CN114696236A - 一种一体化锂电电源柜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种一体化锂电电源柜，包括柜体，柜体内设有电池模块，电池模块为多个且相互串联，并通过电池管理系统进行管理控制。在每个电池模块内及柜体内配设有独立的安全组件，该安全组件作为消防安全机制，用于确保柜体的整体稳定和用电安全，当安全组件检测到电池模块内出现持续温度骤升、冒烟或起火时，实现机械式触发，触发后连通装有灭火剂的罐体使灭火剂经过管路进入电池模块内，灭火剂进入电池模块后从其顶部均匀分散到电池模块内部，灭火剂进入后快速气化并吸热，同时挤出内部多余空气，阻断火点与空气接触，实现快速有效灭火，防止火点蔓延，安全系数高。本发明一体化锂电电源柜，使用稳定、可靠，具有机械式主动灭火机制，安全性高。

Description

一种一体化锂电电源柜

技术领域

本发明涉及一种电源柜，特别涉及一种一体化锂电电源柜。

背景技术

UPS即不间断电源，是一种含有储能装置的不间断电源。主要用于给部分对电源稳定性要求较高的设备，提供不间断的电源。不间断电源是将电池与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。其用于对轨道交通、公安系统机房、数据中心等提供稳定、不间断的电力供应。

传统是用铅酸或胶体电池供电，其体积大、寿命短，对建筑承重要求高，对环境危害较大，且电池参数不好监控，需要定期巡检，因此已逐渐被锂电池所替代。

而锂电池因其结构特点及使用的高能量密度材料等因素，使其在使用过程中存在爆炸起火等危险，且锂电池起火属于其内部能量的释放。当锂电池发生热失控时，会喷出高温气体和颗粒混合物，这些气体具有可燃性，极易发生火灾，高温喷出物以及喷出物燃烧产生的火焰会加热周围电池，极易引燃周边电池甚至整个电柜，传统的消防技术难以有效避免锂电池火灾的发生，目前绝大多数的安全性问题都是由锂电池热失控蔓延引发的，锂电池消防技术已经成为了制约行业发展的瓶颈。

因此，急需一种可以快速对锂电池进行灭火、防止其蔓延的电源柜。

发明内容

【1】要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、能实现内部灭火、使用安全可靠的一体化锂电电源柜。

【2】解决问题的技术方案

本发明提供一种一体化锂电电源柜，其包括前端敞口的柜体1，所述柜体1内设有左腔体和右腔体，所述左腔体和所述右腔体的前端均设有门11，所述左腔体内由上而下等距设置有前端敞口的安装槽，所述安装槽内设有电池模块2；所述电池模块2包括整体为长方体的壳体，所述壳体内成型有腔室20，所述腔室20内设有垂直隔板21并将所述腔室20隔成依次连接且用于放置电池模组2a的子腔室，所述子腔室之间形成冷却风道，所述冷却风道的进口端和出口端均位于腔室20后端，所述冷却风道的进口端和出口端均设有冷却风口和排气阀，腔室的后端滑配有挡板，所述挡板盖住所述排气阀；所述腔室20内设有与灭火剂罐连接的灭火管，所述挡板与一联动机构连接，所述联动机构及所述灭火管分别与一触发装置6连接，所述触发装置6上设有感测装置，当所述感测装置检测到腔室20内着火时，触发所述触发装置6，使联动机构带动所述挡板滑动并挡住所述冷却风口、且打开所述排气阀，同时所述触发装置6打开所述灭火管，使灭火剂充入腔室20进行灭火，同时将多余气体从所述排气阀单向排出。

进一步的，所述联动机构包括转动地安装在所述腔室20后端的转套311、固定在所述转套311端部的驱动齿轮31、及水平滑配在所述腔室20内且与所述驱动齿轮31啮合的齿条，所述齿条的滑动方向垂直于所述挡板的滑动方向，所述齿条的端部设有锁杆，所述挡板的侧壁开设有锁杆孔410，所述挡板盖住所述排气阀时所述锁杆孔410与所述锁杆同轴、且能容所述锁杆插入并实现固定，所述壳体内设有使所述挡板有向所述冷却风口靠近的运动趋势的第一弹性部件、及使所述锁杆有背向所述挡板的运动趋势的第二弹性部件；所述转套311的侧壁固定有限位杆35，所述触发装置6上设有能顶住所述限位杆35并限制其转动的触发杆61。

进一步的，所述腔室20的顶部设有缓冲盖7，所述缓冲盖7为中空并形成缓冲腔，所述灭火管与所述缓冲腔连接，所述缓冲盖7的下底面呈矩阵状开设有与所述缓冲腔连通的出气孔71。

进一步的，所述垂直隔板21的上端沿长度方向等距开设有第一气孔210，相邻两所述第一气孔210之间的距离大于或等于所述第一气孔210的长度，所述垂直隔板21的上端沿长度方向滑配有与触发装置6连接的动隔板5，所述动隔板5上沿长度方向等距开设有第二气孔50，所述第一气孔210与所述第二气孔50交错且不连通，所述触发装置6触发时，所述动隔板5滑动并使所述第一气孔210连通所述第二气孔50。

进一步的，所述动隔板5的滑动方向平行于所述转套311的转动轴线，所述转套311的侧壁固定有支撑杆34，所述动隔板5的端部与所述支撑杆34接触并实现限位，所述壳体内设有使所述动隔板5有向所述支撑杆34靠近的运动趋势的第三弹性部件。

