车载火灾报警防护自动灭火装置的制作方法

本发明涉及灭火装置，特别涉及一种车载火灾报警防护自动灭火装置。

背景技术：

目前，随着电池应用的不断推广，特别是新能源汽车上都将电池作为动力设备。当电池发生短路、受外力挤压等情况时，容易导致电池温度异常升高、冒烟等，严重时甚至会造成电池的燃烧和爆炸，如果不能及时进行灭火，就会危及车上人员的人身安全。因此如何实现电池火灾早期预警并进行自动灭火成为每个车载灭火器制造商都在考虑优化提升的问题。

技术实现要素：

鉴于背景技术中存在的技术问题，本发明所解决的技术问题旨在提供一种车载火灾报警防护自动灭火装置，能够有效探测到车用电池箱的早期火灾并给予报警，同时实现自动灭火，防止火灾复燃。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：车载火灾报警防护自动灭火装置，包括箱体，所述箱体内安装有灭火罐和控制器，其特征在于，所述控制器包括电源处理单元、输入单元、mcu处理单元、人机交互单元和输出单元，其中，所述mcu处理单元分别与输入单元、人机交互单元和输出单元相连，所述mcu处理单元采集输入单元中的各个开关状态以及人机交互单元中的输入信号，一方面向输出单元发送自动灭火信号，另一方面向人机交互单元发送报警提示。

优选地，所述输出单元包括灭火阀，所述灭火阀内设有可刺破膜片的穿刺针，所述灭火阀内部在穿刺针的一端设置有爆破剂，靠近所述爆破剂处设置有引火线，所述引火线与mcu处理单元连接。

优选地，所述箱体内还设有分配器，所述分配器上分别设有第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述第一通孔通过开合控制机构与灭火罐连通，所述第二通孔与第一通孔连通，所述第二通孔与第三通孔的数量相互对应且互相连通，所述第二通孔的端部设有膜片，所述膜片由旋紧在第二通孔内带通孔的螺纹管抵压，所述灭火阀设于第二通孔的顶端，所述灭火阀的端部设有连接块，所述灭火阀通过连接块密封连接在第二通孔端部。

优选地，所述开合控制机构包括与灭火罐的开口连接的阀芯，所述阀芯上设有进料口、出料口、控制头，所述阀芯内置有弹簧，所述进料口与灭火罐连接，所述出料口与输料管道连接，所述输料管道另一端与所述第一通孔连接，所述控制头内设有膜片，所述弹簧抵住膜片呈收缩紧压状态，在所述控制头处也对应地连接有所述灭火阀。

优选地，所述阀芯内还设有减压单向阀。

优选地，所述灭火阀连接有异常检测电路，当灭火阀开路或者驱动异常时，所述异常检测电路发送异常报告给mcu处理单元。

优选地，所述电源处理单元包括emi滤波器、浪涌保护电路、过压欠压过流保护电路和电源管理单元，所述emi滤波器、浪涌保护电路、过压欠压过流保护电路对电源进行处理后，由电源管理单元进行转换输出提供给各个单元。

优选地，所述mcu处理单元还连接有用于检测异常并进行复位的看门狗单元。

优选地，所述输入单元包括消声开关、应急开关、泄露开关、温控开关和报警传感器。

优选地，所述mcu处理单元对外接口采用光电隔离处理。

优选地，所述人机交互单元包括蜂鸣器、液晶触摸屏、触摸屏控制器、液晶驱动控制器和触摸屏接口，所述mcu处理单元通过液晶驱动控制器在液晶触摸屏上进行报警同时给出是否灭火提示，通过液晶触摸屏输入是否灭火的指令并由触摸屏控制器反馈给mcu处理单元，所述触摸屏接口与esd静电防护电路连接。

