一种锂离子电池包水基火灾防控装置的制作方法

本实用新型属于锂离子电池火灾防控技术领域，特别是涉及一种锂离子电池包水基火灾防控装置。

背景技术：

锂离子电池热失控、锂电池材料的热稳定性一直是动力锂电池安全性的重要因素，对于锂离子电池，热失控是最严重的安全事故，它会引起锂离子电池起火甚至爆炸，直接威胁用户的安全。锂电池安全问题引起了广泛重视，存在的问题急需进一步解决。

目前，市面已经上应用的锂电池灭火装置有以下不足：

采用气体类灭火剂，如二氧化碳、七氟丙烷等，只能隔绝空气，不能对起火电池降温；效果不理想，

全氟己酮灭火剂常温下是液体，沸点49℃，温度高一点就会汽化，汽化热88kj/kg，与水的汽化热2260kj/kg相比微不足道，降温效果与气体灭火剂类似；

干粉灭火剂：锂离子电池灭火试验证明作用不大。

细水雾灭火剂，对电池降温效果要优于气体灭火剂，对空气隔离效果较差，

气溶胶型灭火剂，对空间燃烧吸热效果较好，电池降温效果类似气体灭火剂。

灭火装置通过温度和烟雾传感器判定起火后灭火，对防控火灾数据不够充分。

通常采用灭火系统只重视灭火，不注重防火，装置要等到有明火产生才动作，使灭火处于被动状态。

技术实现要素：

本实用新型为解决上述背景技术中存在的技术问题，针对引起锂离子电池热失控的电池温度升高、空气助燃、有机物自由基连锁反应提供了一种锂离子电池包水基火灾防控装置。

本实用新型采用以下技术方案来实现：一种锂离子电池包水基火灾防控装置，包括：

电池包，数量为多个；

温度传感器，数量为若干个；安装在单个电池包内；

烟雾传感器，数量为多个；安装在单个电池包内；

压力传感器，数量为若干个；安装在单个电池包内；

控制器，同时电性连接与所述温度传感器、烟雾传感器和压力传感器；同时还与系统bms相连；

灭火剂钢瓶，通过灭火剂管道连接连通于所述电池包内；

控制阀，安装在所述灭火剂管道上；所述控制阀与所述控制器电连接；

其中，当温度传感器、烟雾传感器和压力传感器其中至少两个感应到对应的电池包内部的温度、压力、或者烟雾达到设定的阈值时，控制器开启灭火程序，仅对感应到的有异常数据的电池包进行灭火，同时对相邻的电池包起到预防火灾的作用。

在进一步的实施例中，所述灭火程序是：当温度传感器、烟雾传感器和压力传感器其中至少两个检测到的数据达到设定在火灾发生前的热失控数据的判断，控制器根据预置的程序立刻发出报警或者灭火指令，灭火指令设定在火灾发生的瞬间扑灭火灾。

在进一步的实施例中，所述灭火指令为：控制器关闭电池电路，并启动灭火剂管道上的控制阀，灭火剂钢瓶中的灭火剂喷射到电池包内部，降低电池温度，隔绝空气，达到灭火和预防火灾发生的目的。

在进一步的实施例中，所述电池包是由电池电芯通过串联或并联组成的电池单元，所述电池包串联或者并联组成电池模组。

在进一步的实施例中，所述灭火剂钢瓶内的灭火剂采用水基泡沫灭火剂，所述水基泡沫灭火剂析出的水浸润电池表面迅速降低热失控电池的温度。

在进一步的实施例中，所述温度传感器、烟雾传感器和压力传感器分别等距离的安装在电池电芯的间隔处，不影响电池包的体积。

在进一步的实施例中，还包括：电池管理系统，所述电池管理系统的输入端与所述温度传感器、烟雾传感器和压力传感器电连接，所述电池管理系统的输出端与所述控制器电连接；

所述电池管理系统适时扫描温度、压力、和烟感数据，扫描频率不低于每分钟60次，并将扫描得到的数据输送给控制器。

在进一步的实施例中，所述灭火剂钢瓶、控制阀和灭火剂管道，均采用不锈钢或者采用钢衬pe、ptfe材质，能够耐腐蚀和耐-40℃-80℃环境温度的影响。

本实用新型的有益效果：针对每个电池包或电池包设置探测传感器和专门灭火剂管道，这样只针对发生热失控的电池包进行火灾防控。可将损失降到最低，对其他正常的电池包不受影响或者影响尽可能的小；有防止火灾发生的功能，符合预防为主，防消结合的消防方针；本实用新型采用水基泡沫灭火剂，灭火剂析出的水浸润电池表面可以迅速降低热失控电池的温度。同时经验终止火灾自由基链式反应的功能，水基灭火剂还可以快速放掉热失控电池及相邻电池的残余电量，减少燃烧和复燃的危险。

附图说明

图1为本实用新型的一种锂离子电池包水基火灾防控装置的连接图。

图1中的各标注为：电池包1、控制器2、电池管理系统3、灭火剂钢瓶4、控制阀5、电池电芯6、温度传感器7、烟雾传感器8、压力传感器9、灭火剂管道10。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施例对本实用新型做进一步的描述。

