CN114247070B - 一种锂离子电池包长时效火灾抑制装置 - Google Patents

一种锂离子电池包长时效火灾抑制装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池包长时效火灾抑制装置，包括壳体、驱动装置、虹吸管；壳体内盛放灭火剂，驱动装置伸入壳体内，并安装于灭火剂上方；驱动装置为受到外接信号产生气体压力的装置；虹吸管下端伸入灭火剂内，上端的灭火喷嘴伸出壳体，灭火喷嘴处设置一常闭的电磁阀，电磁阀接受电信号后可开启设定时间，后关闭且不复开；虹吸管在位于灭火剂上方的部位设有一向上伸出壳体的旁通支路，旁通支路末端为防止复燃的抑制喷嘴，抑制喷嘴处设置一减压阀。本发明在虹吸管旁路设计一支路，在灭火喷嘴释放后设定时间内关闭，采用减压阀来使得灭火剂缓慢释放，达到防止复燃的目的，控制简单，可靠性高。

Description

一种锂离子电池包长时效火灾抑制装置
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池包长时效火灾抑制装置，属于锂电池灭火技术领域。
背景技术
在电动汽车的推广应用过程中，发生了一系列火灾事故，且大多与车载动力电池系统有关，安全已演变成电动汽车产业升级的关键问题，是消费者是否购买电动汽车最重要的考虑因素之一，严重阻碍了电动汽车的健康快速可持续发展。
锂离子电池易受外部环境激励和自身制造缺陷而发生热失控，进而引起火灾，配置动力电池箱专用火灾防控装置是降低锂离子电池热失控致灾后果、保障人员安全逃生的有效途径之一，现已在国内多家整车企业中得到较多应用。
现有火灾防控装置按灭火药剂分类主要可分为洁净气体型、干粉型、热气溶胶型，按贮存形式分类可分为贮压式(洁净气体型、干粉型)、非贮压式(热气溶胶型)，但从实际应用效果来看，在抑制效能与整车适应性等方面还存在不足，主要表现为以下两个方面的问题：
(1)火灾防控装置的抑制效能还有待提高。
在火灾防控装置抑制模型的构架方面，生产企业建有各自的抑制模型，但其抑制模型的合理性都值得商榷。有些企业仅使用非常小的锂电池模块甚至电芯进行热失控、着火、灭火试验，其与实际电池箱内的锂电池热失控的扩展，电池包内锂电池火灾规模等都有较大区别；有些企业在试验中改变电池箱的物理结构，采取了打开电池箱进行点火，关闭电池箱进行灭火的试验，改变了电池包的真实使用状态。同时，随着动力电池技术水平的不断提高，锂电池比能量有了较大提升，高比能锂电池表现出了更低的起始热失控温度、更快的燃烧速度、更高的火焰温度，这对火灾防控装置的抑制效果提出了更高的要求。
(2)与动力电池系统集成度还有待提高。
动力电池系统是电动汽车三大核心部件之一，电池包内的温度场、电池包结构、防水防尘、电磁兼容等对电池包的安全与性能非常重要。外置贮压式火灾防控装置在安装过程中，会在动力电池系统箱外壳钻孔，这在一定程度上破坏了动力电池系统的独立性，带来了额外安全风险，而且还会给后续动力电池系统维修、检测带来困难。非贮压型热气溶胶火灾防控装置抑制全淹没条件下的明火效果尚可，但无法抑制锂离子电池早期热失控，且热气溶胶灭火装置的喷放会带来额外热能，存在引燃锂离子电池热失控产生可燃气体的风险。
(3)为了防止灭火后的复燃，灭火喷嘴处的电磁阀需要采用电控的方式多次开闭，而电池起火状态下电控的可靠性较低，容易导致电磁阀失效，从而达不到防止复燃的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂离子电池包长时效火灾抑制装置，通过安装锂离子电池包长时效非储压火灾抑制装置，当锂离子电池包发生热失控或起火时，气体发生剂产生大量氮气和二氧化碳高压气体，促使灭火组件与抑制组件动作，实现快速灭明火和30min以上高效防复燃，有效抑制动力电池火灾，防止动力电池发生热扩展；同时在虹吸管旁路设计一支路，在灭火喷嘴释放后设定时间内关闭(不再重复开启)，采用减压阀来使得灭火剂缓慢释放，达到防止复燃的目的，控制简单，可靠性高。
