，所述微处理器发送指令控制所述报警器发出报警信号。本发明的创新点在于能够把电池起火的源头和范围控制在电池舱里，并用气溶胶车载灭火装置灭火，彻底阻止了电池燃烧引发火灾的可能性。本发明采用密封充电空间，第一隔绝氧气，使高温时不产生燃烧；第二喷射的高温物质被局限在罐体内，不会引燃外界易燃物质。

Description

一种防止火灾的锂电池非传导式充电装置
技术领域
本发明涉及电池充电安全技术领域，具体涉及一种大容量锂电池防止火灾设施，更具体的说，涉及一种防止火灾的锂电池非传导式充电装置。
背景技术
我国电动车数量庞大，电动车锂电池被取下来充电引起重大火灾时有发生，另外其他用途的大容量锂电池充电时也有同样的问题存在。虽然现有充电器也有一些充电过程的火灾预防措施和技术，但是意外发生的电池充电起火引发火灾时有发生。
锂电池充电火灾产生的原因是由于电池内部故障产生发热，温度升高到一定程度会产生燃烧和体积膨胀，最后爆裂向外部喷射燃烧物质，如果引发周围的可燃物质就会造成火灾。目前防止电池充电引发火灾的方法，都是采用微处理器手段监控充电过程，例如电流，温度，发生预警数据则报警切断电源。这种技术方法涉及到检测，判断，切断电源等几个步骤，其中一个步骤失灵就有可能发生电池燃烧故障，更何况还有环境因数变化不好控制的影响。
本发明的目的就是针对在充电电池在起火的情况下，阻止火灾发生，将起火的电池保护起来，同时启动灭火装置，将电池火焰扑灭。本发明是一种在大容量锂电池发生充电起火的情况下，也不会产生大面积火灾的安全充电装置，主要解决了充电过程中防止发生意外火灾的技术问题。
发明内容
本发明为了有效地解决以上技术问题，本发明提供了一种防止火灾的锂电池非传导式充电装置，以满足锂电池拆卸充电过程中安全防火的需求。
一种防止火灾的锂电池非传导式充电装置，包括有箱盖的箱体和电控系统，所述箱体分上下两个空间，上部为电池舱，下部为仪表舱，所述电池舱和仪表舱之间采用密封隔板隔离；所述电池舱一侧舱壁设有开口，所述箱盖紧密安装于所述开口上，与所述电池舱活动连接；所述箱盖面向所述电池舱的一侧安装气溶胶车载灭火装置；所述电控系统包括电流采样器、电流导线、微处理器、报警器、充电电源；所述仪表舱内部安装所述电流采样器、微处理器、报警器，所述充电电源的接口安装于所述密封隔板上，所述充电电源通过电流导线连接所述微处理器，所述微处理器还连接所述报警器、电流采样器，所述电流采样器将信号传送至所述微处理器，当充电结束或发生电流信号异常时，所述微处理器发送指令控制所述报警器发出报警信号。
进一步的，所述箱体为圆筒状，采用轻质防火材料制造。
进一步的，所述箱盖一个侧边采用合页和所述电池舱活动连接，另一侧采用快速压紧器门栓把所述箱盖和电池舱拧紧连接。
进一步的，所述箱盖上面设置若干小孔，所述小孔直径优选为3mm。
进一步的，所述箱盖外测靠近小孔处安装散热器，所述散热器优选为风扇。
进一步的，所述充电电源采用电流输出可调式开关电源。
进一步的，所述电控系统还包括数显器和设定开关，所述数显器和设定开关安装于所述箱体外侧面上，所述微处理器连接所述数显器和设定开关，使用设定开关设置所述电流输出可调式开关电源输出的电压和电流，所述微处理器发送充电信息给所述数显器，显示充电量数据，指示充电的进程。
进一步的，所述充电装置还包括集成温度传感器阵列和切换开关，由若干温度传感器组成，所述温度传感器在所述电池舱内壁均匀分布，每个所述温度传感器之间上下左右间隔2CM，所述温度传感器和切换开关都连接所述微处理器，由所述微处理器根据所述温度传感器数值判断是否切换开关保护。
进一步的，所述电控系统还包括通信天线和网络通信模块，所述微处理器控制网络通信模块，所述网络通信模块实现所述充电装置与使用者手机APP之间的无线通信，使用者随时查看和控制充电进程；在所述箱体使用金属材料时，通信天线固定在所述箱体外部，所述网络通信模块有线连接所述通信天线；在箱体使用非金属材料时，通信天线固定在所述仪表舱内外均可，所述网络通信模块有线或无线连接所述通信天线。
进一步的，所述箱体底部安装滑动轮，所述报警器为声光报警器。
本发明的有益效果是：
1.本发明的创新点在于能够把电池起火的源头和范围控制在电池舱里，采用气溶胶车载灭火装置灭火，彻底阻止了电池燃烧引发火灾的可能性。本发明在现有锂电池充电器的功能之外，增加了控制稳定电流充电的功能，可以实现快充，可以设定充电电压适合几种电池，还可以实现远程监控充电过程。