进一步的，所述触发装置6包括垂直设置的第一缸筒62及固定在所述第一缸筒62上端且水平设置的第二缸筒63，所述第一缸筒62内滑配有第一滑塞8，所述第一滑塞8将所述第一缸筒62隔成上腔620和下腔，所述下腔内设有使所述第一滑塞8有向上的运动趋势的第四弹性部件，所述第一缸筒62的侧壁设有与所述灭火剂罐的出气管连接的第一进气口，所述第一滑塞8的下端设有触发杆61，所述触发杆61的端部与所述联动机构接触，所述第一滑塞8上设有使气体单向向上流动的单向阀组；所述第二缸筒63的侧壁开设有第二出气口631及与所述上腔620连通的第二进气口632，所述第二缸筒63内设有第二滑塞64及使所述第二滑塞64有向所述第二出气口631靠近的运动趋势的第五弹性部件，所述第二滑塞64的侧壁开设有环形凹槽641，所述感测装置固定在所述第二缸筒63的端部，所述感测装置内设有使所述第二滑塞64位于左极限位以阻断所述第二进气口632与所述第二出气口631连通的压力，所述上腔620内填充有惰性气体以使所述第一滑塞8位于下极限位并堵住所述第一进气口；所述感测装置感测到着火时，其内部的压力释放，所述第二滑塞64运动至右极限位并通过所述环形凹槽641连通所述第二出气口631与所述第二进气口632，所述第一滑塞8上端失去支撑力后运动至上极限位、并使所述第一进气口连通所述第二出气口632。

进一步的，所述感测装置包括由导热金属制成导热管，所述导热管的端部密封连接有玻璃片65，所述导热管内填充有压缩气体或液体，所述压缩气体或液体产生的压力使所述第二滑塞64位于左极限位。

进一步的，所述感测装置包括与所述第二缸筒63同轴的套管，所述套管内滑配有与所述第二滑塞64连接的支杆642，所述套管的端部固定有与所述支杆642连接且在受热时与所述支杆642脱离的锁紧机构9。

进一步的，所述锁紧机构包括锁壳91、压环92和拉簧，所述锁壳91固定在所述套管端部，所述锁壳91内成型有横截面为圆形的安装腔，所述安装腔的两端贯穿有容所述支杆642穿过的孔，所述支杆642的侧壁开设有环形槽，所述压环92滑配在所述安装腔内、其端面形成第一支承面，所述安装腔的端面形成朝向所述第一支承面的第二支承面96，所述第二支承面96为斜面或弧形面，且在所述第一支承面与所述第二支承面96之间周向均布有至少3个钢珠94，所述压环92上设有第一磁体93，所述第二支承面96上设有与所述第一磁体93磁性相反的第二磁体95，所述第二磁体95对所述第一磁体93产生吸力并使所述压环92将所述钢珠94推至所述支杆642上的环形槽内以实现对所述支杆642的锁止，所述拉簧与所述压环92连接并使其有背向所述第二磁体95的运动趋势，且所述拉簧的拉力小于所述第二磁体95对所述压环92产生的吸力。

进一步的，所述第一磁体93和/或所述第二磁体95的消磁温度大于等于100℃且小于或等于150℃。

【3】有益效果

本发明一体化锂电电源柜，采用抽拉式电池模块结构，安装方便省力，利于日常维护，空间利用率高；设置独立的灭火装置，实现模块内独立灭火，避免火势扩散和蔓延，安全性高；采用纯机械式灭火结构，可靠性高，避免电力触发的不可靠性，进而提高了使用安全性；设置冷却风道，能对内部电池模组进行高效冷却，避免温度过高产生危险；滑动挡板，灭火时机械阻断与冷却系统的连接，避免挥发物质或灭火剂进入冷却系统，同时避免冷却系统送入外部空气（氧气）而助燃，便于快速灭火；设置排气阀，控制电池模块内部压力，避免压力过高，同时阻止外部空气进入；齿轮齿条结构驱动，驱动力高，驱动稳定可靠；双滑塞联动结构设置，结构紧凑，联动稳定、可靠性高；本发明一体化锂电电源柜，使用稳定、可靠，具有机械式主动灭火机制，安全性高。

