一种车用动力电池热失控智能消防装置及汽车制造方法及图纸

本发明专利技术涉及车用动力电池消防技术领域，具体涉及一种车用动力电池热失控智能消防装置及汽车，包括电池壳体、安装于电池壳体上方的管路、设于管路的电控水雾喷头、高压水基灭火泵、与高压水基灭火泵连接的水基灭火剂储液罐、温度传感器、气体传感器、及控制单元，所述控制单元与电控水雾喷头、高压水基灭火泵、温度传感器和气体传感器电性连接；本发明专利技术该装置简单实用，能够有效解决动力电池热失控时消防安全问题，最大程度保护车辆和人生安全。最大程度保护车辆和人生安全。最大程度保护车辆和人生安全。

【技术实现步骤摘要】
一种车用动力电池热失控智能消防装置及汽车


[0001]本专利技术涉及车用动力电池消防
，特别是涉及一种车用动力电池热失控智能消防装置及汽车。

技术介绍

[0002]近些年来随着我国经济社会的进步以及绿色健康的发展理念越来越深入人心，锂离子电池得到了广泛的应用。到目前为止，锂离子电池的冒烟、起火甚至是爆炸事故时有发生，对相关人员的生命财产安全都有着巨大的威胁，而这些事故绝大部分都是由锂离子电池热失控所造成的。故需要车用动力电池热失控消防智能装置，在电池发生热失控时及时进行消防，避免对车辆和人员产生较大危害。
[0003]通常电池允许工作的温度范围在
‑
30～55℃，但在使用中外部环境、内短路、电池内部副反应带来的热会使电池内的温度异常升高。如果热量不能及时散发，或者散热速率小于产热速率，热量就会聚集引发电池内局部温度异常。当温度达到电池内部各组成材料的熔点和分解温度时，就会引起一系列的链式放热反应触发热失控，特别是由机械滥用造成的“硬”短路。
[0004]科学家普遍认为在不同的温度范围电池正负极材料分解或者电解液与内部材料间的化学反应放热是造成锂离子电池泄气、燃烧甚至是爆炸的主要原因，而这些过程中往往伴随着产气发生，其过程的简要描述如下所示：当锂离子电池在经历过充、外部加热、或者是内部短路并且使电池内部温度上升到80℃附近时SEI膜中的非稳态物质(CH2OCO2Li)2会发生热解。温度继续升高达到90℃～100℃时锂盐发生分解，并且其分解产物会与电池内微量的水发生反应生成HF。<br/>[0005]上述反应均属于放热反应，其反应放出的热量会进一步推高电池内部温度上升到110℃～120℃，此时会导致SEI膜失去对锂离子电池负极的保护作用。负极材料与电解质溶剂所发生反应的过程中所放出的热量极大，将会使锂离子电池温度推高到150℃以上，在此温度下电池内聚烯烃隔膜会发生热收缩或熔融，而这会导致电池内部大短路并剧烈放热，促使电池进一步温升加速化学反应。这些反应不但生成大量气体而且还会释放出大量热量有可能会将电池内部温度推高到200℃～300℃之间直至电池发生燃烧甚至是爆炸，而这一过程也被称之为“电池热失控的链式放热反应”。
[0006]气体组成以二氧化碳(48.2％)为主，其次是氢气(25.4％)、一氧化碳(12.4％)、甲烷(6.0％)等。整个锂电池热失控燃烧过程可以分为如下5个阶段:电池膨胀鼓包、第一次射流火焰、稳定燃烧、多次射流火焰及稳定燃烧循环、火焰衰弱直至熄灭。
[0007]由于锂离子电池的热失控呈链式爆发，火灾蔓延迅速，预警系统的及时性与消防系统的有效性非常关键。
[0008]总体而言，在锂离子电池储能系统的火灾扑救方面，固体灭火剂几乎没有效果；气体灭火剂的灭火效率较差，降温效果有限；水基灭火剂除环保、成本低廉外，降温灭火效果明显。因此，针对锂电池，特别是大型储能锂电池系统的火灾隐患进行灭火防护，设计开发
新型高效、防复燃灭火剂及灭火剂释放系统和装置，有利于锂离子电池储能系统的大规模商业化应用。
[0009]超细水雾对锂离子电池的灭火效果更加良好，其既能够在短时间内，扑灭明火，同时还可以降低电池的热度，防止火灾再次复燃。
[0010]锂离子电池发生热失控产生的气体主要成分为CO2、CO、H2、CH4、C2H4和C3H6等，其中，CO2、CO和H2的含量最高，体积分数合计超过80％。锂离子电池的热失控气体受到多方面因素的影响，产气机理也应进一步细化。目前，衡量锂离子电池热失控气体的危险性，主要有3个指标:爆炸极限、爆炸超压及层流火焰速度。这些指标都与本身的电极材料、SOC和热失控温度等因素有关。

