CN114762764A - 一种新能源车动力电池舱灭火系统及其灭火方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及消防设备技术领域，特别涉及一种新能源车动力电池舱灭火系统，采用分布式安装方式，包括放置在车后备厢的液氮灭火模块和放置在车底盘的电池组模块，所示液氮灭火模块通过集流管与电池组模块连接，所述液氮灭火模块由控制系统和液氮系统组成，所述液氮系统包括储液罐、驱动气瓶和安装在储液罐上的制冷机，所述储液罐上设有阀总成，所述储液罐上还设有出液口，出液口连接着集流管，所述集流管与出液口之间安装有控制阀。本发明结构上采用分体式布置，采用液氮作为主要灭火剂，利用液氮的极低温特性对电池舱进行有效的降温，通过持续的释放液氮，进行有效的灭火，有效防止复燃。整体结构紧凑，设备后期投入低，提高了新能源车电池舱的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及消防设备技术领域，特别涉及一种新能源车动力电池舱灭火系统及其灭火方法。
背景技术
新能源汽车是一种应用电能作为动力的汽车,由于其适应当代环保节能的潮流,其使用范围越来越大。
随着科技的发展和国家政策的统一，新能源汽车越来越多的被人们所悉知，且销售量也在逐年提高，作为为新能源汽车提供动力源的新能源电池，在其发挥的作用也越来越大，
汽车在行驶过程中,需要的动力一般较大,尤其是以电池舱为动力源的新能源汽车,为了能够保证汽车的正常行驶,需要电池舱长时间提供较大的电流以保证汽车的行驶。在现实生活中使用电池可知,当电池长时间输出电能后,由于电池内长时间的化学反应会使得电池体发热。因此,对于使用电池舱提供能源的新能源汽车而言,由于电池舱的发热特性,使得电池舱在使用过程中会具有较高的温度,从而发生起火危险。传统的,当检测到动力电池产生高温时,采用锂电池灭火器进行灭火,以防发生火灾。但是,有时也会存在火灾误判情况,当出现火灾误判时,由于锂电池灭火器灭火后对动力电池会产生损伤,导致动力电池无法再使用,严重缩短了动力电池的使用寿命。
综上所述,如何解决新能源汽车的电池舱火灾监测和降温灭火的问题,成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的，就是解决现有问题，提供一种新能源车动力电池舱灭火系统及其灭火方法，结构上采用分体式布置，采用液氮作为主要灭火剂，利用液氮的极低温特性对电池舱进行有效的降温，通过持续的释放液氮，进行有效的灭火，整体结构占地小，设备投入降低，提高了系统的可靠性和可行性。
为了达到上述目的，本发明提供了一种新能源车动力电池舱灭火系统，采用分布式安装方式，包括放置在车后备厢或车头部位的液氮灭火模块和放置在车底盘的电池组模块，所述液氮灭火模块通过集流管与电池组模块连接；
所述电池组模块由电池舱和安装在电池舱上的泄压管组成，所述电池舱根据需求分为多个分区；所述液氮灭火模块由控制系统和液氮系统组成，所述控制系统包括控制器与控制器连接的BMS温度信号传感器、电磁阀和感烟探测器；
所述液氮系统包括储液罐、驱动气瓶和安装在储液罐上的制冷机，所述储液罐上设有阀总成，所述阀总成由换向阀、安装在换向阀上的安全阀和压力传感器组成，所述驱动气瓶通过安装在驱动气瓶上的驱动控制阀与换向阀连接；
所述储液罐上还设有出液口，出液口连接着集流管，所述集流管与出液口之间安装有控制阀；所述集流管沿电池舱边缘布置在所述电池舱分区处，所述电池舱分区内各设有一组喷放管，所述喷放管上设有喷嘴，所述喷嘴设置在电池组之间，所述集流管连接喷放管，所述电池舱分区内的喷放管通过集流管串联连接，所述电磁阀安装在集流管与喷放管之间。
进一步的，为了便于观察液氮的储量，所述储液罐上还设有液位计。
进一步的，为了可以对液氮进行补充和保证储液罐的安全，所述储液罐上还设有补液口和排气口。
进一步的，为了能够全方位的进行烟雾监测，所述感烟传感器交错式安装在所述电池舱内壁上。
进一步的，为了保证电池舱在进行灭火时压力的平衡，避免造成电池的损坏，所述泄压管与电池舱内部连通。
