CN212631502U - 一种锂离子电池火灾用灭火装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种锂离子电池火灾用灭火装置，包括：探测单元、液体灭火单元和喷射单元；其中，所述液体灭火单元置于锂离子电池的箱体外，所述探测单元和所述喷射单元均设置在所述锂离子电池的箱体内部，所述探测单元用于探测所述锂离子电池的箱体内部是否起火或过热，所述液体灭火单元中存储有液体灭火剂，所述喷射单元与所述液体灭火单元相连通，用于在所述锂离子电池的箱体内部发生起火或过热时，将所述液体灭火单元中的液体灭火剂喷射至发生热失控的锂离子电池上。本实用新型有效地降低了电池模块火灾情况的误报率；在灭火的同时长效降温，加强了灭火效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池安全技术领域，具体而言，涉及一种锂离子电池火灾用灭火装置。
背景技术
近些年，锂离子电池在中国发展迅猛，预计到2020年中国锂离子电池市场规模将达到170.55GWH，届时中国在锂离子电池全球市场份额达70%。当前使用的锂电池体系还存在着很大的安全隐患，无法保证其使用的安全性，有关电池热失控燃烧后的消防措施依然是一个热点问题。研究表明电池热失控燃烧是由于电池内部在高温下隔膜、电解质等成分发生反应所造成的，如果在灭火时对电池进行有长效地降温，可以从根源上熄灭火灾，抑制电池的复燃，从而有效地提高灭火的效率。
当前的锂离子电池灭火装置所用的灭火剂主要还是七氟丙烷等气体灭火剂，气体灭火剂可以有效地扑灭明火，但是对于电池系统的降温作用效果较差，经常出现复燃的现象。此外现在的电池消防系统中大多都是在电池热失控后检测到烟雾气体后喷射灭火剂，但并不针对着火点喷射，而是对这整个电池系统空间灭火降温，这样即需要大量的灭火剂，又降低了灭火效率，很容易让热量传递，引发更大规模火灾。所以说采用气体灭火剂的灭火设备以及其消防策略仍不能保证电池的安全。还有，考虑到用于检测电池是否处于非正常状态的探测器经常会出现误报的情况，在电池处于正常工作状态下喷射灭火剂而造成很大的经济损失。
发明内容
鉴于此，本实用新型提出了一种锂离子电池火灾用灭火装置，旨在电池发生热失控时将明火扑灭并避免发生火灾误报的概率。
本实用新型提出了一种锂离子电池火灾用灭火装置，包括：探测单元、液体灭火单元和喷射单元；其中，所述液体灭火单元置于锂离子电池的箱体外，所述探测单元和所述喷射单元均设置在所述锂离子电池的箱体内部，所述探测单元用于探测所述锂离子电池的箱体内部是否起火或过热，所述液体灭火单元中存储有液体灭火剂，所述喷射单元与所述液体灭火单元相连通，用于在所述锂离子电池的箱体内部发生起火或过热时，将所述液体灭火单元中的液体灭火剂喷射至发生热失控的锂离子电池上。
进一步地，上述锂离子电池火灾用灭火装置中，所述液体灭火单元包括：壳体和设置在所述壳体内的液体灭火剂瓶；其中，所述液体灭火剂瓶的底部通过喷射管路与所述喷射单元相连通。
进一步地，上述锂离子电池火灾用灭火装置中，所述液体灭火剂瓶的灭火剂喷射动力装置为驱动气瓶、气体内增压气囊或离心泵。
进一步地，上述锂离子电池火灾用灭火装置中，所述驱动气瓶与第一电磁阀连接，所述液体灭火剂瓶与第二电磁阀连接；所述驱动气瓶的出口与所述液体灭火剂瓶的进口连通。
进一步地，上述锂离子电池火灾用灭火装置中，所述液体灭火剂瓶通过高度可调的第一支架悬空固定在所述壳体内部。
进一步地，上述锂离子电池火灾用灭火装置中，所述驱动气瓶通过第二支架固定在所述壳体内部靠近上侧的位置。
进一步地，上述锂离子电池火灾用灭火装置中，所述喷射单元的喷头为雾化喷头。
进一步地，上述锂离子电池火灾用灭火装置中，所述探测单元包括温感探测器、烟感探测器和可燃气体探测器中的一种或多种。
进一步地，上述锂离子电池火灾用灭火装置中，还包括：控制单元；其中，
