锂电池组件的火警探测与火情控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及消防安全。更具体地说，本实用新型涉及一种锂电池组件的火警探测与火情控制系统，主要应用于电动车电池组件火灾的早期探测、预警与火情自动控制，以消除或延缓火灾事态的快速发展，将火灾事故消除在其萌芽期，也适用于应急电源、变配电设备等火灾事故的防控。


背景技术：

2.电动汽车是目前发展最迅速的新能源汽车之一。电动车锂电池组在充电、行驶过程中可能发生燃烧事故。这种事故一旦发生，若发现控制不及时，就会迅速蔓延，很难控制。
3.目前，大多数关于电动车锂电池组的火灾事故的调查及火灾事故机理的分析结果表明，锂电池组内部的制造缺陷或在使用过程中电池组内部制造过程存在的微小缺陷的逐渐发展，在使用过程中缺陷部位的局部异常温升是引发事故的主要原因。当电池局部温度达到电池组火灾事故临界温度，电池组件着火燃烧事故就会大概率发生，升温越高，电池组火灾事故发展越迅速。
4.而现有的汽车中不具有对电池表面温度进行实时监测，以及对应的实时冷却以及灭火装置，这使得电池组件一旦出现问题，无法及时进行处理，导致人员损伤，财产损失。


技术实现要素：

5.本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
6.为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种锂电池组件的火警探测与火情控制系统，包括：
7.用于存储灭火介质的存储罐；
8.与锂电池组件表面相配合的多个传感器；
9.与各传感器通信连接的控制机构；
10.与控制机构电性连接的电源；
11.其中，所述锂电池组件通过相配合的安装座进而设置在安装区；
12.所述存储罐的输出端设置有相配合的常闭式控制阀，所述常闭式控制阀通过多根配合的气体管路进行分流，且各气体管路与安装座通过相配合的气动阀进而连接；
13.所述常闭式控制阀、各气动阀分别配置为与电源电性连接。
14.优选的是，所述存储罐的工作压力被配置为大于8mpa，所述灭火介质被配置为采用液态二氧化碳或液态七氟丙烷中的中的一种。
15.优选的是，所述常闭式控制阀被配置为包括阀座，设置在阀座内有阀芯组件，以及与阀座连接的电磁铁组件；
16.其中，所述电磁铁组件、阀座之间通过相配合的第一螺栓、第一连接法兰、密封垫进而连接；
17.所述阀座与阀芯组件通过相配合的第二螺栓进行连接。
18.优选的是，所述阀座被配置为采用不锈钢材料制备以得到，且所述阀座上设置有与阀芯组件外部结构相配合的型腔，且所述阀座上设置有与型腔相连通的进气连接嘴和出气连接嘴；
19.所述阀座的上端设置有与第一连接法兰相配合的第二连接法兰。
20.优选的是，所述阀芯组件被配置为包括：
21.阀芯，其上套设有弹性元件；
22.设置在阀芯上端，并与电磁铁组件相配合的铁环；
23.设置在铁环下方，以对弹性元件的空间位置进行限定的压盖；
24.其中，所述铁环通过第三螺栓进而与阀芯固定成一体，所述压盖通过第二螺栓与阀座进行固定；
25.所述阀芯在与弹性元件的安装位置上设置有相配合的收缩段；
26.所述弹性元件的压力配置在10kn-30kn之间，工作压力配置在 10mpa-30mpa之间。
27.优选的是，所述电磁铁组件被配置为包括：
28.电磁铁；
29.设置在电磁铁的一侧端部的连接机构；
30.其中，所述连接机构被配置为包括相配合上连接环、下连接环，以及设置在上连接环、下连接环之间的膜片；
31.所述上连接环的外边缘上设置有与第一连接法兰相配合的环形卡槽，所述下连接环底部端面上设置有与第二连接法兰相配合的锥形部；
32.所述膜片的厚度被配置在0.1-0.2mm之间。
33.优选的是，所述膜片与铁环之间的间隙控制在0.5-0.8mm之间。
34.优选的是，所述安装座被配置为包括与锂电池组件相配合的框体，所述框体内部通过至少一块隔板得到容纳灭火气体的隔离室；
35.其中，所述框体底部设置有多个与各气动阀相配合的安装孔，且所述框体内部设置有与各安装孔相连通的多个导气通道；
36.各导气通道在与锂电池组件相配合一侧设置有多个排气孔；