附图说明

图1a为本发明一体化锂电电源柜的结构示意图；

图1b为本发明一体化锂电电源柜的电池模块的放置状态示意图；

图2为本发明一体化锂电电源柜的电池模块的结构示意图；

图3为本发明一体化锂电电源柜的电池模组的安装示意图；

图4为本发明一体化锂电电源柜的壳体的结构示意图；

图5为本发明一体化锂电电源柜的壳体的另一角度结构示意图；

图6为本发明一体化锂电电源柜的挡板的安装示意图；

图7为本发明一体化锂电电源柜的挡板的触发状态示意图；

图8为本发明一体化锂电电源柜的联动机构的结构示意图；

图9为本发明一体化锂电电源柜的触发装置与联动机构的连接示意图；

图10为本发明一体化锂电电源柜的动隔板的安装示意图；

图11为本发明一体化锂电电源柜的动隔板的触发状态示意图；

图12为本发明一体化锂电电源柜的缓冲盖的结构示意图；

图13为本发明一体化锂电电源柜的触发装置的结构示意图；

图14为本发明一体化锂电电源柜的触发装置的触发状态示意图；

图15为本发明一体化锂电电源柜的第一滑塞的结构示意图；

图16为本发明一体化锂电电源柜的感测装置的实施例二的结构示意图；

图17为本发明一体化锂电电源柜的实施例二的感测装置的局部放大图；

图18为本发明一体化锂电电源柜的实施例二的感测装置的触发状态示意图；

图中：1-柜体、11-门、2-电池模块、2a-电池模组、20-腔室、21-垂直隔板、20a-安装室、201a-冷却进风口、201b-冷却出风口、202a-第一排气阀、202b-第二排气阀、210-第一气孔、211-条形滑槽、31-驱动齿轮、311-转套、32-第一齿条、321-第一锁杆、33-第二齿条、331-第二锁杆、34-支撑杆、341-限位块、35-限位杆、41-第一挡板、410-锁杆孔、42-第二挡板、5-动隔板、50-第二气孔、52-缓冲垫、6-触发装置、61-触发杆、62-第一缸筒、620-上腔、63-第二缸筒、631-第二出气口、632-第二进气口、64-第二滑塞、641-环形凹槽、642-支杆、65-玻璃片、7-缓冲盖、71-出气孔、8-第一滑塞、80-通气孔、81-滑塞本体、82-阀片、83-垫片、84-弹性压片、9-锁紧机构、91-锁壳、92-压环、93-第一磁体、94-钢珠、95-第二磁体、96-第二支承面。

具体实施方式

下面结合附图，详细介绍本发明实施例。

参阅图1a至图18，本发明提供一种一体化锂电电源柜，其包括有整体为长方体的柜体1，柜体1内中空，其前端敞口（开口），在柜体1内设有左腔体和右腔体，在左腔体和右腔体的前端均设有门11，左腔体用于放置电池模块2，具体的，在左腔体的左右两侧由上而下等距设置有水平隔板，其形成由上而下等距设置的安装槽，该安装槽的前端敞口，在安装槽内设有电池模块2，电池模块2抽拉式安装在该安装槽内，抽拉形式类似于抽屉，即可以向前抽出脱离，安装方便、快捷，且空间利用率高，电池模块2的前端通过导线连接，参阅图1a和图1b，右腔体内设有UPS模模、冷却装置（空调）、显示屏等模块，在右腔体的底部设置有用于消防灭火的灭火剂罐；在柜体1的顶部设有监控摄像头（图中未示出）。

参阅图2-图11，电池模块2包括整体为长方体的壳体，壳体由金属制成，结构强度高，在壳体的前端设置有连接端口，在前端两侧设置有把手，方便电池模块2的插入或取出；在其内部设置有由防火材料制成的防火层，本实施例中，其为气凝胶；在壳体内成型有腔室20，该腔室20整体为长方体，在腔室20内设有垂直隔板21，该垂直隔板21将腔室20隔成若干个首尾相连的子腔室，子腔室依次连接并形成一个通道，即形成冷却风道，在子腔室内放置有电池模组2a，电池模组2a的高度小于子腔室的高度，其上端与子腔室顶部之间存在间隙，用于风道冷却，冷却风道的进口端和出口端均位于腔室20后端，在冷却风道的进口端和出口端均设有冷却风口和排气阀，同时在腔室20的后端垂直滑配有挡板，挡板盖住排气阀；在腔室20内设有与灭火剂罐连接的灭火管，灭火剂罐内填充有二氧化碳或七氟丙烷或全氟己酮，挡板与一联动机构连接，联动机构及灭火管分别与一触发装置6连接，在触发装置6上设有感测装置，当感测装置检测到腔室20内着火时（到达一定温度时），该触发装置6触发（动作），使联动机构带动挡板滑动，挡板从排气阀处滑动到冷却风口处，进而挡住冷却风口，打开排气阀，排气阀为单向出口，本实施例中，其由两片呈一定夹角（10°-30°）且端部相互贴合的金属片构成，其横截面为喇叭形，金属片能产生弹性变形，当腔室20内达到一定的气压时，撑开两金属片，并能使腔室20内的气体排出；同时触发装置6打开灭火管，使灭火剂充入腔室20进行灭火，同时将多余气体从排气阀单向排出，控制腔室20的内部压力，避免压力过高而产生变形甚至爆炸，同时能避免外部的氧气进入助燃，提高灭火效率和可靠性。

参阅图3-图7，本实施例中，垂直隔板21为一个，其前后朝向，且设置在腔室20的中间，并将腔室20隔成左腔室和右腔室，在腔室20的后端设有第二隔板，该第二隔板左右设置，第二隔板的两端向后折弯90度并与壳体后端连接，第二隔板与壳体后端之间形成安装室20a，该安装室20a用于安装联动机构和触发装置6，垂直隔板21的后端与该第二隔板连接，即左腔室和右腔室的后端不连通，垂直隔板21的前端与腔室20的前端之间设有开口，并连通左腔室和右腔室，垂直隔板21的上端与腔室顶面连接，整体形成一个U形的通道结构；在左腔室的后端设置有冷却进风口201a和第一排气阀202a，且冷却进风口201a位于第一排气阀202a的上端，冷却进风口用于与冷却系统连接，用于冷却风的进入；同时在左腔室的后端内壁垂直滑配有第一挡板41，该第一挡板41位于下端且盖住第一排气阀202a，同时在左腔室内设有第一弹性部件，该第一弹性部件使第一挡板41有向上的运动趋势，即使第一挡板41有向冷却进风口201a靠近的运动趋势；同时在第一挡板41的侧壁开设有锁杆孔410，该锁杆孔410水平设置，且朝向安装室；在右腔室的后端设置有冷却出风口201b和第二排气阀202b，且冷却出风口201b位于第二排气阀202b的下端，冷却出风口201b用于与冷却系统连接，用于腔室20内的热风的排出；同时在右腔室的后端内壁垂直滑配有第二挡板42，该第二挡板42位于上端且盖住第二排气阀202b，同时在右腔室内设有第一弹性部件，该第一弹性部件使第二挡板42有向下的运动趋势，即使第二挡板42有向冷却出风口201b靠近的运动趋势；同时在第二挡板42的侧壁开设有锁杆孔，该锁杆孔水平设置，且朝向安装室。

