一种锂电池箱灭火方法技术

一种锂电池热失控早期预警及自动控制方法，其特征在于一旦电池箱内的电池因热失控发展引起火情，立即自动启动灭火装置释放灭火剂进行灭火，灭火剂分多次释放。该方法克服目前传统灭火方式在锂电池箱火情控制中针对火情复燃和热失控扩展引发的多次火情发生无法控制的不足，提供一种多次释放灭火剂进行多次灭火的方法，可持续降温，有效抑制火情复燃，防止热失控扩展，降低财产损失，尽量避免恶性火情事故的发生。

Lithium battery box fire-extinguishing method

A lithium battery thermal runaway early warning and automatic control method, which is characterized in that once the battery box battery due to thermal runaway development caused by fire, immediately start automatic fire extinguishing device release fire extinguishing agent fire extinguishing agent multiple release. The method can overcome in the lithium battery box in the traditional way of fighting the fire control out of control caused by the shortcomings of several fire spread beyond the control of the resurgence of the fire and heat, provides a multiple release agent method, multiple fire sustainable cooling, effectively inhibit the resurgence of the fire, to prevent thermal runaway expansion, reduce property loss, as far as possible to avoid malignant fire accident.

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池箱灭火方法
本专利技术涉及锂电池、锂电池储能、电动汽车
，尤其是一种电池箱灭火方法。
技术介绍
本专利技术所述的锂电池是指锂金属电池和锂离子电池的统称，特别是目前广泛应用的锂合金金属氧化物为正极材料高性能锂离子蓄电池，包括三元材料、磷酸铁锂等锂离子电池。锂电池单体电芯能量有限，在实际使用过程中往往是通过串联和并联组成电池组，封装在电池箱内作为动力电池整体使用。随着锂电池储能特别是锂电池在电动汽车动力方面实际应用的快速发展，伴随着越来越频繁的火灾事故，几乎所有的电动汽车火灾事件都与动力电池相关，锂电池储能电站和锂电池工厂恶性火灾事故也有发生。锂电池的能量密度高，是移动电源和储能的理想选择，目前的锂离子电池技术还不能做到使用过程中的绝对稳定安全，其主要安全隐患为电池使用过程中的热失控和热失控扩展。热失控是指单体蓄电池放热连锁反应引起电池自温升速率急剧变化的过热、起火、爆炸现象；而热失控扩展是指蓄电池包或系统内部的单体蓄电池或单体蓄电池单元热失控,并触发该蓄电池系统中相邻或其他部位蓄电池的热失控的现象。锂电池发生热失控是一个持续的化学反应过程，在产生可燃气体爆喷、燃烧后其自身热失控过程并没有立即停止，即使在火情发生的第一时间启动灭火装置释放灭火剂将环境火情熄灭后，电池内部还在继续热失控反应，仍然存在复燃可能。锂电池箱内部由多只电池密集排列成组，单个电池发生热失控往往会引发热失控扩展，引起相邻电池发生热失控并相继产生爆喷、燃烧。如果电池箱内部发生火情，现有的灭火装置只进行一次灭火剂释放灭火，对于相继发生的火情则基本放弃火情扑灭操作。