一种锂离子电池箱火灾防护系统的制作方法

本实用新型涉及消防设备领域，尤其涉及一种锂离子电池箱火灾防护系统。

背景技术：

目前，锂电池在新能源领域应用十分广泛，目前在新能源汽车领域，采用若干锂电池箱构成的电池模组；并且由于锂电池的化学性质十分活泼，因此存在一定的安全隐患。

大量的电池安全性测试电池热失控时喷射的火焰温度高达1000℃以上，电池内部通红可见，电池表面温度也会高达数百摄氏度，并且对于三元类动力电池而言镍含量越高燃烧过程持续的时间相对越短。如果灭火不是很充分、电池内部温度依然很高，灭火剂作用后电池出现复燃也是极有可能的。灭火剂作用不仅要快速扑灭火焰，还要能迅速降低电池表面温度防止复燃现象的发生。

现有的锂电池箱火灾报警和防护装置，通过内置的两个容器实现对于灭火剂的存储，在需要灭火时，在控制模块的作用下开启两容器，并将两种灭火剂混合并从出气端喷出，实现灭火。但此灭火装置须将两者灭火剂融合，需选用成本较高的压力管道，且在喷射过程中压力越来越小，导致喷射时间短无法实现持续喷射，锂电池箱在短期灭火降温后可能会出现温度升高的现象，依然存在安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供锂离子电池箱火灾防护系统，旨在解决现有技术中采用两种气体灭火剂混合导致管路气压增大且喷射时间越久压力越小，导致喷射时间短无法实现持续喷射等问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种锂离子电池箱火灾防护系统，包括防护箱和多个锂电池箱，所述防护箱内设有储液箱、主控制器和与所述主控制器电连接的驱动机构，每个所述锂电池箱内设有火情探测器，用于检测锂电池箱内的环境数据并发送至主控制器，驱动机构根据主控制器提供电源，从储液箱释放液态灭火剂并增压后雾状灭火。

进一步地，所述驱动机构包括无刷电机和与所述无刷电机相电连的增压泵；增压泵一端经连接管道连接储液箱，另一端经喷淋管路连接单向灭火喷头。

进一步地，所述储液箱上端面设有防爆泄压阀，下端面设有低洼槽且出液口位于低洼槽的端面上。

进一步地，所述储液箱内安装有用于检测液位面的位移传感器，用于检测储液箱的液位高度，当储液箱内的液位低于设定值时发出报警信号。

进一步地，所述驱动机构通过支撑机构固定在防护箱的底板上，所述支撑机构的上端设有用于固定增压泵的固定环，下端设有用于穿过连接管道的通孔。

进一步地，所述主控制器经电源开关连接无刷电机，控制无刷电机的工作状态。

进一步地，所述主控制器包括单片机、数据集中器和与所述单片机和数据集中器电连的电源模块和电源转换模块，数据集中器与每个火情探测器均通信连接，用于接收火情探测器采集的环境数据；数据集中器与单片机通信连接，经数据集中器处理发出控制指令，单片机根据控制指令控制电机的电源开关；所述电源模块用于给主控制器提供电源，电源转换模块用于将24v电压转换成5v电压。

进一步地，所述喷淋管路分多路连接位于每组锂电池箱内的单向灭火喷头，且在每个单向灭火喷头处设有独立控制单向灭火喷头开启的电磁阀，单独控制对应喷淋管路的通断。

进一步地，所述单向灭火喷头包括固定件、安装在固定件上的喷头机构、压力弹簧和液控单向阀，所述压力弹簧套装在液控单向阀上且安装在喷头机构的空腔内；

所述喷头机构包括喷头安装座，所述喷头安装座一侧设有用于连接喷淋管道的管道接口，另一侧设有用于固定喷嘴的固定环。

所述喷头机构包括安装在固定环前端的喷嘴，且喷嘴中心的喷孔呈对外的弧形结构。

所述液控单向阀包括活塞杆和套装在活塞杆上的阀座，所示阀座与喷嘴固定连接，活塞杆位于进液口一端设有圆台结构。

所述压力弹簧位于阀座和圆台之间，且位于压力弹簧内的活塞杆上套装有密封环。

所述固定件包括喷头背板，喷头机构的固定环穿过锂电池箱与喷头背板通过螺栓固定连接，且在喷头背板与锂电池箱之间安装有密封垫。

本实用新型的锂离子电池箱火灾防护系统，选用常规连接管道传输液体灭火剂，成本较低；同时采用增压泵对液体灭火剂增压雾化，通过增压泵增加的方式可实现持续增压，只要存在液体灭火剂即可雾化喷射，可在一段时间内喷射降温，消除短期内灭火降温后又出现升温的安全隐患。