发明人发现：锂离子电池热失控、锂电池材料的热稳定性一直是动力锂电池安全性的重要因素，对于锂离子电池，热失控是最严重的安全事故，它会引起锂离子电池起火甚至爆炸，直接威胁用户的安全。锂电池安全问题引起了广泛重视，存在的问题急需进一步解决。而目前，市场上采用的锂电池灭火装置仍在存在以下问题：

全氟己酮灭火剂常温下是液体，沸点49℃，温度高一点就会汽化，汽化热88kj/kg，与水的汽化热2260kj/kg相比微不足道，降温效果与气体灭火剂类似；

干粉灭火剂：锂离子电池灭火试验证明作用不大。

细水雾灭火剂，对电池降温效果要优于气体灭火剂，对空气隔离效果较差，

气溶胶型灭火剂，对空间燃烧吸热效果较好，电池降温效果类似气体灭火剂。

灭火装置通过温度和烟感探头判定起火后灭火，对防控火灾数据不够充分。

通常采用灭火系统只重视灭火，不注重防火，装置要等到有明火产生才动作，使灭火处于被动状态。

发明人为解决上述问题，设计出了一种锂离子电池包水基火灾防控装置，包括：电池包1、控制器2、电池管理系统3、灭火剂钢瓶4、控制阀5、电池电芯6、温度传感器7、烟雾传感器8、压力传感器9、灭火剂管道10。

如图1所示，所述锂离子电池包1含了多个电池包1，即通过所述电池包1串联或者并联组成电池模组。所述电池包1的内部是由电池电芯6通过串联或并联组成的电池单元。

每个电池包1中均设置有若干个温度传感器7、若干个烟雾传感器8和若干个压力传感器9，所述温度传感器7、烟雾传感器和压力传感器9连接于控制器2；所述控制器2是火灾防控系统的信息处理单元，用于接受来自各个传感器的温度、烟感和压力数据。其中所述温度传感器7、烟雾传感器和压力传感器9分别等距离的安装在电池电芯的间隔处，不影响电池包1的体积。

所述温度传感器7用于探测电池电芯的表面的温度，在电池包1比较大或者包含较多的电池电芯6时，使用的多个温度传感器7在电池包1内均匀的分布，以便探测点的尽可能具有代表性。为满足水性灭火剂的要求，设计的电池包1之间应尽可能不漏水。

所述烟雾传感器设置在每个电池包1的内部，在发生电池电芯起火冒烟时及时报警，表示火灾已经发生，要及时手动或自动启动灭火装置。

所述压力传感器9用于检测电池电芯热失控膨胀变形程度，配合温度传感器7可以及时预警热失控的程度，也可以用来预防火灾的发生。

每个电池包1中包内部设置个或多个压力传感器9，用于检测电池电芯热失控膨胀变形程度，配合温度传感器7可以及时预警热失控的程度，也可以用来预防火灾的发生。

为了完善灭火系统，锂离子电池包1水基火灾防控装置还包括：首端与所述电池包1相连通的灭火剂管道10，连接于所述灭火剂管道10的末端处的灭火剂钢瓶4，以及安装在所述灭火剂管道10上的控制阀5；所述控制阀5与所述控制器2电连接。所述灭火剂钢瓶4内的灭火剂采用水基泡沫灭火剂，所述水基泡沫灭火剂析出的水浸润电池表面迅速降低热失控电池的温度。

所述灭火剂钢瓶4、控制阀5和灭火剂管道10，均采用不锈钢或者采用钢衬pe、ptfe材质，能够耐腐蚀和耐-40℃-80℃环境温度的影响，可以使用8年以上。

控制程序为防止误操作当温度传感器7、烟雾传感器和压力传感器9其中至少两个感应到对应的电池包1内部的温度、压力、或者烟雾达到设定的阈值时，控制器2开启灭火程序，仅对感应到的有异常数据的电池包1进行灭火，同时对相邻的电池包1起到预防火灾的作用。

所述灭火程序是：根据预置的程序立刻发出报警或者灭火指令，灭火指令设定在火灾发生的瞬间扑灭火灾。

也可以是：设定在火灾发生前的热失控数据的判断，关闭电池电路，启动灭火剂，降低电池温度，隔绝空气，达到预防火灾发生的目的。

为了能够实时更新到温度传感器7、烟雾传感器和压力传感器9采集到的数据信息：还包括：电池管理系统3，所述电池管理系统3的输入端与所述温度传感器7、烟雾传感器和压力传感器9电连接，所述电池管理系统3的输出端与所述控制器2电连接；所述电池管理系统3适时扫描温度、压力、和烟感数据，扫描频率不低于每分钟60次，并将扫描得到的数据输送给控制器2。根据预先设置的程序，向系统发出运行正常，温度、压力异常提示，热失控报警，发出灭火指令，启动灭火剂控制阀5，灭火剂钢瓶4中的灭火剂，通过不锈钢灭火剂管道10通过压力喷嘴喷入热失控的电池包1内。每个电池包1设置一条灭火剂管道10。

本实用新型采用双路供电，主电源和ups辅助电源供电，确保防控装置安全稳定运行，在主供电因火灾故障停电是，ups辅助电源能保证供电不少于30分钟。

安全显示：灭火防控系统的警示信息集中在系统bms显示屏集中显示或者独立的显示屏显示。