37.所述框体的侧板上设置有多个与传感器相配合的导线引出孔。
38.本实用新型至少包括以下有益效果：本实用新型通过多路温度传感器，实时监测电池组件表面温度，当发现电池组件异常温升超过系统预先设置的自动报警阈值时自动报警；当发现电池组件异常温升超过预先设置的冷却阈值时，通过自动释放灭火气体，对电池组件局部升温部位进行冷却；释放的灭火气体将电池组件与空气隔离，阻断电池组件的燃烧。通过本技术方案，实现在电池组件火灾事故的早期发现并控制火警事故的发生，将事故消灭在其萌芽状态，具有更好的安全性。
39.具体来说，本实用新型的效果包括：
40.1、电池组组件温度的多点监测功能，通过布置在电池组组件表面的多个温度传感器，实时测量各个测点的温度；
41.3、电池组件冷却功能，当电池组件温度超过设定冷却阈值时，自动开启自动控制阀，通过释放冷却介质对电磁铁组件的局部升温部位进行冷却。
42.4、自动灭火功能，当发生火警事故时，继续释放灭火气体，将安装在安装座内的电池组件与空气隔离，阻止电池组件进一步燃烧，防止火灾事故进一步扩散。
43.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
44.图1为本实用新型的一个实施例中种锂电池组件的火警探测与火情控制系统的结构布局示意图；
45.图2为图1中a部的局部放大示意图；
46.图3为本实用新型的另一个实施例中常闭式控制阀的结构示意图；
47.图4为本实用新型的另一个实施例中阀座的结构示意图；
48.图5为本实用新型的另一个实施例中阀芯组件的结构示意图；
49.图6为本实用新型的另一个实施例中电磁铁组件的结构示意图；
50.图7为本实用新型的另一个实施例中安装座的结构示意图；
51.图8为图7中的a向、b向示意图；
52.图9为图7中的c向示意图。
具体实施方式
53.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
54.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
55.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
56.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
57.此外，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
58.本实用新型的主要目的是要提供一种电池组温度实时监测、异常升温示警、电池
组件局部降温和灭火的技术方案，从而达到事故早发现示警，早控制，避免事故失控的目的。
59.本实用新型提供一种智能灭火系统，该系统设计合理、技术可行、制造成本低、本质安全性好，能够实现锂电池组件火警自动探测与火情控制。主要应用于新能源电动汽车、锂电池应急电源、大型配电箱等的火灾事故的智能防控。
60.在实际应用时，将该系统置于智能移动平台上(例如自能agv移动车)，并与配套设置在目标设施内的火灾探测系统智能连接，也可用于大型商场、商品贮存库房的火灾智能防控。
61.图1-2示出了根据本实用新型的一种锂电池组件的火警探测与火情控制系统实现形式，包括：
62.用于存储灭火介质的存储罐1，其根据不同车型的安装需要设置在汽车的不同位置上，用于与锂电池安装组件所在的位置相配合，以在需要时提供对应的灭火介质，其体积可以根据车体内部的容积进行匹配性调整，以具有更好的适应性；
63.与锂电池组件3表面相配合以实现温度和/或压力检测的多个传感器5，在实际应用时，温度传感器(测温热偶)用于采集每一块电池的温度，而压力传感器可以用于检测各电池表面的应力变形，以在其表面产生结构变形大于预定值或温度超过预定值时，可以通过控制机构对其工作状态切换成断路状态，防止其发生火灾或爆炸；
64.与各传感器通信连接的控制机构6，其用于根据采集的数据信息对各阀门的工作状态进行切换；
65.与控制机构电性连接的电源7，其用于在工作时为系统的各部件提供相应的电力；
66.其中，所述锂电池组件通过相配合的安装座4进而设置在安装区，所述安装区可以根据不同车型的安装需要设置在汽车的不同位置上；