进一步的，所述控制阀与控制器电连接。
进一步的，为了能够精确的对电池的温度变化进行监测，降低温度数据的延迟性，所述BMS温度信号传感器均匀分布在所述电池舱的分区内。
一种新能源车动力电池舱灭火装置灭火方法，采用上述的新能源车动力电池舱灭火系统，包括：
通过设置在电池舱内的液氮灭火模块对电池舱内的环境与温度进行监测，液氮灭火模块采用分体式分布方式，液氮灭火模块由控制系统和液氮系统组成，电池舱分为多个分区，每个分区内设有一个用于控制液氮灭火剂释放的电磁阀，电磁阀上设有连通的喷放管和集流管，所述喷放管上设有喷嘴，喷放管安装在电池舱分区内，电池舱内部设有多个BMS温度信号传感器实时检测电池温度变化情况；
当BMS温度信号传感器检测到电池温度异常升高并持续升温达到设定的第一温度阀值且感烟探测器没有检测到烟雾出现，控制系统首先启动打开电磁阀，然后启动驱动瓶组，驱动瓶组连接着储液罐，驱动瓶组对储液罐进行增压，储液罐内的液氮灭火剂通过集流管进入喷放管，再由喷嘴进行释放，通过喷放适当液氮灭火剂对出现温度异常的分区进行有效降温；当BMS温度信号传感器检测电池温度达到第二温度阀值同时感烟探测器检测到烟雾出现时，控制系统控制位于储液罐上的控制阀完全打开，而驱动气瓶持续为储液罐就行增压，使储液罐可以持续释放液氮灭火剂对电池舱进行灭火，电池舱外部设有用于平衡电池舱分区压力的泄压管，多余的压力通过泄压管排放，防止损伤电池舱；所述储液罐上设置有制冷机，当储液罐内的氮气在储存和外部因素影响下而汽化的，制冷机可以随时液化气化的氮气，减少灭火剂的损失，延长灭火系统对电池模块的保护时间。
进一步的，为了能够保证驱动气瓶对储液罐的有效增压，所述换向阀包括换向阀阀体及设置在所述换向阀阀体上的第一接头、第二接头，所述换向阀阀体内设置有型腔及可在所述型腔内运动的相连接的活塞和阀杆，所述第一接头、第二接头均与所述型腔相通；所述第一接头与贮存有驱动气体的驱动气瓶连接，所述第二接头与所述换向阀接口连接，所述驱动气瓶排出驱动气体，驱动气体通过所述第一接头进入所述型腔推动所述活塞在所述型腔内运动，使驱动气体从所述第二接头通入所述储液罐内。
本发明的有益效果是：本发明采用液氮作为灭火剂，能够有效的降低电池的温度，减少发生火灾的可能，针对一出现的明火可有效的进行灭火，采用分布式安装方式，包括放置在车后备厢或车头部位的液氮灭火模块和放置在车底盘的电池组模块，所述液氮灭火模块通过集流管与电池组模块连接，分布式安装可以有效的保证整体的一个安全性，比起现有技术中将灭火剂与电池放置在一起更安全，只需在电池模块生产时提前预设几个小部件就可以完成与灭火模块的连接，灭火模块独立安装占地空间小，液氮灭火模块在遇到电池舱着火的情况下，可以持续的释放液氮进行降温灭火；电池舱按电动车需求分区，在每个分区配内设置一只电磁阀、一只喷嘴、一只感烟探测器，电池舱自带BMS温度信号传感器，上述的器件均与控制系统连接；由控制器接到两个独立的报警信号（一个BMS温度信号，一个感烟信号），先启动发生火灾的防护区的电磁阀，再启动驱动瓶组，驱动瓶组对储液罐增压，液氮灭火剂通过集流管、喷放管释放至相应的火灾区域，进行降温灭火；多余的压力通过泄压管排放，防止损伤电池舱；储液罐上安装有液位计、制冷机、安全阀，液位计用于监测罐内的灭火剂有无减少；安全阀可以及时排放罐内过高的压力，保护储液罐的安全；制冷机可以随时液化由于震动等气化的氮气，减少液氮灭火剂的损失，延长灭火系统对电池的保护时间。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。
图1是本发明一种新能源车动力电池舱灭火系统总装示意图；
图2是本发明一种新能源车动力电池舱灭火系统中灭火模块结构示意图；
图3是本发明一种新能源车动力电池舱灭火系统中换向阀结构图；
图4是本发明一种新能源车动力电池舱灭火系统中电池舱截面图；
图5是本发明一种新能源车动力电池舱灭火系统灭火方法其中一种实施方式流程图。