附图说明

构成说明书一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同描述一起用于解释本实用新型的原理，参照附图，可以更加清楚地理解本实用新型：

图1是本实用新型一实施例中锂离子电池箱火灾防护系统的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例中锂离子电池箱火灾防护系统的原理框图；

图3是本实用新型一实施例中单向灭火喷头的结构示意图；

图4是本实用新型一实施例中喷头安装座的结构示意图；

图5是本实用新型一实施例中液控单向阀的结构示意图；

图6是本实用新型一实施例中喷嘴的结构示意图；

图中：1、储液箱，2、连接管道，3、防爆泄压阀，4、增压泵，5、主控制器，6、电源模块，7、单向灭火喷头，701、喷头安装座，702、液控单向阀，703、喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。

如图1，本实用新型的一种锂离子电池箱火灾防护系统，包括防护箱和多个锂电池箱，其中防护箱内设有储液箱1、主控制器5和与所述主控制器5电连接的驱动机构，每个锂电池箱内均设有火情探测器，用于检测锂电池箱内的环境数据并发送至主控制器5，驱动机构根据主控制器5开启电源开关，从储液箱1释放液态灭火剂并增压后雾状灭火。

作为本实用新型的一实施例，驱动机构包括无刷电机和与无刷电机相电连的增压泵4；无刷电机的性能主要包括24v直流电输入，喷淋压力为0.8-1.4mpa可调，出液量为7.8-10l/h，瞬间电流为2.5-10a，电机输出转速为400-1000rpm可调，无刷电机通过传动轴带动增压泵4工作。增压泵4一端经连接管道2连接储液箱1的出液口，另一端经喷淋管路且分多路连接位于每个锂电池箱内的单向灭火喷头7。

储液箱1内灌装有醛氧乙铜的液体灭火剂，在储液箱1的上端面设有防爆泄压阀3，下端面设有低洼槽且出液口位于低洼槽的端面上。储液箱1底部的v型低洼槽、凹型低洼槽或其他形状的低洼槽，出液口设置在低洼槽的目的在于可以最大程度将储液箱1内的液态灭火器流出，提高液体灭火剂的使用率，从而起到节约成本的效果。

为方便安装，储液箱1底部两侧通过抬高固定块将储液箱1固定在防护箱的底板上。若系统检测到异常，增压泵工作导致储液箱1内压力超过防爆泄压阀3设定压力时，即自动开启泄压。

同时，储液箱1上安装有灌装口，且位于灌装口处设有用于检测液体灭火剂液位面的位移传感器，当储液箱1内的液位低于系统设定值时则通过系统的报警装置发出报警信号。

为了防止由于外界出现振动造成驱动机构不稳定导致连接松动或误触发的情况，本实施例采用了支撑机构来实现对于驱动机构的定位。

支撑机构包括固定在防护箱上的底板，底板上方设有支撑架，且通过防震实验，采用一根支撑架固定会出现松动的现象，故至少选择使用两根支撑架，每根支撑架顶部设有与增压泵4尺寸相匹配，用于放置增压泵4的的环形凹槽，且在支撑架顶部设有用于固定增压泵4的固定环。在环形凹槽与增压泵4相接触的面上设有用于减震的弹性垫片。

作为本实用新型的一实施例，支撑机构与储液箱1上的出液口同轴排布，为简化出液口与增压泵4之间连接管道2的设置，在每根支撑架下方设有用于穿过连接管道2的通孔。

作为本实用新型的一实施例如图2所示，主主控制器5的核心处理器可以但不限于采用stc系列单片机如stm8s208c8t6，数据集中器采用串口或者can总线以及其他通信连接的方式与火情探测器相连。

火情探测器的采集端包括co传感器、温度传感器、气体传感器以及烟雾传感器；锂电池箱内的环境数据包括锂电池箱内温度数据、气体数据，co传感器用于检测锂电池产生的一氧化碳值，温度传感器用于检测锂电池箱内的温度，烟雾传感器用于检测锂电池箱内的烟雾浓度，当锂电池箱内的一氧化碳浓度、烟雾浓度或温度达到预警阈值时，数据集中器判断锂电池箱出现火情或者即将出现火情，并将此指令信号传输至单片机，同时与单片机相连的报警模块发出报警信号。

火情探测器位于锂电池箱内，以将检测的电池箱内环境数据发送至数据集中器；在环境数据异常时，数据集中器将异常指令信号传输至单片机，单片机控制电源开关实现无刷电机的开启，同时当某一路火情探测器探测数据异常时，对应的火情探测器自动开启安装在单向灭火喷头7处的电磁阀，电机启动后，释放的液态灭火剂经增压泵4增压后经喷淋管路对应到异常锂电池箱内的单向灭火喷头7进行雾化释放。

主主控制器5包括单片机和与单片机电连的电源管理模块和电源转换模块，其中电源转换模块用于将24v电压转换成供单片机使用的5v电压。单片机经电源开关连接无刷电机，控制无刷电机的工作状态。

其中，电源管理模块选用主型号为cn3306的多节锂电池串联充电管理芯片组成的电路，当无外界电源给予供电时，可实现主主控制器5自供电源，亦可正常工作。

电源转换模块包括开关型可调输出电压稳压采集电路、由低压差稳压器和共模滤波器组成的emc抗干扰电路，主要用于将24v电源转换成5v电源，5v电源用于给主主控制器5的单片机提供电源。

单片机通过开关电源与无刷电机电连接，当单片机接收到环境异常的控制指令时，单片机立即开通开关电源，无刷电机通电，增压泵4抽取储液箱1内的液体灭火剂，当储液箱1内的压力超过防爆泄压阀3时，防爆泄压阀3导通，液体灭火剂经增压泵4增压后，经喷淋管路和单向灭火喷头7雾化喷射。

喷淋管路分多路连接位于每组锂电池箱内的单向灭火喷头，且在每个单向灭火喷头7处设有独立控制单向灭火喷头7开启的电磁阀，每个电磁阀的通断由对应锂电池箱内的火情探测器控制，从而实现单路喷淋管路的通断，且采用雾化气体喷射，可在较长时间内对异常的锂电池组进行灭火降温处理。

结合图3至图6，单向灭火喷头7，包括固定件和安装在固定件上的喷头机构，还包括压力弹簧和液控单向阀702，所述压力弹簧套装在液控单向阀702上且安装在喷头机构的空腔内。

喷头机构包括喷头安装座701和喷嘴703，喷头安装座701设有中心通槽，且一侧设有用于连接喷淋管道的管道接口，管道接口上设有防护堵帽，另一侧设有用于固定喷嘴703的固定环。

液控单向阀702包括活塞杆和套装在活塞杆上的阀座，阀座与喷嘴703固定连接，活塞杆位于进液口一端设有圆台结构，当无增压液体进入时，活塞杆的圆台结构与喷头安装座701的空腔封堵。

压力弹簧位于阀座和圆台之间，且位于压力弹簧内的活塞杆上套装有密封环，使得活塞在运动过程中更容易克服弹簧的弹力。

其中，喷嘴703为上下结构的圆柱形喷嘴703，且喷嘴703内设有过滤件；位于上方的圆柱形设有内螺纹和外螺纹，外螺纹与固定环的内螺纹螺纹连接，内螺纹与过滤件上的外螺纹螺纹连接，位于下方的圆柱形上设有安装阀座的固定孔，且中心的喷孔由外向内内呈锥形结构。

作为本实用新型的一实施例，固定件包括喷头背板，安装时，拧开防护堵帽，喷淋管路与管道接口固定连接，喷头安装座的固定环穿过锂电池箱与锂电池箱内侧的喷头背板固定连接，螺栓分别固定在喷头背板的四个角上，且为了使喷头机构与锂电池箱密封固定，在喷头背板与锂电池箱之间安装有密封垫。

液控单向阀702是液体只能一个方向流动而不能反向流动的方向控制阀。增压液体从管道接口进入，克服弹簧力和摩擦力使活塞杆向喷嘴703一侧移动，增压液体喷头安装座的腔体内流经过滤件至喷嘴703；当管道接口无增压液体时，在弹簧力作用下；活塞杆的圆台堵住喷头安装座的腔体从而使整个单向灭火喷头7处于关闭状态。当液体灭火剂用完时，无需更换单向灭火喷头，可以重复使用，且结构简单，安装方便。

储液箱1内的液体灭火剂为全氟已酮，全氟已酮常温下位无色无味透明液体，采用常规储存方式，且具有点喷、速度可控、灭火好、冷却好等功能。经实验测试，采用全氟已酮的液体灭火剂，30分钟内锂电池未出现复燃现象。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应含在本实用新型的保护范围之内。

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