所述控制单元与所述探测单元、所述液体灭火单元均连接，用于接收所述探测单元获取的检测信号，并在监测待该检测信号持续了预先设定的时间后，控制所述液体灭火单元将液体灭火剂输送至所述喷射单元，直至所述液体灭火单元中的液体灭火剂喷射完毕后，控制所述液体灭火单元停止工作。
进一步地，上述锂离子电池火灾用灭火装置中，所述控制单元设置在所述壳体内部的下方。
本实用新型中，通过探测单元探测锂离子电池的箱体内部是否起火或过热，并在其持续获得某一起火或过热的信号时，通过喷射单元将液体灭火剂喷出，能有效确定电池模块的安全状态，大大降低了电池模块火灾情况的误报率；由于采用液体灭火剂，也避免了采用气体灭火剂在灭火上的不足，可以在灭火的同时长效降温，做到抑制复燃，加强了灭火效果且操作简单。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本实用新型实施例提供的锂离子电池火灾用灭火装置的结构框图；
图2为本实用新型实施例提供的液体灭火系统的结构示意图；
图3为本实用新型实施例中电池模块内部的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
参阅图1，本实用新型实施例的锂离子电池火灾用灭火装置包括：探测单元20、液体灭火单元30和喷射单元40；其中，所述液体灭火单元30置于锂离子电池的箱体外，所述探测单元20和所述喷射单元40均设置在所述锂离子电池的箱体内部，所述探测单元20用于探测所述锂离子电池的箱体内部是否起火或过热，所述液体灭火单元30中存储有液体灭火剂，所述喷射单元40与所述液体灭火单元30相连通，用于在所述锂离子电池的箱体内部发生起火或过热时，将所述液体灭火单元30中的液体灭火剂喷射至发生热失控的锂离子电池上。
具体而言，探测单元20可以包括温感探测器、烟感探测器和可燃气体探测器中的一种或多种。探测单元20可以设置在锂离子电池箱体70内部的正上方，锂离子电池箱体70内部布置有多个电池模块80，在锂离子电池箱体70的底部两侧可以设置若干风扇90以将各个电池模块80产生的热量扩散至电池箱体的外部。实际中可以只用烟雾探测器或温感探测器，当然为了保证准确的获取电池箱内部的过热情况，可以同时采用温感探测器和烟感探测器。
液体灭火单元30中的液体灭火剂可以采用现有技术中任意一种液体灭火剂或者任意多种可以起到协同作用的液体灭火剂按照适当比例进行混合。
本实用新型中，为快速扑灭明火，选择氟化环氧化物、氟化酮、氟化硫或氟化砜中的一种作为液体灭火剂的第一组分。该类液体具有较低的沸点，在遇到高温电池或电池明火后可以快速汽化吸热或发生分解反应吸热，并形成惰性氛围，可以快速将电池明火扑灭。
为有效抑制电池复燃，可以选择氟化醚、氟化胺或氟化脂中的一种作为液体灭火剂的第二组分。该类液体可以在较大比例范围内与前一类液体混合，并形成稳定的混合物。该类液体具有较高的分解温度，可以通过吸热控制热失控电池及附近电池的温度，有效抑制电池复燃并防止热失控扩散。
针对电池火灾，为同时满足快速灭火和长效抑制复燃，两种液体的质量比例优选为 1:1。该液-液混合灭火剂中的一种成分可以快速熄灭明火，另一种成分可以发挥降温作用可以有效抑制复燃，将两者共混得到的灭火剂可以同时兼顾熄灭电池明火和抑制电池复燃的作用。可以快速扑灭电池明火，长效抑制电池复燃，降低电池火灾造成的损失。
喷射单元40的喷头401优选为雾化喷头。喷射管路400的进口与所述液体灭火单元30连通，所述喷射管路400的出口与所述喷头402连接。喷头402可以设置在电池箱体70顶部的一侧，能确保液体灭火剂以气雾状喷出，覆盖锂离子电池模块80的各个方位，从而在热失控电池或明火周围形成灭火氛围，从而达到较好的灭火效果。
本实施例中还包括：控制单元10，所述控制单元与所述探测单元、所述液体灭火单元均连接，用于接收所述探测单元获取的检测信号，并在监测到待该检测信号持续了预先设定的时间后，控制所述液体灭火单元将液体灭火剂输送至所述喷射单元，直至所述液体灭火单元中的液体灭火剂喷射完毕后，控制所述液体灭火单元停止工作。