图中：灭火模块-1、控制系统-11、控制器-111、液氮系统-12、储液罐-121、阀总成-1211、安全阀-1213、压力传感器-1214、出液口-1215、液位计-1216、补液口-1217、排气口-1218、驱动气瓶-122、驱动控制阀-1221、制冷机-123、电池组模块-2、电池舱-21、电池组-22、泄压管-3、BMS温度信号传感器-4、BMS信号传输光纤-41、电磁阀-5、感烟探测器-6、集流管-7、控制阀-71、喷放管-8、喷嘴-81、换向阀-9、换向阀阀体-91、第一接头-92、第二接头-93、型腔-94、活塞-941、阀杆-942。
具体实施方式
下面参照附图对本发明所述的一种新能源车动力电池舱灭火系统及其灭火方法做进一步说明:
如图1-4所示的一种新能源车动力电池舱灭火系统，包括放置在车后备箱的液氮灭火模块1和放置在车底盘的电池组模块2，采用分布式安装方式，将液氮灭火模块与电池组模块分开，增加电池的安全性，且液氮灭火模块集成设计占用空间小可放置在汽车的后备箱或者新能源汽车的前部车体内，所示液氮灭火模块与电池组模块之间通过集流管连接，所述电池组模块2由电池舱21和安装在电池舱21上的泄压管3组成，所述电池舱21可以根据需求分为多个分区，所述电池舱21分区内各设有一组喷放管8，所述喷放管8上设有喷嘴81，所述喷放管8与喷嘴81在电池舱21生产时进行预埋，成品可直接与液氮灭火模块1进行连接；
所述液氮灭火模块1由控制系统11和液氮系统12组成，所述控制系统11包括控制器111与控制器111连接的BMS温度信号传感器4、电磁阀5和感烟探测器6；所述液氮系统12包括储液罐121、驱动气瓶122和安装在储液罐121上的制冷机123，所述储液罐121上设有阀总成1211，所述阀总成1211由换向阀9、安装在换向阀上的安全阀1213和压力传感器1214组成，所述驱动气瓶122通过安装在驱动气瓶122上的驱动控制阀1221与换向阀9连接；所述储液罐121上还设有出液口1215，出液口1215连接着集流管7，所述集流管7与出液口1215之间安装有控制阀71；
在其中一个实施例中，所述集流管7沿电池舱21边缘布置在所述电池舱21分区处，所述集流管7连接喷放管8，所述电池舱21分区内的喷放管8通过集流管7串联连接，所述电磁阀5安装在集流管7与喷放管8之间，用于控制液氮灭火剂的释放。
为了便于查看储液罐内液氮灭火剂的储情况，所述储液罐121上还设有液位计1216。
在其中一个实施例中，所述储液罐121上还设有补液口1217和排气口1218，方便进行补充液氮灭火剂，排气口1218能够在储液罐内压力较高时进行排气，保证储液罐的安全。
在其中一个实施例中，所述感烟传感器6交错式安装在所述电池舱21内壁上，确保无死角。
在其中一个实施例中，所述泄压管3与电池舱21内部连通，泄压管3能够保证在灭火的时候大量释放液氮，将多余的压力释放出去，避免液氮汽化膨胀损害电池组22，泄压管3在电池舱21生产时进行预埋设置无需后期安装，省时省力。
在其中一个实施例中，所述控制阀71与控制器111电连接，控制阀71可以半开与全开，当BMS温度信号传感器4监测到温度升高，并且温度达到预设的第一阶段且感烟传感器没有检测到烟雾的出现控制阀半开储液罐释放适量的液氮对出现温度异常情况的区域进行降温；当BMS温度信号传感器检测到温度达到第二阶段且感烟传感器检测到有烟雾出现后，控制阀完全打开并持续释放液氨灭火剂，可以有效的进行灭火作业；所述BMS温度信号传感器4均匀分布在所述电池舱21的分区内可以有效的监测电池的温度变化，精确度高，控制器通过BMS信号传输光纤与BMS温度信号传感器连接。
如图5所示的采用的一种新能源车动力电池舱灭火系统的灭火方法，包括：
通过设置在电池舱21内的液氮灭火模块1对电池舱21内的环境与温度进行监测，液氮灭火模块1采用分体式分布方式，液氮灭火模块1由控制系统11和液氮系统12组成，电池舱21按照需要可分为多个分区，每个分区内设有一个用于控制液氮灭火剂释放的电磁阀5，电磁阀5上设有连通的喷放管8和集流管7，所述喷放管8上设有喷嘴81，喷放管8安装在电池舱21分区内，电池舱21内部的电池组设有多个BMS温度信号传感器4实时检测电池温度变化情况，BMS温度信号传感器4通过BMS信号传输光纤41与控制器连接；
