一种锂离子电池箱的红外光纤感温火灾探测器的制作方法

1.本实用新型属于消防火灾探测技术领域，涉及一种红外光纤感温火灾探测器，特别是涉及一种锂离子电池箱的红外光纤感温火灾探测器。


背景技术：

2.锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应等优点，在手机、笔记本电脑、电动工具、数码相机和军事国防等领域都得到广泛的应用，特别是作为动力电池在电动汽车、化学储能等大功率应用场所显示出强劲的发展趋势。
3.锂离子电池的应用过程中，如何保证安全性是制约锂离子电池发展的问题。锂离子电池在充放电过程中，伴随着多种化学、电化学反应和物质传输过程，会造成热量的产生并局部积累，可能造成锂离子电池内部的高温点，引发锂离子电池的热失控，甚至发生火灾或引起爆炸。特别是动力、储能这些场所配套的锂离子电池数量巨大，一旦发生热失效，造成的损失和灾难是不可想象的。因此需要可靠有效的防控装置，提前探测锂离子电池失效，预先警报，抑制危险扩大。测量温度对评估锂离子电池的安全性能是最直接最有效的手段。
4.而锂离子电池箱由若干个锂离子电池或电池模块、箱体、相关信息采集单控制元及相关电气、机械附件等构成的装置。其中锂离子电池多达几百节甚至上万节，任何一个锂离子电池发生热失效，锂离子电池箱内局部持续升温，都会引起整个锂离子电池箱的连锁反应，因此需要探测每个电池的温度。
5.现有技术热电偶测温装置，由于测量精度低、测量不稳定、带电测量不安全和测量探头体积大等缺点，不能有效的测量锂离子电池的温度，只限于测量锂离子电池的表面温度，这样，根据锂离子电池表面温度来推测锂离子电池的热量分布，并作为锂离子电池热管理的重要依据，其准确度低，且存在热量传递的滞后性。同时现有消防应用的温度探测预报火警装置，对温度测量精度的要求通常是不高的，例如gb16280-2014中，对温度探测精度要求是
±
10％。因此，需要开发出一种满足消防安全测温技术，其能够及时可靠地获取锂离子电池箱内每个锂离子电池的实时温度。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种安装在锂离子电池箱内狭窄空间内，不破坏锂离子电池结构，能够测量每块锂离子电池温度，抗干扰的红外光纤感温火灾探测器。
7.为了达到上述目的，本实用新型提供的一种锂离子电池箱的红外光纤感温灾探测器包括内设若干个锂离子电池及其对应设置具有自带光纤的光学探头的锂离子电池箱，分光器，红外或图像传感器，放大电路单元，微处理器和执行电路单元；其中每个所述光学探头分别通过所述自带光纤集中连接在所述分光器上；所述红外或图像传感器正对所述分光器设置，且所述红外或图像传感器再依次电串接所述放大电路单元、所述微处理器和所述执行电路单元。
8.上述所述分光器采取防水措施设置在所述锂离子电池箱箱体穿孔中。
9.上述所述分光器和红外或图像传感器之间增设一两端头分别带前、后光纤接头的远传光纤，其前光纤接头插入所述分光器，后光纤接头与所述红外或图像传感器正对设置。
10.将若干个上述所述自带光纤成束采取防水措施穿过锂离子电池箱箱体穿孔，且把分光器设置在锂离子电池箱箱体的外部。
11.上述所述光学探头包括凸透镜、光纤头、及用来固定所述凸透镜和所述光纤头的卡槽，其中所述卡槽一端口嵌入所述光纤头，所述卡槽另一端口嵌入所述凸透镜。