具体而言，控制单元10可以为单片机，控制单元中设置有定时器，以在接收到的检测信号持续保持某一恒定值之后控制喷射单元30将液体灭火剂喷射出去。优选的，定时器预先设定的时间为10-30s。也就是说，探测单元需持续接收到信号一段时间后控制单元才开始响应，这样大大降低了火灾情况的误报率。控制单元10可以设置在液体灭火单元的壳体内部的下方。
上述显然可以得出，本实施例中提供的锂离子电池火灾用灭火装置，通过探测锂离子电池的箱体内部是否起火或过热，并在其持续获得某一起火或过热的信号时，通过喷射单元将液体灭火剂喷出，有效地降低了电池模块火灾情况的误报率；通过控制单元控制液体灭火剂的喷射，避免了采用气体灭火剂在灭火上的不足，可以在灭火的同时长效降温，做到抑制复燃，加强了灭火效果。
参见图2至图3，上述实施例中，所述液体灭火单元30包括：壳体301和设置在壳体301内的液体灭火剂瓶303；其中，所述液体灭火剂瓶303的底部通过喷射管路400与所述喷射单元40相连通。
液体灭火剂瓶的灭火剂喷射动力装置302为驱动气瓶、气体内增压气囊或离心泵。当所述液体灭火剂瓶的灭火剂喷射动力装置302为驱动气瓶时，所述驱动气瓶与第一电磁阀（图中未示出）连接，所述液体灭火剂瓶303与第二电磁阀（图中未示出）连接；所述驱动气瓶的出口与所述液体灭火剂瓶303的进口连通。
具体而言，第一电磁阀可以设置在液体灭火剂喷射动力装置302顶部的管路上，第二电磁阀可以设置液体灭火剂瓶303的进口管路上。控制单元10可以设置在液体灭火单元30的壳体301内，第一电磁阀和第二电磁阀均与控制单元10联通，控制单元10通过接收来自探测单元20的检测信号从而控制第一电磁阀和第二电磁阀的开闭，进而控制灭火剂喷射动力装置302和液体灭火剂瓶303的开启和关闭。
驱动气瓶中存储有氮气、氩气等惰性气体。液体灭火剂喷射动力装置302的出口通过第一管路50与液体灭火剂瓶303的进口连通，当液体灭火剂喷射动力装置开启后，其内的驱动气体会经管路输送至液体灭火剂瓶中，从而将液体灭火剂从液体灭火剂瓶303中顺利输送至雾化喷头后喷出。
当所述液体灭火剂瓶的灭火剂喷射动力装置302为内增压气囊时，其设置于液体灭火剂瓶303内，以增大液体灭火剂瓶内部的压力，以便于将液体灭火剂瓶303内的液体灭火剂经喷射管路400输送至喷射单元40中。
当所述液体灭火剂瓶的灭火剂喷射动力装置302为离心泵时，离心泵设置在液体灭火剂瓶303与喷射单元40之间，以将液体灭火剂瓶303内的液体灭火剂抽出后经喷射管路400输送至喷射单元40中。
液体灭火剂瓶303可以为盛装有液体灭火剂的储液钢瓶。液体灭火剂瓶303的体积可以根据电池模块的大小确定。所述液体灭火剂瓶303中的液体灭火剂的储量小于等于所述灭火剂瓶体容积的80%。
液体灭火剂瓶303通过高度可调的第一支架悬空固定在所述壳体301内部。液体灭火剂瓶303的顶部通过第一管路50与液体灭火剂喷射动力装置302连通，液体灭火剂瓶303的底部通过喷射管路401与喷射单元40连通。如需更换灭火剂时，需拧开液体灭火剂喷射动力装置302与液体灭火剂瓶303相连的第一管路后将灭火剂注入液体灭火剂瓶303内。第一支架可以包括：底板、支撑柱和用于安装的液体灭火剂瓶303的套箍；其中，所述支撑柱固定在所述底板上，所述支撑柱上开设有轨道，所述套箍通过连接杆可滑动的连接在支撑柱上，所述连接杆的一端设置有滑块，以带动套箍沿着所述支撑柱上下滑动。轨道的上端面设置有挡块，以阻止滑块的下滑位移。
液体灭火剂喷射动力装置302通过第二支架固定在所述壳体301内部靠近上侧的位置。第二支架可以包括：至少两个用于套设且紧固液体灭火剂喷射动力装置302的卡箍，两个卡箍分别通过连接件连接在壳体301的内壁上。液体灭火剂喷射动力装置302的顶部可以通过第二管路60与外部气源连通，以使得液体灭火剂喷射动力装置302内的气压满足预设要求。
液体灭火剂瓶303与液体灭火剂喷射动力装置302的侧壁之间可以通过固定件连接，以使得液体灭火剂瓶与液体灭火剂喷射动力装置稳定的连接在箱体内。