2.锂电池充电火灾的扩大，是由于锂电池发热体积膨胀，向外部喷射燃烧物质引发外围物质燃烧的。本发明采用密封充电空间，第一隔绝氧气，使高温时不产生燃烧；第二喷射的高温物质被局限在罐体内，不会引燃外界易燃物质。
3.本发明的箱盖上有若干直径3mm左右的小孔，在锂电池一旦发生燃烧时，缓释压力，可以放出烟和小火花，固定方向朝上，在空中迅速降温熄灭，不会引燃他物，不引起其他灾害。
4.本发明是通用充电箱，所有体积相当的电池都可以放进去充电。
5.本发明有滑动轮，可以移动放置，价格低，适合民用。
附图说明
为了更好地表达本发明的技术方案，下面将对本发明进行附图说明：
图1是本发明实施例一结构框图；
图2是本发明实施例一的电控原理图。
附图标号说明：1.电池舱；2.气溶胶车载灭火装置；3.合页；4.箱盖；4a.散热器；5.快速压紧器门栓；6.数显器；7.AC220v引入电源线；8.电流输出可调式开关电源；9.通信天线；10.报警器；11.密封隔板；12.仪表舱；13.微处理器；14.电流采样器；15.电流导线；16.锂电池；17.网络通信模块；18.设定开关。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明进行细致全面地描述与说明，可以使得本领域的技术人员更好的了解本发明。
实施例一参阅图1-2，一种防止火灾的锂电池非传导式充电装置，包括带有箱盖4的箱体和电控系统，箱体采用可以抗10个压力的圆筒状结构，采用轻质防火材料制造。本实施例所用的轻质防火材料是强度好的轻质金属材料，如铝合金。箱体分上下两个空间，上部为电池舱1，下部为仪表舱12，电池舱1和仪表舱12之间采用密封隔板11隔离，使电池舱1的任何物质都不能进入仪表舱12。电池舱1一侧舱壁设有开口，箱盖4一个侧边采用合页3和电池舱1活动连接，另一侧采用快速压紧器门栓5把箱盖4和电池舱1拧紧连接。快速压紧器门栓5在使用时可以随时打开和关上，而且保证不会在发生燃烧压力增大时被打开。箱体底部安装滑动轮，方便移动。
箱盖4面向电池舱1的一侧安装气溶胶车载灭火装置2；气溶胶车载灭火装置2是一种灭火贴气溶胶灭火器，当出现明火或者温度大于170℃，自动产生灭火的热气溶胶发生剂，隔绝空气，能迅速灭掉火焰，不会破坏充电装置本身。箱盖4上面设置若干小孔，小孔直径为3mm，小孔降低了电池舱1内的压力，防止电池舱1裂开，允许烟气向上部空间释放，缓释压力，但是不会放出可引燃其他燃烧物质的大块火焰，不会引燃周围的物质。箱盖4外测靠近小孔处安装散热器4a，本发明使用的散热器4a为风扇，在正常充电时可以适当降低充电的工作温度，散热器4a在正常充电时起散热作用。电池舱1的容积大小要参考气溶胶车载灭火装置2产生的热气溶胶的容积，箱盖4上的小孔允许空气排出，使热气溶胶能自然灌满电池舱1。
电控系统包括电流采样器14、电流导线15、微处理器13、报警器10、电流输出可调式开关电源8、通信天线9、网络通信模块17、数显器6和设定开关18；报警器10使用声光报警器，仪表舱12内部安装电流采样器14、微处理器13、报警器10，电流输出可调式开关电源8的接口安装于密封隔板11上，通过电流导线15连接微处理器13，微处理器13还连接报警器10、电流采样器14，电流采样器14将信号传送至微处理器13，当充电结束或发生电流信号异常时，微处理器13发送指令控制报警器10发出声光报警信号。数显器6和设定开关18安装于箱体外侧面上，微处理器13连接数显器6和设定开关18，使用设定开关18设置电流输出可调式开关电源8输出的电压和电流，电流输出可调式开关电源8外接AC220v引入电源线7，提供电力保障，微处理器13发送充电信息给数显器6，显示充电量数据，指示充电的进程。在充电时，锂电池16放在电池舱1里，锂电池16装进去后，剩余空间装满导热硅脂片。锂电池16连接电流输出可调式开关电源8的接口，然后盖上箱盖4，拧紧快速压紧器门栓5。这样电池舱1就成为一个承受一定压力的封闭空间，如果锂电池16起火，锂电池16膨出燃烧物质，会被限制在电池舱1里。
微处理器13控制网络通信模块17，网络通信模块17实现本发明的充电装置与使用者手机APP之间的无线通信，使用者可以随时查看和控制充电的进程；本实施例的箱体使用金属材料，因此通信天线9固定在箱体外部，网络通信模块17有线连接通信天线9。如在箱体使用非金属材料时，通信天线9可以固定在仪表舱12里面，网络通信模块17有线或无线连接通信天线9。