本发明采取以下技术方案：
一种锂离子电池包长时效火灾抑制装置，包括壳体、驱动装置3、虹吸管4；所述壳体内盛放灭火剂2，驱动装置3伸入所述壳体内，并安装于灭火剂2上方；所述驱动装置3为受到外接信号产生气体压力的装置；所述虹吸管4下端伸入所述灭火剂2内，上端的灭火喷嘴7伸出所述壳体，灭火喷嘴处设置一常闭的电磁阀6，所述电磁阀6接受电信号后可开启设定时间，后关闭且不复开；所述虹吸管4在位于灭火剂2上方的部位设有一向上伸出壳体的旁通支路，所述旁通支路末端为防止复燃的抑制喷嘴，抑制喷嘴处设置一减压阀8。
优选的，还包括控制器，所述控制器同时给与驱动装置3和电磁阀6电信号。
优选的，所述壳体上部具有一安全阀10。
优选的，所述虹吸管4底端设置一可被灭火剂压力冲破的第一铝膜5。
优选的，所述驱动装置3外壳、触发部件14，所述外壳内设置气提发生剂13、触发部件14主体部分位于外壳内，其用于接收电信号的触发电极15伸出外壳之外。
进一步的，所述外壳底部依次设有滤网19、第二铝膜20、堵头22，所述第二铝膜20由密封垫21固定，所述堵头22安装于铝膜下方。
进一步的，所述触发部件14包括受温度影响的热敏线16。
本发明的有益效果在于：
1)通过安装锂离子电池包长时效非储压火灾抑制装置，当锂离子电池包发生热失控或起火时，气体发生剂产生大量氮气和二氧化碳高压气体，促使灭火组件与抑制组件动作，实现快速灭明火和30min以上高效防复燃，有效抑制动力电池火灾，防止动力电池发生热扩展；
2)在虹吸管旁路设计一支路，在灭火喷嘴释放后设定时间内关闭(不再重复开启)，采用减压阀来使得灭火剂缓慢释放，达到防止复燃的目的，控制简单，可靠性高。
附图说明
图1是本发明锂离子电池包长时效火灾抑制装置的整体示意图。
图2是图1中的驱动装置的结构细节图。
图中，1抑制装置，2灭火剂，3驱动装置4虹吸管，5铝膜，6电磁阀，7灭火喷嘴，8减压阀，9抑制喷嘴，10安全阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
参见图1，一种锂离子电池包长时效火灾抑制装置，包括壳体、驱动装置3、虹吸管4；所述壳体内盛放灭火剂2，驱动装置3伸入所述壳体内，并安装于灭火剂2上方；所述驱动装置3为受到外接信号产生气体压力的装置；所述虹吸管4下端伸入所述灭火剂2内，上端的灭火喷嘴7伸出所述壳体，灭火喷嘴处设置一常闭的电磁阀6，所述电磁阀6接受电信号后可开启设定时间，后关闭且不复开；所述虹吸管4在位于灭火剂2上方的部位设有一向上伸出壳体的旁通支路，所述旁通支路末端为防止复燃的抑制喷嘴，抑制喷嘴处设置一减压阀8。
在此实施例中，所述触发部件14包括受温度影响的热敏线16。
在此实施例中，还包括控制器，所述控制器同时给与驱动装置3和电磁阀6电信号。当驱动装置3得到信号时，热敏线释放热量，促使气体释放剂冲破第二铝膜20，给灭火剂施加压力，如图2所示；与此同时，电磁阀6开启，灭火剂从灭火喷嘴7喷出，如图1所示。附图未展示控制器。
在此实施例中，所述壳体上部具有一安全阀10，如图1所示。
在此实施例中，所述虹吸管4底端设置一可被灭火剂压力冲破的第一铝膜5，如图1所示。
在此实施例中，所述驱动装置3外壳、触发部件14，所述外壳内设置气提发生剂13、触发部件14主体部分位于外壳内，其用于接收电信号的触发电极15伸出外壳之外，如图2所示。
在此实施例中，参见图2，所述外壳底部依次设有滤网19、第二铝膜20、堵头22，所述第二铝膜20由密封垫21固定，所述堵头22安装于铝膜下方。
下面对于本实施例中的锂离子电池包长时效火灾抑制装置的技术细节进行详细说明：
抑制装置1的壳体采用铸铁、不锈钢等材料加工而成，耐压强度为2-5MPa，外廓结构为方形或柱形；所述安全阀10的开阀压力低于装置壳体耐压强度0.5-1.0MPa，可在装置内超过工作压力时迅速开启，确保装置安全；所述灭火剂为常温凝聚相类药剂，如FK-5-12、2-BTP，灭火剂同时满足快速灭火与长时效抑制的用量。