第一挡板41和第二挡板42均与联动机构连接，能由其触发，参阅图6-图9，具体的，该联动机构包括转套311、驱动齿轮31和齿条，转套311转动地安装在安装室20a内，其转动轴线水平且前后设置，优选的，该转套311位于腔室的中心位置，驱动齿轮31刚性连接在转套311的端部，且与转套311同轴设置，齿条包括第一齿条32和第二齿条33，第一齿条32水平设置，其水平（左右）方向滑配在安装室20a内，其位于驱动齿轮31的下端，并与驱动齿轮31啮合，通过驱动齿轮31的转动能带动第一齿条32左右滑动，在其左端端部设置有第一锁杆321，该第一锁杆321水平设置，且插入在第一挡板41侧壁的锁杆孔内，实现对第一挡板41的固定，此时，第一挡板41位于下端且盖住第一排气阀202a；第二齿条33水平设置，其水平（左右）方向滑配在安装室20a内，其位于驱动齿轮31的上端，并与驱动齿轮31啮合，通过驱动齿轮31的转动能带动第二齿条33左右滑动，其右端端部设置有第二锁杆331，第二锁杆331水平设置，且插入在第二挡板42侧壁的锁杆孔内，实现对第二挡板42的固定，此时，第二挡板42位于上端且盖住第二排气阀202b，驱动齿轮31转动时，能带动第一齿条32和第二齿条33的同步滑动，且第一齿条32与第二齿条33的滑动方向相反。

在安装室20a内设有第二弹性部件，第二弹性部件使锁杆背向（远离）与其对应的挡板的运动趋势，具体的，使第一锁杆321（第一齿条32）有远离第一挡板41的趋势，使第二锁杆331（第二齿条33）有远离第二挡板42的趋势，该第二弹性部件可以设置在第一齿条32及第二齿条33上，其为压簧或拉簧，同时可以设置在驱动齿轮31上，使其有转动的趋势并带动齿条滑动，此时，该第一弹性部件为扭簧。

在转套311的侧壁固定有限位杆35，该限位杆35的轴线垂直于转套311的转动轴线，本实施例中，其垂直并相交于转套311的转动轴线，该限位杆35的上表面作为支承面与触发装置6下端的触发杆61接触，具体的，限位杆35水平设置（未触发时），其位于驱动齿轮31的右边侧，限位杆35的上表面端部与触发杆61接触，为了便于装配，提高精度，在限位杆35的上表面的端部开设有一定位凹槽，该定位凹槽的深度大于1mm且小于5mm，该定位凹槽的侧壁向右延伸至限位杆35外，触发杆61的下端抵在该定位凹槽内，参阅图6，该触发杆61具有支撑力（未触发时），通过顶住限位杆35从而限制限位杆35转动，触发时，触发杆61向上回缩，限位杆35失去支撑力后在弹力作用下逆向转动，进而带动齿条运动，最终使锁杆与挡板脱离，使挡板在弹力作用下滑动。

参阅图13-图14，触发装置6位于驱动齿轮31的右端，具体的，位于限位杆35（未触发时）的正上方，该触发装置6包括第一缸筒62和第二缸筒63，第一缸筒62垂直设置，第二缸筒63水平设置，且固定在第一缸筒62的上端，在第一缸筒62内垂直滑配有第一滑塞8，第一滑塞8将第一缸筒62隔成上腔620和下腔，第一滑塞8的轴向长度大于等于30mm，在下腔内设有第四弹性部件，该第四弹性部件使第一滑塞8有向上的运动趋势，同时在第一缸筒62的侧壁设有第一进气口，该第一进气口与灭火剂罐的出气管连接，且当第一滑塞8位于下极限位时，第一滑塞8的侧壁挡住（堵住）该第一进气口，在第一滑塞8的两端侧壁设有密封圈，该密封圈位于第一进气口的上下两端（未触发时），提高密封性。在第一滑塞8的下端设有触发杆61，该触发杆61向下延伸至第一缸筒62外，并与限位杆35接触，在第一滑塞8上设有单向阀组，该单向阀组使气体单向向上流动，具体的，参阅图15，该第一滑塞8包括滑塞主体81，该滑塞主体81整体为圆柱形，在滑塞主体81的上下两端贯穿有通气孔80，通气孔80至少为三个且周向均布，在滑塞主体81的上端开设有一环形的凹槽，通气孔80的上端位于该凹槽内，同时在滑塞主体81的上端由上而下依次设置有弹性压片84、垫片83和阀片82，其通过一螺栓固定，弹性压片84具有向下的变形趋势，并压住阀片82盖住（堵住）凹槽，进而实现单向密封，形成单向阀组；在第二缸筒63的侧壁开设有第二出气口631及第二进气口632，第二进气口632与上腔620连通，在第二缸筒63内设有第五弹性部件，该第五弹性部件使第二滑塞64有向第二出气口631靠近的运动趋势，本实施例中，第二出气口631位于第二进气口632的右端，同时在第二滑塞64的侧壁开设有环形凹槽641，当第二滑塞64位于左极限位时，第二滑塞64阻断第二进气口632和第二出气口631的连通，当第二滑塞64运动至右极限位时，第二进气口632和第二出气口631通过环形凹槽连通；在上腔620内填充有惰性的压缩气体，其形成压力并使第一滑塞8位于下极限位，进而堵住第一进气口，因此，在上腔620的侧壁设置有一个充气阀，为了便于精确控制行程量，在上腔和下腔内均设置有一限位件，用于控制第一滑塞8的上下极限位，便于对上腔620充气时，使第一滑塞8精确堵住第一进气口。感测装置固定在第二缸筒63的右端端部，在感测装置内设有（具有）压力，该压力使第二滑塞64位于左极限位、以阻断第二进气口632与第二出气口631连通，该压力可以为压缩气体的压力，也可以为机械接触的压力；当感测装置感测到着火时，感测装置内部的压力释放，第二滑塞64在第五弹性部件的作用力下运动至右极限位，第二出气口631与第二进气口632通过环形凹槽641连通，使上腔620内的压缩气体通过第二进气口632、环形凹槽641后从第二出气口631排出，第一滑塞8上端失去支撑力后在第四弹性部件的作用力下向上运动至上极限位，进而打开第一进气口，第一进气口的灭火剂从第一滑塞8下端经过单向阀组后从第二出气口排出至腔室20内，进而实现灭火。