请结合图1-3所示，本实用新型实施例提供的灭火装置的工作流程为：当探测单元检测到电池箱体内的温度或烟雾浓度持续超过预设值一段时间（10~30s）后，会将该信号反馈到控制单元，控制单元控制第二电磁阀打开，液体灭火剂喷射动力装置开启，接着，控制单元控制第一电磁阀打开，使得液体灭火剂从液体灭火剂瓶中喷射出，并通过雾化喷头喷出，直至灭火剂喷射完毕后，关闭液体灭火单元。
综上，本实用新型中，通过探测单元持续获得电池箱体内起火或过热的信号确定电池模块的安全状态，有效地降低了电池模块火灾情况的误报率；通过控制单元控制液体灭火剂的喷射，避免了采用气体灭火剂在灭火上的不足，可以在灭火的同时长效降温，做到抑制复燃，加强了灭火效果；通过控制液体灭火剂喷射动力装置的开闭控制液体灭火剂的喷射，操作简单，且通过控制液体灭火剂喷射动力装置内的压力可以有效控制液体灭火剂的释放量，足够大的压力可以将液体灭火剂瓶内的液体灭火剂完全喷射，从而进一步保证了灭火效果。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种锂离子电池火灾用灭火装置，其特征在于，包括：探测单元、液体灭火单元和喷射单元；其中，
所述液体灭火单元置于锂离子电池的箱体外，所述探测单元和所述喷射单元均设置在所述锂离子电池的箱体内部，所述探测单元用于探测所述锂离子电池的箱体内部是否起火或过热，所述液体灭火单元中存储有液体灭火剂，所述喷射单元与所述液体灭火单元相连通，用于在所述锂离子电池的箱体内部发生起火或过热时，将所述液体灭火单元中的液体灭火剂喷射至发生热失控的锂离子电池上。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池火灾用灭火装置，其特征在于，所述液体灭火单元包括：壳体和设置在所述壳体内的液体灭火剂瓶；其中，
所述液体灭火剂瓶的底部通过喷射管路与所述喷射单元相连通。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池火灾用灭火装置，其特征在于，所述液体灭火剂瓶的灭火剂喷射动力装置为驱动气瓶、气体内增压气囊或离心泵。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池火灾用灭火装置，其特征在于，所述驱动气瓶与第一电磁阀连接，所述液体灭火剂瓶与第二电磁阀连接；所述驱动气瓶的出口与所述液体灭火剂瓶的进口连通。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池火灾用灭火装置，其特征在于，所述液体灭火剂瓶通过高度可调的第一支架悬空固定在所述壳体内部。
6.根据权利要求4所述的锂离子电池火灾用灭火装置，其特征在于，所述驱动气瓶通过第二支架固定在所述壳体内部靠近上侧的位置。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池火灾用灭火装置，其特征在于，所述喷射单元的喷头为雾化喷头。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的锂离子电池火灾用灭火装置，其特征在于，所述探测单元包括温感探测器、烟感探测器和可燃气体探测器中的一种或多种。
9.根据权利要求2至7中任一项所述的锂离子电池火灾用灭火装置，其特征在于，还包括：控制单元；其中，
所述控制单元与所述探测单元、所述液体灭火单元均连接，用于接收所述探测单元获取的检测信号，并在监测待该检测信号持续了预先设定的时间后，控制所述液体灭火单元将液体灭火剂输送至所述喷射单元，直至所述液体灭火单元中的液体灭火剂喷射完毕后，控制所述液体灭火单元停止工作。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池火灾用灭火装置，其特征在于，所述控制单元设置在所述壳体内部的下方。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |