高压液雾灭火系统的制作方法

1.本发明涉及环境模拟测量领域，特别是涉及一种用于新能源汽车综合性能试验舱的高压液雾灭火系统。


背景技术：

2.进行新能源汽车综合性能试验台试验(该试验台位于实验舱内)时，新能源汽车动力电池会有概率出现着火现象，如处理不当会引发火灾事故。由于动力电池燃烧机理比较特殊，加之在试验室这一特定的场景下(有许多高价值设备希望灭火后能重复使用的设备)。传统的灭火方式，采用co2灭火器采用隔绝氧气的方式来达到灭火效果，但汽车动力电池的燃烧机理比较特殊，co2等传统灭火剂无法达到理想的灭火效果，已无法适用于新的实验室使用环境。


技术实现要素：

3.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
4.本发明要解决的技术问题是提供一种用于新能源汽车电池测试中能快速(0.01秒
‑
0.5秒)对电池进行降温并隔绝氧气的高压液雾灭火系统。
5.为解决上述技术问题，本发明提供的高压液雾灭火系统，其用于新能源汽车综合性能实验舱，包括：
6.至少一个第一类传感器，其设置在被试验件电池旁，其能与被试验件电池指定位置形成接触，实时检测该指定位置温度输出至控制器；
7.至少一个第二类传感器，其设置在被试验件电池周围，其能检测至少一种指定气体浓度输出至控制器；
8.至少一个第三类传感器，其设置在被试验件电池周围，其能探测空气中烟雾浓度输出至控制器；
9.至少一个第四类传感器，其设置在被试验件电池周围，其用于监测记录火灾过程中热量分布形成热成像输出至控制器；
10.控制器，其内设有灭火触发条件，若符合灭火触发条件其中任一则控制所有喷嘴在预设时间内喷射高压液雾；
11.多个可移动伸缩喷嘴，分别设置在实验舱内指定位置，其根据控制器指令喷射高压液雾包围火源，所述高压液雾能降低被试验件电池温度并隔绝被试验件电池周围氧气。
12.可选择的，进一步改进所述的高压液雾灭火系统，所述第一类传感器是热电偶。
13.可选择的，进一步改进所述的高压液雾灭火系统，第二类传感器气体浓度采样传感器。
14.可选择的，进一步改进所述的高压液雾灭火系统，第三类传感器是烟雾探测器或烟雾报警器。
15.可选择的，进一步改进所述的高压液雾灭火系统，第四类传感器是红外成像仪。
16.可选择的，进一步改进所述的高压液雾灭火系统，所述指定气体包括氧气、氢气或一氧化碳。
17.可选择的，进一步改进所述的高压液雾灭火系统，所述喷嘴喷射高压液雾的压力范围为1mp
‑
2mp，液体颗粒直径范围为0.1微米
‑
50微米。
18.可选择的，进一步改进所述的高压液雾灭火系统，所述高压液雾由水加压后形成。
19.可选择的，进一步改进所述的高压液雾灭火系统，预设时间范围为0.01秒
‑
0.5秒。
20.可选择的，进一步改进所述的高压液雾灭火系统，所述灭火触发条件包括符合下述任一条件则触发喷嘴喷射高压液雾：
21.a、任意一个第一类传感器检测温度大于等于其指定温度阈值；
22.b、任意一个第二类传感器检测气体种类中任意一种气体浓度大于等于其指定浓度阈值；
23.c、任意一个第三类传感器探测烟雾浓度大于等于指定烟雾浓度阈值。
24.对本发明的工作原理及技术效果说明如下：
25.新能源汽车综合性能实验舱为了模拟各种实验环境被设计为一个封闭且体积小小的空间，在实验舱内进行新能源汽车电池测试时可能会因为电池匹配不平衡等因素造成火灾。在实验舱内设有各种模拟设备、测试设备以及被测试件(例如车辆)等，这些设备成本高昂一旦发生火灾会造成巨大损伤，在火灾被扑灭后模拟设备、测试设备以及被测试件(例如车辆)等还希望能被复用。
26.本发明将新能源汽车电池燃烧划分为四个阶段：早期(无明火、无明烟阶段)、初期(无明火，可能有明烟)、中期(明火、明烟阶段)、后期(灭火后)，分别针对这三个阶段设计了一套兼备主动防御、被动快速灭火和事后追踪溯源的高压液雾灭火系统；
27.在电池热失控早期，电池的某些特定位置容易发生局部温度过高，这些位置可以通过数值仿真得到一些预先判断。之后通过热失控实验，进行进一步优化。经研究表明，在电池热时空早期进行有效的降温散热，可以有效降低电池热失控的峰值，相对于自然散热方式的散热，可以加速峰值温度的到达，使电池包本身可以尽快到达热稳定而不至于进一步热失控，从而抑制火灾的产生,如图1、图2所示：
28.本发明在这些容易发生局部高温的高风险特定位置作为指定位置设置热电偶实时检测温度，一旦温度大于等于该位置的指定温度阈值，则启动主动防御，喷嘴喷射高压液雾对电池甚至是整个实验舱进行降温，并隔绝电池周围氧气，避免引起火灾。
29.如果出现指定位置未发生高温，其他未检测位置发生了局部高温，热电偶无法检测到温度超过指定温度阈值，局部持续高温进入本发明所述早期。此阶段，无明火但可能有明烟。本发明通过检测至少一种指定气体浓度(例如氢气、氧气、一氧化碳)，当检测的任意一种指定气体浓度大于等于该种指定气体浓度阈值则启动主动防御，喷嘴喷射高压液雾对电池甚至是整个实验舱进行降温，并隔绝电池周围氧气，避免引起火灾。
30.如果出现指定位置未发生高温，且任意一种指定气体浓度小于该种指定气体浓度阈值则无法启动主动防御，此种情况会进入本发明所述中期，产生明火、明烟，此时本发明
的烟雾传感器检测到烟雾浓度大于等于指定烟雾浓度阈值，则被动快速灭火，喷嘴喷射高压液雾对电池甚至是整个实验舱进行降温，并隔绝电池周围氧气，避免引起火灾。
31.在电池燃烧发生后，需要对起火原因、起火点等重要因素进行分析，这些分析可作为后续相同产品和相同类型实验的借鉴数据，本发明设计了红外成像仪对整个燃烧的热量分布进行成像记录。例如，早期热电偶指定位置的选择，因为遗漏了重要的指定位置所以才没能进启动早期主动防御。可移动伸缩喷嘴的位置选择错误造成未完全隔绝空气。以及，发现类型产品(电池)易起火点记录，有利于优化产品设计等。通过红外热成像仪的事后追踪溯源能使本发明的高压液雾灭火系统形成一套完整的数据记录，通过计算机编程技术手段可形成数据库，为未来的各种实验形成数据基础。
附图说明
32.本发明附图旨在示出根据本发明的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本发明附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本发明附图不应当被解释为限定或限制由根据本发明的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
33.图1是自然散热条件下电池包热失控温度曲线示意图。
34.图2是强制冷却条件下电池包热失控温度曲线示意图。
35.图3是本发明的示意图一。
36.图4是本发明的示意图二。
37.附图标记说明
38.氧气采样传感器1
39.氢气采样传感器2
40.空气采样传感器3
41.热电偶4
42.红外热成像仪5
43.第一喷嘴6
44.第二喷嘴7
45.实验舱8
46.被实验车辆9。
具体实施方式
47.以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达
给本领域技术人员。
48.应当理解的是，当元件被称作“连接”或“结合”到另一元件时，该元件可以直接连接或结合到另一元件，或者可以存在中间元件。不同的是，当元件被称作“直接连接”或“直接结合”到另一元件时，不存在中间元件。在全部附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件。
49.第一实施例；
50.本发明提供一种高压液雾灭火系统，其用于新能源汽车综合性能实验舱，包括：
51.至少一个第一类传感器，其设置在被试验件电池旁，其能与被试验件电池指定位置形成接触，实时检测该指定位置温度输出至控制器；
52.至少一个第二类传感器，其设置在被试验件电池周围，其能检测至少一种指定气体浓度输出至控制器；
53.至少一个第三类传感器，其设置在被试验件电池周围，其能探测空气中烟雾浓度输出至控制器；
54.至少一个第四类传感器，其设置在被试验件电池周围，其用于监测记录火灾过程中热量分布形成热成像输出至控制器；
55.控制器，其内设有灭火触发条件，若符合灭火触发条件其中任一则控制所有喷嘴在预设时间内喷射高压液雾；
56.多个可移动伸缩喷嘴，分别设置在实验舱内指定位置，其根据控制器指令喷射高压液雾包围火源，所述高压液雾能降低被试验件电池温度并隔绝被试验件电池周围氧气。
57.此外，还应当理解的是，尽管在这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述不同的元件、参数、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、参数、组件、区域、层和/或部分不应当受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件、参数、组件、区域、层或部分与另一个元件、参数、组件、区域、层或部分区分开来。因此，在不脱离根据本发明的示例性实施例的教导的情况下，以下所讨论的第一元件、参数、组件、区域、层或部分也可以被称作第二元件、参数、组件、区域、层或部分。
58.第二实施例；
59.参考图3结合图4所示，本发明提供一种高压液雾灭火系统，其用于新能源汽车综合性能实验舱，包括：
60.至少一个第一类传感器
‑
热电偶4，其设置在被试验件动力电池组旁，其能与被试验件动力电池组指定位置形成接触，实时检测该指定位置温度输出至控制器；
61.至少一个第二类传感器，其设置在被试验件电池周围，其能检测至少一种指定气体浓度输出至控制器；
62.本实施例示例性的，采用氧气采样传感器1和氢气采样传感器2作为第二类传感器，其分别设置在指定位置实时检测被试验件动力电池组的氧气浓度和氢气浓度；
63.采样气体的种类可以根据实际需求选择，每种气体的浓度阈值也根据实际情况选择；相应的，不同浓度和发生燃烧的紧迫性存在相关性，某种指定气体浓度越高则后续时间发生燃烧的概率越大；
64.至少一个第三类传感器，其设置在被试验件电池周围，其能探测空气中烟雾浓度输出至控制器；本实施例示例性的，采用空气采样传感器3作为第三类传感器即烟雾探测
器/烟雾探测器或烟雾报警器；
65.至少一个第四类传感器，其设置在被试验件电池周围，其用于监测记录火灾过程中热量分布形成热成像输出至控制器；本实施例示例性的，采用红外热成像仪5作为第四类传感器；
66.控制器，其内设有灭火触发条件，若符合灭火触发条件其中任一则控制所有喷嘴在预设时间内喷射高压液雾；
67.多个可移动伸缩喷嘴，示例性的参考第一喷嘴6和第二喷嘴7分别设置在实验舱内指定位置，其根据控制器指令喷射高压液雾包围火源，所述高压液雾能降低被试验件电池温度并隔绝被试验件电池周围氧气。
68.第三实施例；
69.继续参考图3结合图4所示，本发明提供一种高压液雾灭火系统，其用于新能源汽车综合性能实验舱，包括：
70.至少一个第一类传感器
‑
热电偶4，其设置在被试验件动力电池组旁，其能与被试验件动力电池组指定位置形成接触，实时检测该指定位置温度输出至控制器；
71.至少一个第二类传感器，其设置在被试验件电池周围，其能检测至少一种指定气体浓度输出至控制器；
72.本实施例示例性的，采用氧气采样传感器1和氢气采样传感器2作为第二类传感器，其分别设置在指定位置实时检测被试验件动力电池组的氧气浓度和氢气浓度；
73.采样气体的种类可以根据实际需求选择，每种气体的浓度阈值也根据实际情况选择；相应的，不同浓度和发生燃烧的紧迫性存在相关性，某种指定气体浓度越高则后续时间发生燃烧的概率越大；
74.至少一个第三类传感器，其设置在被试验件电池周围，其能探测空气中烟雾浓度输出至控制器；本实施例示例性的，采用空气采样传感器3作为第三类传感器即烟雾探测器/烟雾探测器或烟雾报警器；
75.至少一个第四类传感器，其设置在被试验件电池周围，其用于监测记录火灾过程中热量分布形成热成像输出至控制器；本实施例示例性的，采用红外热成像仪5作为第四类传感器；
76.控制器，其内设有灭火触发条件，若符合灭火触发条件其中任一则控制所有喷嘴在预设时间内喷射高压液雾；
77.多个可移动伸缩喷嘴，示例性的参考第一喷嘴6和第二喷嘴7分别设置在实验舱内指定位置，其根据控制器指令喷射高压液雾包围火源，所述高压液雾能降低被试验件电池温度并隔绝被试验件电池周围氧气。
78.其中，所述高压液雾由水加压后形成，该高压液雾的压力范围为1mp
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2mp，液体颗粒直径范围为0.1微米
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50微米，预设时间范围为0.01秒
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0.5秒。
79.本发明提供一种能用于上述第一实施例～第三实施例任意一项所述高压液雾灭火系统的灭火触发条件，符合下述任一条件则触发喷嘴喷射高压液雾：
80.a、任意一个第一类传感器检测温度大于等于其指定温度阈值；
81.b、任意一个第二类传感器检测气体种类中任意一种气体浓度大于等于其指定浓度阈值；
82.c、任意一个第三类传感器探测烟雾浓度大于等于指定烟雾浓度阈值。
83.可选择的，进一步改进上述第一实施例～第三实施例，所述高压液雾所述高压液雾由水加压后形成。虽然水是导电液体，但是在瞬间隔绝氧气的情况下，火源快速熄灭，能避免由于灭火系统对试验舱内设备造成的损毁，降低灭火成本，提高实验舱设备和被试验件的复用几率。
84.可选择的，进一步改进上述第一实施例～第三实施例，预设时间范围为0.01秒
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0.5秒。优选为，0.02秒、0.03秒、0.04秒、0.05秒、0.06秒、0.07秒、0.08秒、0.09秒、0.1秒、0.2秒、0.3秒或0.4秒。
85.示例性实施例不应当被解释为仅限于在此示出的区域的具体形状，而是还可以包含例如由制造所导致的形状偏差。因此，图所示出的区域实质上是示意性的，它们的形状并非意图示出各区域的实际形状，而且也并非意图限制根据本发明的示例性实施例的范围。除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。
86.以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。