67.所述存储罐的输出端设置有相配合的常闭式控制阀2，所述常闭式控制阀通过多根配合的气体管路进行分流，且各气体管路与安装座通过相配合的气动阀8进而连接，在实际应用中，温度数据采集用的传感器组件的温度数据采集模块，常闭式自动控制阀和多路气体分配用的气动阀开关控制模块及配套的控制软件组成温度检测与阀门组件控制单元，在实际应用时，与灭火剂存储罐连接的常闭式自动控制阀，通过气体管道向与常闭式自动控制阀连接的多路气体分配气动阀提供气体，同时多路气体分配的气动阀在空间上对气体通道的通断进行控制，以在需要时向安装座所在的隔离室提供相应的灭火介质；
68.所述常闭式控制阀、各气动阀分别配置为与电源电性连接，电源可以直接与汽车的蓄电池模块进行连接，也可以单独设置相配合的其它蓄电池模块，在实际应用中，控制模块还可以与汽车本身所自带的报警模块相配合，以在电池超过预先设置的温度报警阈值时，通过报警模块进行电池异常升温报警，使得系统具有电池组件局部温升的预警功能，当电池组件温度超过设定预警阈值时，自动报警，提示行驶中的汽车靠边停车检查，或充电中的电池组件停止充电，或变配电箱断电；
69.同时控制机构还可以按预先设置的冷却阈值开启常闭式自动控制阀和特定的气体分配用气动阀，实施电池降温和惰性气体保护性隔离，故本方案通过实时监测电池组温度，通过对温升部位进行快速的局部降温，停止电池组件工作等方式，形成控制电池组件火灾事故快速发展的有效手段，有利于将火灾事故消灭在其萌芽状态。
70.在另一种实例中，所述存储罐的工作压力被配置为大于8mpa，所述灭火介质被配置为采用液态二氧化碳或液态七氟丙烷中的一种，通过这种介质的设计，使得其能满足车载设备起火时的灭火操作，同时还具有冷却的效果，可以在电池组件温度过高时对电池表面进行冷却操作，具有更好的适应性。
71.如图3，在另一种实例中，所述常闭式控制阀被配置为包括阀座21，设置在阀座内有阀芯组件22，以及与阀座连接的电磁铁组件23；
72.其中，所述电磁铁组件、阀座之间通过相配合的第一连接法兰24、第一螺栓26、密封垫27进而连接，在实际应用中，所述电磁铁组件通过第一螺栓与所述阀座连接后，通过垫圈形成密封结构；
73.所述阀座与阀芯组件通过相配合的第二螺栓25进行连接，在实际的应用中，当给电磁铁组件通电时，其上的电磁铁吸合铁环，提起阀芯组件中的，使阀门打开；当电磁铁断电时，阀芯组件上的压缩弹簧给阀芯组件上的阀芯一个向下压力使阀门关门。
74.如图4，在另一种实例中，所述阀座被配置为采用不锈钢材料制备以得到，且所述阀座上设置有与阀芯组件外部结构相配合的型腔，且所述阀座上设置有与型腔相连通的进气连接嘴211和出气连接嘴212；
75.所述阀座的上端设置有与第一连接法兰相配合的第二连接法兰213，在实际应用中，所述阀座上还设置有与阀芯组件相配合的安装螺孔214，以及锥形密封孔215，通过锥形密封孔的设置，以与阀芯底部的锥形密封面相配合，以保证设备结构之间的配合度和密封性，进一步地，所述阀座用不锈钢材料制造，以保证其结构稳定性。
76.如图5，在另一种实例中，所述阀芯组件被配置为包括：
77.阀芯224，其上套设有弹性元件223；
78.设置在阀芯上端，并与电磁铁组件相配合的铁环221；
79.设置在铁环下方，以对弹性元件的空间位置进行限定的压盖222；
80.其中，所述铁环221通过第三螺栓225进而与阀芯224固定成一体，所述压盖222通过第二螺栓25与阀座进行固定为一体；
81.所述阀芯在与弹性元件的安装位置上设置有相配合的收缩段，其作用在于对弹性元件在空间上进行限定，以保证弹性元件在空间上的往复收缩的称稳定性，在实际应用时，所述阀芯组件通过第二螺栓与阀座连接后，通过压盖压缩弹簧，进而对阀芯施加向下力，使阀芯的锥形密封面结构与设置在阀腔内的锥孔密封面形成气体通道隔断密封结构，且根据实际应用的需要，所述压缩弹簧对阀芯施加的压力在10kn-30kn之间，工作压力10mpa-30mpa 之间，以保证其在特定应用场景应用的稳定性。
82.在另一种实例中，所述电磁铁组件被配置为包括：
83.电磁铁231；
84.设置在电磁铁的一侧端部的连接机构；