本发明的数显器6、电流输出可调式开关电源8、微处理器13、电流采样器14、网络通信模块17均为市面上可以采购的现有技术。数显器6使用仪表液晶点阵显示器，本实施例中为LX12864G10 点阵屏；电流输出可调式开关电源8使用市售数调开关电源，功率可选可调，本实施例中为明纬电源；微处理器13使用STM32F系列；电流采样器使用的是ACS758LCB霍尔电流传感器，电流最大值根据功率选取，本实施例设置可选50A， 100A ，150A，200A。
本发明还包括集成温度传感器阵列和切换开关，由若干温度传感器组成，温度传感器在电池舱1内壁均匀分布，每个所述温度传感器之间上下左右间隔2CM，温度传感器和切换开关都连接微处理器13，由微处理器13根据温度传感器数值判断是否切换开关保护。本发明的电控系统使用电流输出可调式开关电源8，微处理器13根据收集到的集成温度传感器阵列的实时温度数据，在安全范围内使用电流输出可调式开关电源8增加充电电流，使充电电流超过锂电池正常充电电流，以实现快充。
本发明适合电动车的换电池充电，一块电动车电池一般不超过50AH。在快充状态，微处理器13可以控制几倍容量的充电电流，短时间内完成充电过程，快充状态发生燃烧的概率更大，因此本发明装置更适合这种情况。本发明装置的箱体内壁在发生电池火灾后，经过清理后可以再用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种防止火灾的锂电池非传导式充电装置，其特征在于，包括有箱盖的箱体和电控系统，所述箱体分上下两个空间，上部为电池舱，下部为仪表舱，所述电池舱和仪表舱之间采用密封隔板隔离；所述电池舱一侧舱壁设有开口，所述箱盖紧密安装于所述开口上，与所述电池舱活动连接；所述箱盖面向所述电池舱的一侧安装气溶胶车载灭火装置；所述电控系统包括电流采样器、电流导线、微处理器、报警器、充电电源；所述仪表舱内部安装所述电流采样器、微处理器、报警器，所述充电电源的接口安装于所述密封隔板上，所述充电电源通过电流导线连接所述微处理器，所述微处理器还连接所述报警器、电流采样器，所述电流采样器将信号传送至所述微处理器，当充电结束或发生电流信号异常时，所述微处理器发送指令控制所述报警器发出报警信号。
2.根据权利要求1所述的一种防止火灾的锂电池非传导式充电装置，其特征在于，所述箱体为圆筒状，采用轻质防火材料制造。
3.根据权利要求1所述的一种防止火灾的锂电池非传导式充电装置，其特征在于，所述箱盖一个侧边采用合页和所述电池舱活动连接，另一侧采用快速压紧器门栓把所述箱盖和电池舱拧紧连接。
4.根据权利要求3所述的一种防止火灾的锂电池非传导式充电装置，其特征在于，所述箱盖上面设置若干小孔，所述小孔直径优选为3mm。
5.根据权利要求4所述的一种防止火灾的锂电池非传导式充电装置，其特征在于，所述箱盖外测靠近小孔处安装散热器，所述散热器优选为风扇。
6.根据权利要求1所述的一种防止火灾的锂电池非传导式充电装置，其特征在于，所述充电电源采用电流输出可调式开关电源。
7.根据权利要求6所述的一种防止火灾的锂电池非传导式充电装置，其特征在于，所述电控系统还包括数显器和设定开关，所述数显器和设定开关安装于所述箱体外侧面上，所述微处理器连接所述数显器和设定开关，使用设定开关设置所述电流输出可调式开关电源输出的电压和电流，所述微处理器发送充电信息给所述数显器，显示充电量数据，指示充电的进程。
8.根据权利要求1所述的一种防止火灾的锂电池非传导式充电装置，其特征在于，所述充电装置还包括集成温度传感器阵列和切换开关，所述集成温度传感器阵列由若干温度传感器组成，所述温度传感器在所述电池舱内壁均匀分布，每个所述温度传感器之间上下左右间隔2CM，所述温度传感器和切换开关都连接所述微处理器，由所述微处理器根据所述温度传感器数值判断是否切换开关保护。
9.根据权利要求2所述的一种防止火灾的锂电池非传导式充电装置，其特征在于，所述电控系统还包括通信天线和网络通信模块，所述微处理器控制网络通信模块，所述网络通信模块实现所述充电装置与使用者手机APP之间的无线通信，使用者随时查看和控制充电进程；在所述箱体使用金属材料时，通信天线固定在所述箱体外部，所述网络通信模块有线连接所述通信天线；在箱体使用非金属材料时，通信天线固定在所述仪表舱内外均可，所述网络通信模块有线或无线连接所述通信天线。
10.根据权利要求1所述的一种防止火灾的锂电池非传导式充电装置，其特征在于，所述箱体底部安装滑动轮，所述报警器为声光报警器。
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