当BMS温度信号传感器4检测到电池温度异常升高并持续升温达到设定的第一温度阀值且感烟探测器6没有检测到烟雾出现，控制系统11首先启动打开电磁阀5，然后启动驱动气瓶122，驱动气瓶122连接着储液罐121，驱动气瓶122对储液罐121进行增压，储液罐121内的液氮灭火剂通过集流管7进入喷放管8，再由喷嘴81进行释放，通过喷放适当液氮灭火剂对出现温度异常的分区进行有效降温；当BMS温度信号传感器4检测电池温度达到第二温度阀值同时感烟探测器6检测到烟雾出现时，控制系统11控制位于储液罐121上的控制阀71完全打开，而驱动气瓶122持续为储液罐121进行增压，使储液罐121可以持续释放液氮灭火剂对电池舱21进行灭火，电池舱21外部设有用于平衡电池舱21分区压力的泄压管3，多余的压力通过泄压管3排放，防止损伤电池舱21；在所述储液罐121上设置有制冷机123，当储液罐121内的液氮灭火剂在储存和外部因素影响下而汽化的，制冷机123可以随时液化气化的氮气，减少灭火剂的损失，延长灭火系统对电池模块的保护时间。
所述换向阀9包括换向阀阀体91及设置在所述换向阀阀体91上的第一接头92、第二接头93，所述换向阀阀体91内设置有型腔94及可在所述型腔94内运动的相连接的活塞941和阀杆942，所述第一接头92、第二接头93均与所述型腔94相通；所述第一接头92与贮存有驱动气体的驱动气瓶122连接，所述第二接头93与所述储液罐连接，所述驱动气瓶122排出驱动气体，驱动气体通过所述第一接头92进入所述型腔94推动所述活塞941在所述型腔94内运动，使驱动气体从所述第二接头93通入所述储液罐121内。
本系统的动作逻辑：控制器111接到两个独立的报警信号（一个BMS温度信号，一个感烟信号），先启动发生火灾的防护区即为电池舱部位的电磁阀5，再启动驱动气瓶122，驱动气瓶122对储液罐121增压，液氮灭火剂通过集流管7、喷放管8释放至相应的火灾区域，进行降温灭火。多余的压力通过泄压管3排放，防止瞬间压力过大损伤电池舱。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种新能源车动力电池舱灭火系统，其特征在于：采用分布式安装方式，包括放置在车后备厢或车头部位的液氮灭火模块和放置在车底盘的电池组模块，所述液氮灭火模块通过集流管与电池组模块连接；
所述电池组模块由电池舱和安装在电池舱上的泄压管组成，所述电池舱根据需求分为多个分区；所述液氮灭火模块由控制系统和液氮系统组成，所述控制系统包括控制器与控制器连接的BMS温度信号传感器、电磁阀和感烟探测器；
所述液氮系统包括储液罐、驱动气瓶和安装在储液罐上的制冷机，所述储液罐上设有阀总成，所述阀总成由换向阀、安装在换向阀上的安全阀和压力传感器组成，所述驱动气瓶通过安装在驱动气瓶上的驱动控制阀与换向阀连接；
所述储液罐上还设有出液口，出液口连接着集流管，所述集流管与出液口之间安装有控制阀；所述集流管沿电池舱边缘布置在所述电池舱分区处，所述电池舱分区内各设有一组喷放管，所述喷放管上设有喷嘴，所述喷嘴设置在电池组之间，所述集流管连接喷放管，所述电池舱分区内的喷放管通过集流管串联连接，所述电磁阀安装在集流管与喷放管之间。
2.根据权利要求1所述的一种新能源车动力电池舱灭火系统，其特征在于，所述储液罐上还设有液位计。
3.根据权利要求1所述的一种新能源车动力电池舱灭火系统，其特征在于，所述储液罐上还设有补液口和排气口。
4.根据权利要求1所述的一种新能源车动力电池舱灭火系统，其特征在于，所述感烟传感器交错式安装在所述电池舱内壁上。
5.根据权利要求1所述的一种新能源车动力电池舱灭火系统，其特征在于，所述泄压管与电池舱内部连通。
6.根据权利要求1所述的一种新能源车动力电池舱灭火系统，其特征在于，所述控制阀与控制器电连接。
7.根据权利要求1所述的一种新能源车动力电池舱灭火系统，其特征在于，所述BMS温度信号传感器均匀分布在所述电池舱的分区内。