灭火组件由虹吸管4、电磁阀6、喷嘴组成，装置启动时可大流量喷射灭火剂，所述电磁阀6为常闭型电磁阀，启动电压为12-36VDC，通电时打开，断电时关闭；所述虹吸管4端口由第一铝膜5密封。
所述抑制组件由共用虹吸管4、单向减压阀8、微型喷嘴组成，可持续小流量喷射灭火剂30min以上，确保锂离子电池包内持续达到锂离子电池火灾的惰化浓度，所述单向减压阀的输出压力为0.2-0.5MPa，所述微型喷嘴为雾化喷嘴，孔径为1-3mm。
腔体内设置有气体发生剂13，底部设置有驱动气体喷射口，并通过铝膜5、垫圈、堵头22实现与灭火剂的隔离，所述铝膜5可在驱动装置启动时被内部产生的高压气体冲破。
气体发生剂13可由触发部件触发反应，快速产生大量氮气和二氧化碳，如双基药、单基药。
触发部件14由壳体、点火药、热敏线组成；所述壳体侧壁设置有斜向下的喷射口，点火药反应后产生的高温气体经喷射口可引燃气体发生剂；所述点火药为高热敏性烟火药，如硝化棉基微孔球形药；所述热敏线在接收到12-36VDC时产生高温，触发点火器反应。
当锂离子电池包发生热失控或起火时，探测器向本抑制装置灭火组件电磁阀输入12-36VDC，电磁阀6开启，同时向驱动装置输入12-36V直流电压，使热敏线产生高温触发点火药反应，点火药反应后产生的高温气体经喷射口引燃气体发生剂，气体发生剂产生大量氮气和二氧化碳高压气体，突破铝膜5并推动灭火剂2，灭火剂2突破虹吸管端口铝膜到达灭火喷口与抑制喷口9，灭火组件电磁阀6在灭火后断电关闭，抑制组件持续小流量喷射灭火剂30min以上，确保锂离子电池包内持续达到锂离子电池火灾的惰化浓度。
通过安装锂离子电池包长时效非储压火灾抑制装置，当锂离子电池包发生热失控或起火时，气体发生剂产生大量氮气和二氧化碳高压气体，促使灭火组件与抑制组件动作，实现快速灭明火和30min以上高效防复燃，有效抑制动力电池火灾，防止动力电池发生热扩展，在锂离子电池包火灾防控领域具有较高的应用价值。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种锂离子电池包长时效火灾抑制装置，其特征在于：
包括壳体、驱动装置（3）、虹吸管（4）；
所述壳体内盛放灭火剂（2），驱动装置（3）伸入所述壳体内，并安装于灭火剂（2）上方；
所述驱动装置（3）为受到外接信号产生气体压力的装置；
所述虹吸管（4）下端伸入所述灭火剂（2）内，上端的灭火喷嘴（7）伸出所述壳体，灭火喷嘴处设置一常闭的电磁阀（6），所述电磁阀（6）接受电信号后可开启设定时间，后关闭且不复开；
所述虹吸管（4）在位于灭火剂（2）上方的部位设有一向上伸出壳体的旁通支路，所述旁通支路末端为防止复燃的抑制喷嘴，抑制喷嘴处设置一减压阀（8）；
还包括控制器，所述控制器同时给与驱动装置（3）和电磁阀（6）电信号；
所述壳体上部具有一安全阀（10）；
在虹吸管旁路设计一支路，在灭火喷嘴释放后设定时间内关闭，不再重复开启，采用减压阀来使得灭火剂缓慢释放，达到防止复燃的目的。
2.如权利要求1所述的锂离子电池包长时效火灾抑制装置，其特征在于：所述虹吸管（4）底端设置一可被灭火剂压力冲破的第一铝膜（5）。
3.如权利要求1所述的锂离子电池包长时效火灾抑制装置，其特征在于：所述驱动装置（3）外壳、触发部件（14），所述外壳内设置气体发生剂（13）、触发部件（14）主体部分位于外壳内，其用于接收电信号的触发电极（15）伸出外壳之外。
4.如权利要求3所述的锂离子电池包长时效火灾抑制装置，其特征在于：
所述外壳底部依次设有滤网（19）、第二铝膜（20）、堵头（22），所述第二铝膜（20）由密封垫（21）固定，所述堵头（22）安装于铝膜下方。
5.如权利要求3所述的锂离子电池包长时效火灾抑制装置，其特征在于：所述触发部件（14）包括受温度影响的热敏线（16）。
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