专利技术专利申请号201310302644.1提供了一种利用火焰探测器探测并根据探测到的火情信号启动气体灭火装置的电动汽车自动灭火方法，这种方法依赖火焰探测器探测电池箱的火情，在电池热失控发生后造成明火燃烧的严重后果时才能够探测到并启动灭火；由于电池箱内部空间狭小，结构复杂，单一火焰探测器探测方式很容易造成漏报火情；如果电池箱内部电池发生复燃或者引发热失控扩展，则这种方法对后续发生的多次火情的发生基本没有灭火操作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服目前传统灭火方式在锂电池箱火情控制中针对火情复燃和热失控扩展引发的多次火情发生无法控制的不足，提供一种多次释放灭火剂进行多次灭火的方法，可有效抑制火情复燃，防止热失控扩展再次引发的火情，大大降低由热失控引发的锂电池热失控连锁反应的风险，保护车辆驾乘人员的生命财产安全，尽量避免恶性事故的发生。本专利技术所述的方法如下：一种锂电池箱灭火方法，一旦电池箱内的电池因热失控发展引起火情，立即自动启动灭火装置释放灭火剂进行灭火，灭火剂分多次释放。作为多次释放灭火剂时间间隔的第一种确定方法，电池箱内采用多种传感器实时采集锂电池箱的环境数据，传感器可以是但不限于特征气体传感器、温度传感器、烟雾传感器、火焰传感器；利用所采集到的多项传感器数据实时进行复合判断，如果判断有火情发生，则启动灭火装置释放灭火剂进行灭火；如果在灭火之后的规定时间外采集到环境数据并判断火情再次发生或未被熄灭，则再次启动灭火装置释放灭火剂进行灭火；重复上一过程，直到火情被彻底熄灭。所述“如果在灭火之后的规定时间外采集到环境数据并判断火情再次发生或未被熄灭，则再次启动灭火装置释放灭火剂进行灭火”旨在：在灭火过程完成后预留一个灭火后环境状态的恢复时间，以消除灭火刚完成时因为环境参数尚未恢复而造成的火情误报。优选的，在电池箱内采用多种传感器采集锂电池箱的环境数据、判断火情发生并控制灭火装置释放灭火剂，通过火情预警控制装置实现，火情预警控制装置包括微控制单元、通信模块、灭火装置启动模块、电源模块、特征气体传感器、烟雾传感器、温度传感器、火焰传感器、辅助电子器件和印刷电路板，特征气体传感器、烟雾传感器、温度传感器、火焰传感器将采集到的环境数据经过转换输入到微控制单元；微控制单元预装有火情预警和判断算法，火情预警和判断算法根据环境数据预警电池热失控的发展并判断火情是否发生；微控制单元与通讯模块相连接，可将采集到的数据和火情预警判断信息通过通信总线与其他系统进行数据交互；微控制单元还连接多个灭火装置启动模块，一旦判断有火情发生，灭火装置启动模块通过启动信号线启动灭火装置；微控制单元可根据预装的判断算法分别向不同的灭火装置启动模块发送启动信号；微控制单元可向同一灭火装置启动模块多次发送启动信号；电源模块通过电源线连接外部电源，为火情预警控制装置提供工作电源；微控制单元、通信模块、灭火装置启动模块、电源模块组装在印刷电路板上，特征气体传感器、烟雾传感器、温度传感器、火焰传感器可以直接组装在电路板上，也可以通过线束与电路板连接。优选的，利用所采集到的多项传感器数据实时复合判断火情的发生，应用传感器实时采集到的当前环境数据和当前环境数据变化的速率作为判断锂电池发生火情的判断依据：令dn代表第n项环境数据，Δdn代表在时间段Δt环境数据dn的变化量，则此环境数据的变化速率sn表示为：作为火情判断的对象集合A为：A＝{d1,s1,d2,s2,......,dn,sn}对特定锂电池种类和电池箱类型，针对电池起火方式、火情发生位置和传感器位置，多次试验测得多项此类电池种类和电池箱发生火情的观察值，归纳出仅在火情发生时才能观察到的火情判断对象特征阈值组合：如果存在集合Fj：仅当火情发生时满足如下条件：集合Fj'＝{x1j,x1j,,......,xkj}为多次试验验证获得火情特征数据；Fj'的集合为：F'＝{F1',F2',...,Fj',...}F'为判断此电池种类在特定电池箱中发生火情的数学模型作为火情判断依据。作为多次释放灭火剂时间间隔的第二种确定方法，根据具体电池种类和成组方式确定锂电池发生火情并引发热失控扩展或复燃的时间间隔，预先设定在发生火情时灭火装置释放灭火剂的时间间隔，在灭火过程中，按照时间间隔多次释放灭火剂。该方案既可单独作为多次释放灭火剂时间间隔的判断方法；亦可以同第一种多次释放灭火剂时间间隔的确定方法混合使用：在检测并判断传感器损坏无法准确判断火情时作为备选方案而应用。