12.本实用新型还提供一种锂离子电池箱的红外光纤感温火灾探测器，包括内设若干个锂离子电池及其对应设置具有自带光纤的光学探头的锂离子电池箱，光开关，首末端头分别带首、末光纤接头的传输光纤，红外或图像传感器，放大电路单元，微处理器和执行电路单元；其中每个所述光学探头分别通过所述自带光纤集中连接在所述光开关上；所述传输光纤首光纤接头连接在所述光开关上，末光纤接头与所述红外或图像传感器正对设置；所述红外或图像传感器再依次电串接所述放大电路单元、所述微处理器和所述执行电路单元。
13.上述所述与所述红外或图像传感器正对设置的传输光纤末光纤接头采取防水措施设置在所述锂离子电池箱箱体穿孔中。
14.将上述所述传输光纤采取防水措施穿过锂离子电池箱箱体穿孔，且把所述传输光纤末光纤接头与所述锂离子电池箱外部的所述红外或图像传感器正对设置。
15.上述所述光学探头包括凸透镜、光纤头、及用来固定所述凸透镜和所述光纤头的卡槽，其中所述卡槽一端口嵌入所述光纤头，所述卡槽另一端口嵌入所述凸透镜。
16.本实用新型提供的锂离子电池箱的红外光纤感温火灾探测器，采用光学探头安装在锂离子电池箱内狭窄空间内，且不破坏锂离子电池结构，实现了对锂离子电池箱内每个锂离子电池温度进行测量，同时在锂离子电池充放电时探测器具有很强地抗干扰能力，从而极大地提高了锂离子电池箱内锂离子电池火灾探测报警的可靠性和准确性。
附图说明
17.图1为实施例一的红外光纤感温火灾探测器基本原理示意图。
18.图2为图1所示的光学探头结构示意图。
19.图3为实施例二的红外光纤感温火灾探测器基本原理示意图。
20.图4为实施例三的红外光纤感温火灾探测器基本原理示意图。
21.图5为实施例四的红外光纤感温火灾探测器基本原理示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的锂离子电池箱的红外光纤感温火灾探测器进行详细说明。
23.当物体温度升高时，物体内部的分子在外部高温的作用下获得动能，物体内部的原子也会在分子获得的能量的基础上获得动能，进而产生相对振动。温度升高得越多，分子和原子的振动就越强。当物体被加热后，分子和原子获得足够的能量进行能级跃迁，然后改变它们原来的能量状态，从低能态到高能态，当这些具有能级跃迁的分子和原子返回到低
能态时，它们会发射出多种频率辐射，这种辐射被称为热辐射。
24.黑体辐射定律解释了物体温度和辐射能量的关系，为辐射测温的方法提供原理依据。处于物体微观内部具有电荷的微粒由于自带的动能，呈现长期的不规则运动，从而导致在各种温度状态下以电磁波的形式物体宏观释放能量。
25.工业常见的红外测温装置，其基本原理就是识别物体的红外辐射特性，通过利用对应材质和机理的探测器对测量物体所发出的辐射能量进行接收和转换，找到并确定被测物体的温度和它所发出的热辐射能量之间的对应关系。
26.基于上述原理，本实用新型提供如下几种用于锂离子电池箱的红外光纤感温火灾探测器的实施方式：
27.实施例一
28.如图1所示为锂离子电池的红外光纤感温火灾探测器基本原理示意图；锂离子电池箱1内紧密排列若干个锂离子电池2，光学探头3和锂离子电池2一一对应设置(也可以是多个光学探头3对应一个锂离子电池2对应设置方式，也可以是一个光学探头3对应多个锂离子电池2对应设置，具体设置方式以单个光学探头3能监测到红外光辐射的范围面积大小来决定)，且正对着锂离子电池2表面并布置在锂离子电池2的旁边；若干个光学探头3收集到的辐射红外光分别通过各自自带光纤4传导到分光器5，分光器5采取防水措施设置在锂离子电池箱1箱体穿孔15中；红外传感器7正对分光器5，红外传感器其内部的光电器件将光信号转换为电信号后，再经过放大电路单元8进行放大，然后进入内含单片机的微处理器9；微处理器9进行模数转换和数字处理后，得到温度数字信号，再根据预先设置的程序要求，得到超限报警、故障信息，并传输到执行电路单元10驱动声光报警。还可以将温度数字信号显示在oled屏幕上，或者通过数据传输协议与pc端进行数据通讯与交互，用户可以用按键操作或在pc端对红外光纤感温灾探测器相关参数进行修改。