技术实现思路

[0011]为解决上述问题，本专利技术提供一种该装置简单实用，能够有效解决动力电池热失控时消防安全问题，最大程度保护车辆和人生安全的车用动力电池热失控智能消防装置及汽车。
[0012]本专利技术所采用的技术方案是：一种车用动力电池热失控智能消防装置，包括电池壳体、安装于电池壳体上方的管路、设于管路的电控水雾喷头、高压水基灭火泵、与高压水基灭火泵连接的水基灭火剂储液罐、温度传感器、气体传感器、及控制单元，所述控制单元与电控水雾喷头、高压水基灭火泵、温度传感器和气体传感器电性连接。
[0013]对上述方案的进一步改进为，所述电控水雾喷头为超细水雾喷头，具体为大流量电磁阀控制式超细水雾喷头。
[0014]对上述方案的进一步改进为，所述电控水雾喷头的喷雾角度为45～90
°
，雾化颗粒直径为10～50μm。
[0015]对上述方案的进一步改进为，所述高压水基灭火泵为电动泵。
[0016]对上述方案的进一步改进为，所述水基灭火剂储液罐由PP塑料制成。
[0017]对上述方案的进一步改进为，所述管路由不锈钢金属钢管。
[0018]对上述方案的进一步改进为，所述气体传感器为一氧化碳(CO)、氢气(H2)甲烷(CH4)乙烯(C2H4)、丙烯(C2H6)五种气体传感器。
[0019]对上述方案的进一步改进为，所述温度传感器为负温度系数热敏电阻。
[0020]对上述方案的进一步改进为，所述控制单元采用MC9S12XS128单片机。
[0021]一种汽车，包括所述的车用动力电池热失控智能消防装置。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]相比现有的车用电池装置，本专利技术的车用动力电池热失控消防智能装置，利用安装在动力电池壳体上的水基灭火剂管路及N个超细水雾电控喷头对热失控动力电池喷射水基灭火剂，利用安装在动力电池上的一氧化碳(CO)、氢气(H2)甲烷(CH4)乙烯(C2H4)、丙烯(C2H6)五种气体传感器(五合一)和温度传感器监测CO2、CO、H2、CH4气体浓度以及电池温度、利用PP材质的水基灭火剂储液罐储存水剂灭火剂，其灭火剂的储存量可依据动力电池本身体积、能量等确定。当一氧化碳(CO)、氢气(H2)甲烷(CH4)乙烯(C2H4)、丙烯(C2H6)五种气体传感器(五合一)(超标浓度大于1％)和温度传感器检测到气体浓度和温度超标(80摄氏度以上)后，将此信息传递给MC9S12XS128型控制单元内，此时通过CAN网络线将危险警告
信息发送给汽车仪表告知驾驶员车辆危险，让车内人员迅速离开车辆。同时电动泵开始工作并控制超细水雾电控喷头喷射水基灭火剂，此时进入消防模式。该装置简单实用，能够有效解决动力电池热失控时消防安全问题，最大程度保护车辆和人生安全。
附图说明
[0024]图1为本专利技术车用动力电池热失控智能消防装置的电池壳体的结构示意图；
[0025]图2为图1中车用动力电池热失控智能消防装置的连接结构示意图。
[0026]附图标记说明：电池壳体11、管路12、电控水雾喷头13、高压水基灭火泵14、水基灭火剂储液罐15、温度传感器16、气体传感器17、控制单元18。
具体实施方式
[0027]为了便于理解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车用动力电池热失控智能消防装置，其特征在于：包括电池壳体、安装于电池壳体上方的管路、设于管路的电控水雾喷头、高压水基灭火泵、与高压水基灭火泵连接的水基灭火剂储液罐、温度传感器、气体传感器、及控制单元，所述控制单元与电控水雾喷头、高压水基灭火泵、温度传感器和气体传感器电性连接。2.根据权利要求1所述的车用动力电池热失控智能消防装置，其特征在于：所述电控水雾喷头为超细水雾喷头，具体为大流量电磁阀控制式超细水雾喷头。3.根据权利要求1所述的车用动力电池热失控智能消防装置，其特征在于：所述电控水雾喷头的喷雾角度为45～90
°
，雾化颗粒直径为10～50μm。4.根据权利要求1所述的车用动力电池热失控智能消防装置，其特征在于：所述高压水基灭火泵为电动泵。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚鹏，刘存山，刘丰，文周，陈先亮，杜楠，莫曾琦，杨家俊，张巧艺，
申请(专利权)人：东莞市亿淘电器有限公司，
类型：发明
国别省市：