上述感测装置可以为机械式或气压式。

实施例一，气压式，参阅图13-图14，感测装置包括由导热金属制成导热管，导热管密封连接在第二缸筒63的端部，在导热管的侧壁设置有充液或充气阀（口），在导热管的右端端部密封连接有玻璃片65，在导热管内填充有压缩气体或液体，压缩气体或液体产生的压力使第二滑塞64位于左极限位，进而堵住第二进气口632和第二出气口631的连通，上述导热管位于腔室20的上方，用于检测火焰或温度，当腔室20内着火时，加热导热管，使其内部的气体或液体膨胀，产生的压力挤碎玻璃片65，本实施例中，玻璃片65的破碎压力为0.5-0.6Mpa，当玻璃片65破碎后，其内部的气体或液体排出，导热管内的压力消失，第二滑塞64右端失去压力后在第五弹性部件的作用力下向右移动，进而实现第二进气口632和第二出气口631的连通，实现触发。

实施例二，机械式，参阅图16，本实施例中，感测装置包括与第二缸筒63同轴的套管，在套管内滑配有支杆642，该支杆642与第二滑塞64刚性连接或接触，在套管的端部固定有锁紧机构9，该锁紧机构与支杆642连接，用于对支杆642进行固定，以对第二滑塞64产生压力，该锁紧机构9在受热时与支杆642脱离，即锁紧机构9在着火时能触发并与支杆642脱离，使第二滑塞64的右端失去支撑力，实现触发。

参阅图17-图18，该锁紧机构9包括锁壳91、压环92和拉簧，锁壳91整体为圆筒形，其固定在套管端部，在锁壳91内成型有横截面为圆形的安装腔，同时在安装腔的两端贯穿有容支杆642穿过的孔，上述安装腔、孔均和支杆642同轴，在支杆642的侧壁开设有环形槽，该环形槽的横截面为弧形，且与设置在安装腔内的钢珠94的半径相同，深度小于钢珠94半径，本实施例中，其深度为钢珠94的半径的1/5-1/2,压环92整体为圆环形，其同轴滑配在安装腔内，压环92的右端面形成第一支承面，安装腔的右端端面形成第二支承面96，该第二支承面96朝向第一支承面，第二支承面96为斜面或弧形面，钢珠94设置在第一支承面与第二支承面96之间，该钢珠94至少为3个且周向均布，在压环92上设有第一磁体93，同时在第二支承面96上设有第二磁体95，该第二磁体95的磁性与第一磁体93的磁性相反，因此第二磁体95对第一磁体93产生吸力，使压环92向钢珠94方向运动，同时在第二支承面96的斜面或弧形面的导向下，将钢珠94推至支杆642上的环形槽内，进而实现对支杆642的锁止固定，本实施例中，安装腔的单侧宽度（径向方向）为钢珠94的直径的1.1-1.3倍，拉簧设置在安装腔左端，且与压环92连接，拉簧能拉动压环92向左运动，即使压环92有背向第二磁体95的运动趋势，而拉簧对压环92的拉力小于第二磁体95对压环92（第一磁体93）产生的吸力，因此，在正常状态下，能使压环92位于右端并将钢珠94位于环形槽内，此时，支杆642无法向右移动；该套管位于腔室20的上端，用于检测火焰或温度，当腔室20内着火时，火焰温度加热第一磁体93及第二磁体95，使第一磁体93或第二磁体95磁力下降或消磁，进而使第一磁体93与第二磁体95之间的吸力小于拉簧对压环92产生的拉力，在拉簧的拉力下使压环92背向钢珠94方向运动，即拉动压环92向左运动，钢珠94失去轴向限位，支杆642在第五弹性部件的弹力下向右运动，其侧壁的环形槽推动钢珠向外（同时向左）运动，进而使钢珠94失去对支杆642的支撑，使第二滑塞64右端失去支撑力并运动至右几极限位，实现触发，且当第一磁体93不完全消磁后，吸住钢珠94向左移动，辅助触发；为了便于消磁，提高着火时的消磁速率，第二磁体95端设置有导热部件，其延伸至套管外，或者第二磁体95外漏在套管外，提高响应度，本实施例中，第一磁体93和/或第二磁体95的消磁温度大于等于100℃且小于或等于150℃，优选的，对第二磁体95进行消磁。