29.如图2为一种光学探头3结构示意图，如图所示，光学探头3包括凸透镜31、光纤头33、及用来固定凸透镜31和光纤头33的卡槽32，其中所述卡槽32一端口嵌入所述光纤头33，所述卡槽32另一端口嵌入所述凸透镜31。光学探头3可以做成微型光学探头，如外形尺寸：高24mm，直径24mm。
30.本实施例中，若干个锂离子电池的辐射信息同时经过分光器5传输到红外传感器7，理论上只能得到温度最高的锂离子电池的辐射信息，但是不影响消防对整个锂离子电池箱监测最不利点温度的需要。
31.本实施例中，红外传感器7还可以由图像传感器替代，这样可以得到所有经过光纤传导过来的辐射点的信息，通过图像处理软件，得到各个锂离子电池辐射点的温度数值，通过光纤位置有效的编码方式，这样可以建立起整个锂离子电池箱所有锂离子电池的温度立体模型。
32.实施例二
33.本实施例是在实施例一基础上的改进，其区别是：为了获得每个锂离子电池的温度信息，将实施例一分光器5替换为至少一个将若干个所述光学探头3监测的辐射红外光传导至所述红外或图像传感器7的光开关11，该光开关11通过所述微处理器9控制，可以使所述光学探头3监测不同时域的辐射红外光；同时增设一传输光纤6，其首光纤接头连接在所述光开关11上，其末光纤接头与所述红外或图像传感器7正对设置；其中传输光纤6末光纤
接头采取防水措施设置在锂离子电池箱1箱体穿孔15中，如图3所示。
34.通过微处理器9的指令，光开关11使每个锂离子电池的辐射信息在不同时域，经过传输光纤6传导到红外或图像传感器7，这样，微处理器9可以根据时域的不同，得到不同时刻不同自带光纤4传导来的温度数据。
35.实施例三
36.本实施例是在实施例一基础上的进一步改进，其区别是：将若干个自带光纤4成束采取防水措施穿过锂离子电池箱箱体穿孔15，把分光器5设置在远离锂离子电池箱箱体的外部，如图4所示。
37.本实施例可以利用自带光纤4实现温度信息的远传，使红外探测系统以及微处理器等硬件电路系统远离锂离子电池箱，可进一步减少锂离子电池充放电时对红外光纤感温火灾探测器的干扰。
38.实施例四
39.本实施例是在实施例三基础上的进一步改进，其区别是：增设一远传光纤6
′
，其前光纤接头插到分光器5，其后光纤接头通过远传光纤6
′
与红外传感器7正对设置，如图5所示。
40.本实施例可以利用一根远传光纤6
′
作为跳线实现温度信息的远传，避免使用太粗大的光纤束，使红外探测系统以及微处理器等硬件电路系统远离锂离子电池箱，同样可以进一步减少电池充放电时对红外光纤感温火灾探测器的干扰。
41.本实用新型的主要要点是通过在锂离子电池箱中若干个锂离子电池对应内设若干个微型光学探头探测其红外辐射信息，同时采用红外或图像传感器可实现锂离子电池箱内每个锂离子电池温度测量，使安装在锂离子电池箱内狭窄空间内可实现，且不破坏锂离子电池结构，还有在锂离子电池充放电时探测器具有很强地抗干扰能力。在此，权利要求书对本实用新型的保护范围予以了描述，但是，凡事包含了本实用新型的发明要点，不背离本发明宗旨的，任何变化方案，都是落入本实用新型的保护范围之内的。