优选地，所述电源处理单元的电源由车用电池提供，当车用电池失去供电能力时，所述电源处理单元的电源由备用电池提供。

优选地，所述电源处理单元、输入单元、mcu处理单元、人机交互单元和输出单元均设于线路板上，所述线路板安装于箱体中，所述箱体中还设有用于放置备用电池的隔层。

本发明的有益效果是：一、自动识别火灾情况，灭火阀打开进行灭火，灭火效率高，能长时间有效控制，防止电池火灾复燃；二、实现火灾早期预警，由驾驶员进行分析判断并及时作出对故障的排除和解决，如早期火情发展到火灾时，能够自动灭火，同时向驾驶区发出声光火灾报警信号，可手动可自动，双重保障。

附图说明

图1为本发明的结构爆炸图；

图2为控制器的系统结构示意图；

图3为分配器与灭火阀分体时的结构图；

图4为分配器剖视图；

图5为阀芯与灭火阀分体时的结构图；

图6为灭火阀的结构爆炸图。

具体实施方式

参照附图，车载火灾报警防护自动灭火装置，包括箱体1，所述箱体1内安装有灭火罐3和控制器2，所述控制器2包括电源处理单元21、输入单元22、mcu处理单元23、人机交互单元24和输出单元25，其中，所述mcu处理单元23分别与输入单元22、人机交互单元24和输出单元25相连，所述mcu处理单元23采集输入单元22中的各个开关状态以及人机交互单元24中的输入信号，一方面向输出单元25发送自动灭火信号，另一方面向人机交互单元24发送报警提示。

在本实施例中，所述箱体1内还设有分配器6，所述分配器6上分别设有横向设置的第一通孔18、竖直方向上设置的第二通孔16和纵向设置的第三通孔10，所述第一通孔18通过开合控制机构与灭火罐3连通，所述第二通孔16与第一通孔18连通，所述第二通孔16与第三通孔10的数量相互对应且互相连通，所述第二通孔16的端部设有膜片11，所述膜片11由旋紧在第二通孔16内带通孔的螺纹管13抵压。

所述输出单元主要负责灭火的执行，所述输出单元包括灭火阀5，所述灭火阀5内设有可刺破膜片的穿刺针52，所述灭火阀5内部在穿刺针52的一端设置有爆破剂53，靠近所述爆破剂53处设置有引火线54，所述引火线54与mcu处理单元23连接，所述灭火阀5设于第二通孔16的顶端，所述灭火阀5的端部设有连接块51，所述灭火阀5通过连接块51密封连接在第二通孔16端部。

所述开合控制机构包括与灭火罐3的开口连接的阀芯4，所述阀芯4上设有进料口41、出料口42、控制头44，所述阀芯4内置有弹簧，所述进料口41与灭火罐3连接，所述出料口42与输料管道43连接，所述输料管道43另一端与所述第一通孔18连接，所述阀芯内设有膜片，所述弹簧抵住膜片呈收缩紧压状态，在所述控制头44处也对应地连接有所述灭火阀5，所述灭火阀能够刺破阀芯内的膜片。

所述阀芯内还设有减压单向阀，当灭火罐内的气压太大时，可通过减压单向阀出气，实现灭火罐自行泄气降压，防止灭火罐爆炸，安全可靠。

为减低灭火阀工作时产生的干扰mcu对外接口全部采用光电隔离处理。另外，所述灭火阀5连接有异常检测电路251，当灭火阀开路或者驱动异常时，所述异常检测电路发送异常报告给mcu处理单元，用户通过液晶屏可实时看到相应状态。

执行灭火时，所述mcu处理单元23将信号传输给开合控制机构，使得开合控制机构中的阀芯4上连接的灭火阀5内部的引火线54接收电信号并产生电火花，引爆与之靠近的爆破剂53，爆炸产生的冲击力带动穿刺针52刺破阀芯内的膜片，阀芯的进料口与出料口连通，此时灭火罐3输出一定量的灭火喷剂，并被输送至分配器6的第一通孔18内，然后，mcu处理单元23将电信号传输给设置在分配器6上与出现高温的电池相对应的灭火阀5上的引火线54，引火线54接收到电信号后产生电火花并引爆与之靠近的爆破剂53，爆炸产生的冲击力迅速推动穿刺针52动作并刺破膜片11，从而使得第一通孔18内的灭火喷剂可以穿过膜片11，并依次通过对应的第二通孔16、第三通孔10以及外接的送料管道43输送至发生异常的电池，使得灭火喷剂能够第一时间喷出并穿过分配器到达起火处，精准地对此处的电池进行降温灭火。