触发后，第一缸筒62侧壁的第一进气口连通第二缸筒63上的第二出气口，使灭火剂进入腔室20内进行灭火，为了提高灭火效率，同时避免高速进入的灭火剂对内部电池模组2a产生冲击，本实施例中，在腔室20的顶部设有缓冲盖7，参阅图12，该缓冲盖7为中空并形成缓冲腔，灭火管与该缓冲腔连接（连通），在缓冲盖7的下底面呈矩阵状开设有出气孔71，该出气孔71与缓冲腔连通并用于排出缓冲腔内的灭火剂，该出气孔71覆盖于整个腔室20的顶部，达到缓冲效果，同时使灭火剂均匀地从腔室顶部进入，提高灭火效率；缓冲盖7与设置在第二出气口631上的灭火管连接。

为了在灭火时使各子腔室的顶部快速连通，避免不连通而产生瞬间的压差，同时为了进一步提高灭火效率，本实施例中，垂直隔板21在灭火触发时，顶部敞开并连通子腔室，本实施例中，连通左腔室和右腔室，具体的，参阅图3-图5、图8-图9，在垂直隔板21的上端沿长度方向等距开设有第一气孔210，第一气孔210位于电池模组2a的上端，相邻两个第一气孔210之间的距离大于或等于第一气孔210的长度，同时在垂直隔板21的上端沿长度方向滑配有与触发装置连接的动隔板5，具体的，在垂直隔板21的上端开设有条形滑槽211，动隔板5滑配在该条形滑槽211内，在动隔板5上沿长度方向等距开设有第二气孔50，第二气孔50之间的间距与第一气孔210之间的间距相同；同时，在垂直隔板21与动隔板5之间设有第三弹性部件，该第三弹性部件使动隔板5有向后的运动趋势，同时在转套311的侧壁固定有支撑杆34，该支撑杆34上设有朝前的支承面，本实施例中，动隔板5与支撑杆34位于同一平面上，且在第三弹性部件的作用力下，使动隔板5的后端端部与支撑杆34的前端面接触，进而实现对动隔板5的限位固定，动隔板5与支撑杆34接触时，即未触发时，第一气孔210与第二气孔50交错且不连通，此时，左腔室和右腔室上端不连通，触发时，支撑杆34随转套311转动，使支撑杆34与该动隔板5错位并脱离，在第三弹性部件的作用力下，使动隔板5向后滑动，其滑动距离与第一气孔210或第二气孔50的长度（前后方向）相同，进而使第一气孔210与第二气孔50对齐，从而使左腔室和右腔室的上端连通，使腔室20上端进入的灭火剂能均匀进入各子腔室，提高灭火效率。

为了便于精确定位，实现快速装配，在支撑杆34的前端左侧设置有限位块341，其与动隔板5的侧壁接触，装配时能对支撑杆34实现快速径向定位；同时，为了避免在触发时动隔板5与壳体侧壁产生刚性接触，在安装室20a的后端侧壁设置有缓冲垫52，其位于动隔板5的运动路径上，当动隔板5运动至后极限位时与该缓冲垫52接触，该缓冲垫52由弹性的阻燃材料制成。

本申请中，电池模组2a采用磷酸铁锂电芯，锂电池中最安全电芯，其可靠性好，具有循环寿命长，循环次数高的优点。

本申请还配设电气系统，用于电池系统，可兼容锂离子电池、钠离子电池等；系统为双电源供电，可有市电及电池供电，优先市电供电；该系统旨在保护每个电芯（单体锂电池后面统一用电芯表示），使其充放电的温度、电压、电流等参数，在合理的范围内；以及可以起到短路保护的作用等。

该单体电池的温度使用范围：充电：0℃-50℃，放电：-20℃-60℃；极限电压使用范围：2.0V-3.8V；合理电压范围：2.5V-3.65V。

电芯的电压会受充电、放电及自放电的影响，充电电压升高、放电电压降低；外部给电池充电，电池电压才会升高；电池给外部放电以及电池自放电及电池给BCMU（BMS）、继电器等供电，会消耗电池电量导致电池电压下降。

其具有以下优点：

1、BMS（电池管理系统）由DC/DC电源供电回路的开关设计为带电操功能的断路器，当电芯电压低于2V或总压低于2.3V*串联数时，BMS控制断开DC/DC电源，此时电池系统下电，避免BMS及继电器等继续消耗电池电量，保护电池的寿命及安全；2、在电路中设计急停功能（EPO），当外部出现紧急情况时，可通过紧急按压急停按钮，BMS控制主回路断路器K6分励脱扣器脱扣，断开外部输出，避免安全事故；并同步将急停信号及断路器脱扣信号上传到BMS及上级监控系统，便于上级管理人员查找故障；3、电操同时设计为欠压脱扣型，当低于特定电压时可自动断开供电回路，并与BMS对电操的指令形成双保险，保护电池不受损及出现安全事故。

以下对本申请的工作原理进行说明：

正常工作时，触发装置处于初始状态，此时第二滑塞64在其右端的压力作用下处于左极限位，使第二进气口632和第二出气口631处于阻断（不连通）状态，而第一缸筒62的上腔620内的惰性气体使第一滑塞8处于下极限位，第一滑塞8阻断（堵住）第一缸筒62侧壁的第一进气口；同时，位于下极限位的第一滑塞8使其下端的触发杆61抵住（联动机构上的）限位杆35。

联动机构上的限位杆35受到触发杆61的阻力无法转动，此状态下，第一齿条32位于左极限位，其左端端部的第一锁杆321插入第一挡板41上的锁杆孔410内，并实现对第一挡板41的固定，此时第一挡板41位于下极限位，且盖住（堵住）第一排气阀202a；第二齿条33位于右极限位，其右端端部的第二锁杆331插入第二挡板42上的锁杆孔内，并实现对第二挡板42的固定，此时第二挡板42位于上极限位，且盖住（堵住）第二排气阀202b。

同时，动隔板5后端与（联动机构上的）支撑杆34接触并位于前极限位，此时，动隔板5上的第二气孔50与垂直隔板21上的第一气孔210交错且不连通，各个子腔室的上端不连通，只形成冷却风道；具体的，左腔室后端的冷却进风口201a送入冷风，冷风进入左腔室并经过垂直隔板21前端的缺口进入右腔室，最终从右腔室后端的冷却出风口201b排出，进而实现对内部电池模组的冷却。

当感测装置感测到内部着火时，感测装置内部的机械式或气压式的压力释放，第二滑塞64在第五弹性部件的作用力下运动至右极限位，第二出气口631与第二进气口632通过环形凹槽641连通，使上腔620内的压缩气体通过第二进气口632、环形凹槽641后从第二出气口631排出，第一滑塞8上端失去支撑力后在第四弹性部件的作用力下向上运动至上极限位，进而打开第一进气口，第一进气口的灭火剂从第一滑塞8下端经过单向阀组后从第二出气口631排出至缓冲盖7内，并从缓冲盖7下端的出气孔71排出至腔室20内，进而实现灭火。

同时随着第一滑塞8向上移动，其下端的触发杆61也向上移动，与其接触的限位杆35失去支撑力，在弹性部件的作用下使转套311（驱动齿轮31）逆向转动，驱动齿轮31转动带动第一齿条32和第二齿条33向内滑动，使第一齿条32端部的第一锁杆321与第一挡板41脱离，第一挡板41在弹性部件的作用力下向上滑动，并挡住冷却进风口201a，同时，露出第一排气阀202a，第二挡板42同理并向下滑动，挡住冷却出风口201b，同时露出第二排气阀202b，避免在灭火时挥发物质或粉尘或灭火剂通过冷却进风口或出风口进入冷却系统或柜体内，达到对冷却系统和柜体的保护；同时，充入的灭火剂体积变大，对壳体内部形成一定的压力，该压力通过排气阀排放，此时，该排气阀起到安全阀的作用；同时，排气阀为单向，避免外部空气进入而助燃，提高着火时的安全性，避免火势扩大。

同时随着转套311的转动，其侧壁的支撑杆34随之转动，并与动隔板5脱离，动隔板5在第三弹性部件的弹力作用下向后滑动，使动隔板5上的第二气孔50与垂直隔板21上的第一气孔210对齐（连通），进而使左腔室和右腔室上端连通，进一步提高灭火剂进入各腔室的均匀度，灭火效率高。

灭火完成后，通过人工的方式对灭火剂罐进行关闭；也可以对每个电池模块设置独立的灭火剂罐。

本申请一体化锂电电源柜，在某个电池模块出现持续温度骤升、冒烟或起火时，电池模块内的内部消防机制启动，进行模块内部灭火；当模块外部出现持续温度骤升、冒烟起火，或者模块内部未灭并扩展到模块外部时，启动外部消防机制，实现模块外部灭火，其形成两级消防机制，有效控制灭火区间，提高灭火精度和效率。

本发明一体化锂电电源柜，采用抽拉式电池模块结构，安装方便省力，利于日常维护，空间占用率高；设置独立的灭火装置，实现模块内独立灭火，避免火势扩散和蔓延，安全性高；采用纯机械式灭火结构，可靠性高，避免电力触发的不可靠性，进而提高了使用安全性；设置冷却风道，能对内部电池模组进行高效冷却，避免温度过高产生危险；滑动挡板，灭火时机械阻断与冷却系统的连接，避免挥发物质或灭火剂进入冷却系统，同时避免冷却系统送入外部空气（氧气）而助燃，便于快速灭火；设置排气阀，控制电池模块内部压力，避免压力过高，同时阻止外部空气进入；齿轮齿条结构驱动，驱动力高，驱动稳定可靠；双滑塞联动结构设置，结构紧凑，联动稳定、可靠性高；本发明一体化锂电电源柜，使用稳定、可靠，具有机械式主动灭火机制，安全性高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种一体化锂电电源柜，其特征在于：包括前端敞口的柜体，所述柜体内设有左腔体和右腔体，所述左腔体和所述右腔体的前端均设有门，所述左腔体内由上而下等距设置有前端敞口的安装槽，所述安装槽内设有电池模块；所述电池模块包括整体为长方体的壳体，所述壳体内成型有腔室，所述腔室内设有垂直隔板并将所述腔室隔成依次连接且用于放置电池模组的子腔室，所述子腔室之间形成冷却风道，所述冷却风道的进口端和出口端均位于腔室后端，所述冷却风道的进口端和出口端均设有冷却风口和排气阀，腔室的后端滑配有挡板，所述挡板盖住所述排气阀；所述腔室内设有与灭火剂罐连接的灭火管，所述挡板与一联动机构连接，所述联动机构及所述灭火管分别与一触发装置连接，所述触发装置上设有感测装置，当所述感测装置检测到腔室内着火时，触发所述触发装置，使联动机构带动所述挡板滑动并挡住所述冷却风口、且打开所述排气阀，同时所述触发装置打开所述灭火管，使灭火剂充入腔室进行灭火，同时将多余气体从所述排气阀单向排出。