85.其中，所述连接机构被配置为包括相配合上连接环232、下连接环234，以及设置在上连接环、下连接环之间的膜片233，在实际应用中，上连接环 232、膜片233和下连接环234通过焊接方式连接为一体，形成电磁铁与阀腔之间的物理隔离；
86.所述上连接环的外边缘上设置有与第一连接法兰相配合的环形卡槽235，所述下连接环底部端面上设置有与第二连接法兰相配合的锥形部236，通过环形卡槽的设计、锥形
部的设计，使得电磁铁在与第一连接法兰、第二连接法兰的配合稳定性度更好，即根据需要第一连接法兰上可以设置与环形卡槽相配合的环形卡止部，而第二连接法兰上设计锥形部相配合的锥形卡槽，使得其上下在空间上的位置都可以进行卡死，保证其密封性和稳定性；
87.在实际应用中，所述上连接环232、膜片233和下连接环234用同型号不锈钢材料制造，焊接为一体。所述膜片233的厚度在0.1mm-0.2mm之间，且更进一步地，所述膜片和所述铁环之间存在间隙，其间隙值在0.5-0.8mm 之间。
88.如图7-9所示，在另一种实例中，所述安装座被配置为包括与锂电池组件相配合的框体41，其在实际应用时，根据需要可以在框体内设置相配合的隔板42，其在空间上间隔得到容纳灭火气体以实现冷却或灭火的隔离室；
89.其中，所述框体底部设置有多个与各气动阀相配合的安装孔43，其用于对气体管道自由端上的气体分配用的气动阀进行固定，以使存储罐与安装座内的锂电池在空间上相配合。所述框体的侧板上设置有多个与传感器相配合的导线引出孔44，其用于将设置在电池组件上的多个温度传感器和/或压力传感器的导线进行就近引出，以使其在空间上不会在框体内产生缠绕，保证框体内电池组件与框体的内部的配合度和贴合度；
90.所述框体内部设置有与各安装孔相连通的多个导气通道45，各导气通道在与锂电池组件相配合一侧设置有多个排气孔46，在实际应用中，通过安装孔将气体管道上各气动阀输入的气体通过导气管道进行按区间进行引流操作，进而使得排气孔在空间上与电池组件的表面相配合，以在发生火灾时灭火用气体在空间上具有更好的覆盖度，保证其灭火效果满足使用需要，在具体应用时，当所述气体分配的气动阀开启后，灭火气体从所述安装螺孔所在的位置进入，再从设置在安装座底部的导气通道以及侧向设置的排气孔向隔室充注灭火气体，达到电池组件降温或灭火气体作用，进一步的实际应用时同，电池组件的安装座由导热性能良好的金属材料制造，例如铝合金，以电池组件安装后，能确保电池组件散发热的有效散发。
91.本实用新型提供了一种全新的锂电池组件安全技术，该技术是在对锂电池组件火灾事故原因与机理分析的基础上发展起来的，针对性强，效果好。本实用新型解决了新能源汽车锂电池、应急电源锂电池等应用领域的安全问题。提升了锂电池系统的本质安全，具体体现在：
92.1、能实时监测电池组件的异常温升，并根据温度报警阈值设定值发出报警号，提示锂电池车停止行驶或停止充电；以便早期发现事故苗头，以便将事故控制在其萌芽期；
93.2、实时监测电池组件异常温升，并根据电池组件冷却阈值设定值发出动作指令，控制常闭式自动控制阀和多路气体分配气动阀对电池组件实施冷却。在事故的初期主动、自动介入事故处置，有利于控制事故发展。
94.3、在对电池组件降温的同时，使整个电池组件浸没在灭火气体氛围中，实现了电池组件与氧气的隔离，防止电池组件燃烧事故。
95.4、本实用新型所述控制常闭式自动控制阀结构简单、制造成本低。温度测量与阀门组件及所属温度数据采集模块，常闭式自动控制阀和多路气体分配气动阀开关控制模块及控制软件为成熟技术。
96.5、本阀门可直接应用于新能源汽车、应急电源、大型配电箱等火灾事故的防控。该系统若搭载在智能移动平台上，并与火灾探测系统连接，也可应用于大型商场、库房火灾事
故的预警与应急处置，尽早、尽快将火灾事故控制在萌芽期。
97.以上各方案均只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本实用新型时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
98.这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
99.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。