8.一种新能源车动力电池舱灭火装置灭火方法，其特征在于，采用如权利要求1-8所述的任意新能源车动力电池舱灭火系统，包括：
通过设置在新能源车底盘上的液氮灭火模块对电池舱内的环境与温度进行监测，液氮灭火模块采用分体式分布方式，液氮灭火模块由控制系统和液氮系统组成，电池舱按照需要可分为多个分区，每个分区外设有一个用于控制液氮灭火剂释放的电磁阀，电磁阀上设有连通的喷放管和集流管，所述喷放管上设有喷嘴，喷放管安装在电池舱分区内，电池舱内部设有多个BMS温度信号传感器实时检测电池温度变化情况；
当BMS温度信号传感器检测到电池温度异常升高并持续升温达到设定的第一温度阀值且感烟探测器没有检测到烟雾出现，控制系统首先启动打开电磁阀，然后启动驱动气瓶，驱动气瓶连接着储液罐，驱动气瓶通过换向阀对储液罐进行增压，储液罐内的液氮灭火剂通过集流管进入喷放管，再由喷嘴进行释放，通过喷放适当液氮灭火剂对出现温度异常的分区进行有效降温；当BMS温度信号传感器检测电池温度达到第二温度阀值同时感烟探测器检测到烟雾出现时，控制系统控制位于储液罐上的控制阀完全打开，而驱动气瓶持续为储液罐进行增压，使储液罐可以持续释放液氮灭火剂对电池舱进行灭火，电池舱外部设有用于平衡电池舱分区压力的泄压管，多余的压力通过泄压管排放，防止损伤电池舱；在所述储液罐上设置有制冷机，当储液罐内的液氮灭火剂在储存和外部因素影响下而汽化的，制冷机可以随时液化气化的氮气，减少灭火剂的损失，延长灭火系统对电池模块的保护时间。
9.根据权利要求8所述的一种新能源车动力电池舱灭火装置灭火方法，其特征在于，所述换向阀包括换向阀阀体及设置在所述换向阀阀体上的第一接头、第二接头，所述换向阀阀体内设置有型腔及可在所述型腔内运动的相连接的活塞和阀杆，所述第一接头、第二接头均与所述型腔相通；所述第一接头与贮存有驱动气体的驱动气瓶连接，所述第二接头与所述储液罐连接，所述驱动气瓶排出驱动气体，驱动气体通过所述第一接头进入所述型腔推动所述活塞在所述型腔内运动，使驱动气体从所述第二接头通入所述储液罐内。
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| CN202110029668.9A Pending CN114762764A (zh) | 2021-01-11 | 2021-01-11 | 一种新能源车动力电池舱灭火系统及其灭火方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114762764A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115957463A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-04-14 | 国网新疆电力有限公司电力科学研究院 | 一种用于电缆沟的移动液氮灭火装置及其使用方法 |
| CN117565710A (zh) * | 2024-01-15 | 2024-02-20 | 武汉合智数字能源技术有限公司 | 一种充电桩内外智能降温防火灭火装置 |
-
2021
- 2021-01-11 CN CN202110029668.9A patent/CN114762764A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115957463A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-04-14 | 国网新疆电力有限公司电力科学研究院 | 一种用于电缆沟的移动液氮灭火装置及其使用方法 |
| CN117565710A (zh) * | 2024-01-15 | 2024-02-20 | 武汉合智数字能源技术有限公司 | 一种充电桩内外智能降温防火灭火装置 |
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