2.如权利要求1所述的一体化锂电电源柜，其特征在于：所述联动机构包括转动地安装在所述腔室后端的转套、固定在所述转套端部的驱动齿轮、及水平滑配在所述腔室内且与所述驱动齿轮啮合的齿条，所述齿条的滑动方向垂直于所述挡板的滑动方向，所述齿条的端部设有锁杆，所述挡板的侧壁开设有锁杆孔，所述挡板盖住所述排气阀时所述锁杆孔与所述锁杆同轴、且能容所述锁杆插入并实现固定，所述壳体内设有使所述挡板有向所述冷却风口靠近的运动趋势的第一弹性部件、及使所述锁杆有背向所述挡板的运动趋势的第二弹性部件；所述转套的侧壁固定有限位杆，所述触发装置上设有能顶住所述限位杆并限制其转动的触发杆。

3.如权利要求1所述的一体化锂电电源柜，其特征在于：所述腔室的顶部设有缓冲盖，所述缓冲盖为中空并形成缓冲腔，所述灭火管与所述缓冲腔连接，所述缓冲盖的下底面呈矩阵状开设有与所述缓冲腔连通的出气孔。

4.如权利要求2所述的一体化锂电电源柜，其特征在于：所述垂直隔板的上端沿长度方向等距开设有第一气孔，相邻两所述第一气孔之间的距离大于或等于所述第一气孔的长度，所述垂直隔板的上端沿长度方向滑配有与触发装置连接的动隔板，所述动隔板上沿长度方向等距开设有第二气孔，所述第一气孔与所述第二气孔交错且不连通，所述触发装置触发时，所述动隔板滑动并使所述第一气孔连通所述第二气孔。

5.如权利要求4所述的一体化锂电电源柜，其特征在于：所述动隔板的滑动方向平行于所述转套的转动轴线，所述转套的侧壁固定有支撑杆，所述动隔板的端部与所述支撑杆接触并实现限位，所述壳体内设有使所述动隔板有向所述支撑杆靠近的运动趋势的第三弹性部件。

6.如权利要求1所述的一体化锂电电源柜，其特征在于：所述触发装置包括垂直设置的第一缸筒及固定在所述第一缸筒上端且水平设置的第二缸筒，所述第一缸筒内滑配有第一滑塞，所述第一滑塞将所述第一缸筒隔成上腔和下腔，所述下腔内设有使所述第一滑塞有向上的运动趋势的第四弹性部件，所述第一缸筒的侧壁设有与所述灭火剂罐的出气管连接的第一进气口，所述第一滑塞的下端设有触发杆，所述触发杆的端部与所述联动机构接触，所述第一滑塞上设有使气体单向向上流动的单向阀组；所述第二缸筒的侧壁开设有第二出气口及与所述上腔连通的第二进气口，所述第二缸筒内设有第二滑塞及使所述第二滑塞有向所述第二出气口靠近的运动趋势的第五弹性部件，所述第二滑塞的侧壁开设有环形凹槽，所述感测装置固定在所述第二缸筒的端部，所述感测装置内设有使所述第二滑塞位于左极限位以阻断所述第二进气口与所述第二出气口连通的压力，所述上腔内填充有惰性气体以使所述第一滑塞位于下极限位并堵住所述第一进气口；所述感测装置感测到着火时，其内部的压力释放，所述第二滑塞运动至右极限位并通过所述环形凹槽连通所述第二出气口与所述第二进气口，所述第一滑塞上端失去支撑力后运动至上极限位、并使所述第一进气口连通所述第二出气口。

7.如权利要求6所述的一体化锂电电源柜，其特征在于：所述感测装置包括由导热金属制成导热管，所述导热管的端部密封连接有玻璃片，所述导热管内填充有压缩气体或液体，所述压缩气体或液体产生的压力使所述第二滑塞位于左极限位。

8.如权利要求6所述的一体化锂电电源柜，其特征在于：所述感测装置包括与所述第二缸筒同轴的套管，所述套管内滑配有与所述第二滑塞连接的支杆，所述套管的端部固定有与所述支杆连接且在受热时与所述支杆脱离的锁紧机构。

9.如权利要求8所述的一体化锂电电源柜，其特征在于：所述锁紧机构包括锁壳、压环和拉簧，所述锁壳固定在所述套管端部，所述锁壳内成型有横截面为圆形的安装腔，所述安装腔的两端贯穿有容所述支杆穿过的孔，所述支杆的侧壁开设有环形槽，所述压环滑配在所述安装腔内、其端面形成第一支承面，所述安装腔的端面形成朝向所述第一支承面的第二支承面，所述第二支承面为斜面或弧形面，且在所述第一支承面与所述第二支承面之间周向均布有至少3个钢珠，所述压环上设有第一磁体，所述第二支承面上设有与所述第一磁体磁性相反的第二磁体，所述第二磁体对所述第一磁体产生吸力并使所述压环将所述钢珠推至所述支杆上的环形槽内以实现对所述支杆的锁止，所述拉簧与所述压环连接并使其有背向所述第二磁体的运动趋势，且所述拉簧的拉力小于所述第二磁体对所述压环产生的吸力。

10.如权利要求9所述的一体化锂电电源柜，其特征在于：所述第一磁体和/或所述第二磁体的消磁温度大于等于100℃且小于或等于150℃。

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