优选的，根据具体电池种类和成组方式确定锂电池发生火情并引发热失控扩展或复燃的时间间隔，通过如下方式进行计算：已经发生热失控的电池通过连接固定装置、空气对流和热辐射将热量传递给相邻电池，引发相邻电池发生热失控；相邻电池间的热传导率Q为：Q＝Q1+Q2+Q3式中，Q1为相邻电池之间连接固定装置热传导率，Q2为相邻电池之间空气对流的热传导率，Q3为相邻电池之间热辐射的热传导率，获得方式如下：连接固定装置热传导率Q1应用傅里叶定律，通过如下公式计算：其中k1为连接固定装置材料的热传导系数，A1为连接固定装置的截面积，T1为已经发生热失控的电池的表面温度，T2为相邻电池表面温度，d为相邻电池之间通过连接固定装置的热传导距离；空气对流的热传导率Q2，通过如下公式计算：Q2＝k2×A2×(T1-T2)其中k2为空气的热传导系数，A2为电池的空气接触面参数，T1为已经发生热失控的电池的表面温度，T2为相邻电池表面温度；相邻电池间热辐射的热传导率Q3根据斯特藩-玻尔兹曼定律，通过如下公式计算：其中为斯特藩-玻尔兹曼常数，T1为已经发生热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂电池箱灭火方法，其特征在于一旦电池箱内的电池因热失控发展引起火情，立即自动启动灭火装置释放灭火剂进行灭火，灭火剂分多次释放。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池箱灭火方法，其特征在于一旦电池箱内的电池因热失控发展引起火情，立即自动启动灭火装置释放灭火剂进行灭火，灭火剂分多次释放。2.根据权利要求1所述锂电池箱灭火方法，其特征是在电池箱内采用多种传感器实时采集锂电池箱的环境数据；利用所采集到的多项传感器数据实时进行复合判断，如果判断有火情发生，则启动灭火装置释放灭火剂进行灭火；如果在灭火之后的规定时间外采集到环境数据并判断火情再次发生或未被熄灭，则再次启动灭火装置释放灭火剂进行灭火；重复上一过程，直到火情被彻底熄灭。3.根据权利要求2所述锂电池箱灭火方法，其特征是在电池箱内采用多种传感器采集锂电池箱的环境数据、判断火情发生并控制灭火装置释放灭火剂，通过火情预警控制装置实现，火情预警控制装置包括微控制单元、通信模块、灭火装置启动模块、电源模块、特征气体传感器、烟雾传感器、温度传感器、火焰传感器、辅助电子器件和印刷电路板，特征气体传感器、烟雾传感器、温度传感器、火焰传感器将采集到的环境数据经过转换输入到微控制单元；微控制单元预装有火情预警和判断算法，火情预警和判断算法根据环境数据预警电池热失控的发展并判断火情是否发生；微控制单元与通讯模块相连接，可将采集到的数据和火情预警判断信息通过通信总线与其他系统进行数据交互；微控制单元还连接多个灭火装置启动模块，一旦判断有火情发生，灭火装置启动模块通过启动信号线启动灭火装置；微控制单元可根据预装的判断算法分别向不同的灭火装置启动模块发送启动信号；微控制单元可向同一灭火装置启动模块多次发送启动信号；电源模块通过电源线连接外部电源，为火情预警控制装置提供工作电源；微控制单元、通信模块、灭火装置启动模块、电源模块组装在印刷电路板上，特征气体传感器、烟雾传感器、温度传感器、火焰传感器可以直接组装在电路板上，也可以通过线束与电路板连接。4.根据权利要求2所述锂电池箱灭火方法，其特征是利用所采集到的多项传感器数据实时复合判断火情的发生，应用传感器实时采集到的当前环境数据和当前环境数据变化的速率作为判断锂电池发生火情的判断依据：令dn代表第n项环境数据，Δdn代表在时间段Δt环境数据dn的变化量，则此环境数据的变化速率sn表示为：作为火情判断的对象集合A为：A＝{d1,s1,d2,s2,......,dn,sn}如果存在集合Fj：仅当火情发生时满足如下条件：集合F'j＝{x1j,x1j,,......,xkj}为多次试验验证获得火情特征数据；F'j的集合为：F'＝{F1',F2',...,F'j,...}F'为判断此电池种类在特定电池箱中发生火情的数学模型作为火情判断依据。5.根据权利要求1或2所述的锂电池箱灭火方法，其特征是根据具体电池种类和成组方式确定锂电池发生火情并引发热失控扩展或复燃的时间间隔，预先设定在发生火情时灭火装置释放灭火剂的时间间隔，在灭火过程中，按照时间间隔多次释放灭火剂。6.根据权利要求5所述锂电池箱灭火方法，其特征是根据具体电池种类和成组方式确定锂电池发生火情并引发热失控扩展或复燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐向阳，范磊，
申请(专利权)人：南京能启能电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32