所述电源处理单元21包括emi滤波器211、浪涌保护电路212、过压欠压过流保护电路213和电源管理单元214，所述emi滤波器211主要滤除外界电子设备高次谐波干扰，防止干扰内部电子设备工作；浪涌保护电路212能够使其免受电压峰值造成的损坏，若电压超过安全值，该浪涌保护电路会通过地面抑制或短接电压调节电气设备的电压以保护内部电路单元；过压欠压过流保护电路213可以防止外界过压或欠压时导致内部电路工作异常产生误动作，过流保护功能可以在内部电路异常时不烧坏外部电源设备。24v电池电源线的电压瞬变范围非常宽，小至16v，大至87v，典型的车载电力系统的工作电压范围往往只有在18v~32v，引擎关闭时电池的正常额定电压为24v，启动时为28.8v，但是，这个范围在瞬变状态时很容易扩大到80v峰值以上。因此需要设置emi滤波器211、浪涌保护电路212、过压欠压过流保护电路213对电源进行处理后，经过一系列处理后为干净的24v电源，然后由电源管理单元214进行转换输出提供给各个单元。

所述输入单元22包括消声开关221、应急开关222、泄露开关223、温控开关224和报警传感器225，采用多个传感器轮流采样，实时输出报警信号数据，报警信号包括：电池箱内锂离子电池或超级电容器箱内的热膨胀释放出的游离子粒子和非正常的温升数据、检测灭火器气体压力、检测灭火器的连接线路是否正常连接，线束是否短路。

为防止外界干扰，所述mcu处理单元对外接口采用光电隔离处理，输入单元信号先对差模干扰信号进行抖动滤除，之后送入光电隔离做进一步处理。

在本实施例中，所述mcu处理单元23选择意法半导体汽车级芯片stm32f103，为进一步提高程序可靠性，所述mcu处理单元23还连接有用于检测异常并进行复位的看门狗单元26，可有效检测程序死机、运行超时、受干扰跑飞时等情况，保证程序可靠运行。

所述人机交互单元24包括蜂鸣器241、液晶触摸屏242、触摸屏控制器243、液晶驱动控制器244和触摸屏接口，所述mcu处理单元23通过液晶驱动控制器243在液晶触摸屏242上进行报警同时给出是否灭火提示，通过液晶触摸屏242输入是否灭火的指令并由触摸屏控制器243反馈给mcu处理单元23。

所述蜂鸣器采用12v分贝报警器，液晶触摸屏选择2.8寸高亮lcd显示器，保证阳光下清晰可视；同时，所述触摸屏接口与esd静电防护电路245连接，最大抑制能力16kv，可有效消除干燥环境静电累计，防止用户点击触摸屏时静电打坏内部电路或者干扰内部电路工作。

所述人机交互单元还包括备份控制按键，当触摸屏破裂时可通过备份控制按键进行灭火，不影响设备正常使用。

所述电源处理单元的电源由车用电池提供，当车用电池失去供电能力时，所述电源处理单元的电源由备用电池提供。所述车用电池一般采用锂离子电池或超级电容器。在本实施例中，所述电源处理单元21、输入单元22、mcu处理单元23、人机交互单元24和输出单元25均设于线路板上，所述线路板安装于箱体1中，所述箱体1中还设有用于放置备用电池的隔层11，便于更换备用电池。

工作原理：当输入单元采集到电池箱内的锂离子电池或超级电容器内部发生短路引起高温或受外力挤压、穿刺引起电池或超级电容器热膨胀释放出的游离子粒子和非正常温度上升数据时，mcu处理单元进行早期火灾分析，温度到达早期火情警戒信息时，由人机交互单元向驾驶区发出报警信号，由驾驶员分析判断，通过触摸屏或者备份控制按键及时作出对故障的排除和解决。当早期火情发展到火灾时，mcu处理单元自动向输出单元发出灭火指令，灭火阀打开进行自动灭火，同时向驾驶区发出声光火灾报警信号。