一种锂电池灭火系统、水下装置及锂电池灭火方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种锂电池灭火系统、水下装置及锂电池灭火方法，锂电池设置在水下装置的能源舱段内，该灭火系统包括探火管单元、灭火剂单元及综合管理单元，探火管单元包括探火管本体以及设置在其两端的压力源和压力传感器；灭火剂单元设置在水下装置上且内部盛装液态灭火剂，灭火剂单元分别与探火管本体和能源舱段连接；综合管理单元分别与灭火剂单元和压力传感器连接，用于根据压力传感器测得的压力变化率判断火情发生时刻，并且在判断火情发生时控制灭火剂单元与探火管本体和能源舱段连通以输送灭火剂。应用本发明专利技术的技术方案，以解决现有技术中灭火系统依靠汽化吸热导致在密闭空间中的灭火效果下降且气压威胁锂电池安全的技术问题。的技术问题。的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池灭火系统、水下装置及锂电池灭火方法


[0001]本专利技术涉及水下仿生装置消防灭火及仿生结构设计
，尤其涉及一种锂电池灭火系统、水下装置及锂电池灭火方法。

技术介绍

[0002]锂电池系统存在因滥用或电芯老化而导致电池性能下降甚至发生着火爆炸等热安全事故的风险，这也成为制约锂电池(锂离子电池)发展的瓶颈之一。面对这一安全挑战，有必要做好锂电池的火灾防范措施，以保障其使用安全。锂电池发生热失控主要是由于内部产热速率远高于散热速率，致使锂电池内部热量不断积累形成高温，进一步导致电池内部发生化学反应释放大量热量，从而引发连锁化学反应。由于锂电池热失控后会分解出大量氧气，采用隔绝氧气的方式不能有效抑制锂电池火灾，因此，目前行业内针对锂电池火灾还没有非常有效的处理方式。
[0003]现有的处理方式主要是利用七氟丙烷、全氟己酮等对锂电池进行快速降温以达到灭火的目的，但这种方式存在较大的复燃风险。此外，灭火原理均是依靠汽化吸热，会产生大量气体。例如，全氟己酮在常温下为无色液体，蒸发热是水的1/25，蒸汽压为水的12倍，这些性质使它易于汽化并以气态存在，依靠汽化吸热达到灭火的效果；七氟丙烷常温为气体，通体以2.5MP或4MP的压力存储，常压下汽化吸热。而水下仿生装置所用锂电池设置在密封舱段中，剩余空间狭小，一方面，不利于七氟丙烷从瓶体中释放，继而降低七氟丙烷的灭火效果，另一方面，全氟己酮及七氟丙烷汽化形成的气体使狭小密闭空间中的压力增大，若大于锂电池爆破阀的压力，则会压迫爆破阀，致使其他未着火锂电池损坏。r/>
技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的问题之一，本专利技术提供了一种锂电池灭火系统、水下装置及锂电池灭火方法。
[0005]根据本专利技术的一方面，提供了一种锂电池灭火系统，锂电池设置在水下装置的能源舱段内，灭火系统包括：
[0006]探火管单元，探火管单元包括探火管本体以及设置在其两端的压力源和压力传感器，探火管本体盘绕铺设在锂电池的四周，压力源用于为探火管本体提供具有恒定压力的惰性气体，压力传感器用于监测探火管本体的压力变化率；
[0007]灭火剂单元，灭火剂单元设置在水下装置上且内部盛装液态灭火剂，灭火剂单元分别与探火管本体和能源舱段连接，用于在锂电池发生火情时通过探火管本体向着火点输送灭火剂，以及直接将灭火剂注入能源舱段以使灭火剂填充在锂电池与能源舱段的壁面之间，灭火剂以液态形式将锂电池产生的热量通过能源舱段的壁面传导至能源舱段的外部以达到灭火目的；
[0008]综合管理单元，综合管理单元分别与灭火剂单元和压力传感器连接，用于根据压力传感器测得的压力变化率判断火情发生时刻，并且在判断火情发生时控制灭火剂单元与
探火管本体和能源舱段连通以输送灭火剂。
[0009]进一步地，灭火剂单元包括多个灭火剂容器和输送组件，输送组件分别与综合管理单元、能源舱段和探火管本体连接，多个灭火剂容器通过输送组件相互连接，综合管理单元还用于在判断火情发生时确定灭火剂的最优输送路径并且根据最优输送路径通过输送组件控制灭火剂容器、能源舱段以及探火管本体之间输送通道的连通情况。
[0010]进一步地，输送组件包括输送管道、动力泵以及阀门，动力泵设置在灭火剂容器中且与输送管道连接，阀门设置在输送管道上，综合管理单元通过动力泵和阀门来控制灭火剂容器、能源舱段以及探火管本体之间输送通道的连通情况。
[0011]进一步地，多个灭火剂容器设置在水下装置的配重舱段内的不同位置，每个灭火剂容器中均设置有液位传感器，液位传感器用于监测灭火剂容器中的灭火剂的实时液位，综合管理单元还用于在没有火情发生时根据实时液位和重心控制要求通过输送组件调控灭火剂在多个灭火剂容器中的分布比例以对水下装置的重心进行调节。
[0012]进一步地，灭火系统还包括温度传感器，温度传感器设置在能源舱段内，用于获取锂电池的温度场，综合管理单元根据温度场和/或压力传感器测得的压力变化率判断火情发生时刻。
[0013]进一步地，灭火剂选自导热硅脂、导热油中的任意一种或这两种以任意比例组成的混合物。
[0014]进一步地，阀门为电磁阀，探火管本体为非金属软管。
[0015]根据本专利技术的另一方面，提供了一种水下装置，水下装置包括本专利技术前述提出的锂电池灭火系统。
[0016]根据本专利技术的再一方面，提供了一种锂电池灭火方法，锂电池设置在水下装置的能源舱段内，灭火方法包括：
[0017]通过压力源向盘绕铺设在锂电池的四周的探火管本体输送具有恒定压力的惰性气体；
[0018]利用压力传感器监测探火管本体的压力变化率；
[0019]利用综合管理单元根据压力变化率判断火情发生时刻，并且在判断火情发生时控制盛装有液态灭火剂的灭火剂单元与探火管本体和能源舱段连通，灭火剂单元通过探火管本体向着火点输送灭火剂，并且直接将灭火剂注入能源舱段以使灭火剂填充在锂电池与能源舱段的壁面之间，灭火剂以液态形式将锂电池产生的热量通过能源舱段的壁面传导至能源舱段的外部以达到灭火目的。
[0020]应用本专利技术的技术方案，提供了一种锂电池灭火系统、水下装置及锂电池灭火方法，该灭火系统利用探火管本体盘绕铺设在锂电池四周并利用压力传感器监测探火管本体的压力变化率，实现对整个锂电池热失控的覆盖探测，通过综合管理单元根据压力变化率判断是否发生火情，并且在判断发生火情时一方面利用探火管本体将灭火剂输送到破裂位置使灭火剂快速精准地作用于着火点，另一方面将灭火剂输送至能源舱段内以使其填充在锂电池与能源舱段的壁面之间，建立起由灭火剂、舱壁以及舱外水体构成的快速大面积散热通道，增大散热面积，将锂电池产生的热量快速传导至舱外水体，有效防止电池复燃，由于灭火原理为热传递而非灭火剂汽化吸热，因此不会对能源舱段内的气压产生明显的影响，避免锂电池被损坏，显著提升锂电池的安全性。
附图说明
[0021]所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1示出了根据本专利技术的具体实施例提供的锂电池灭火系统的结构示意图；
[0023]图2示出了根据本专利技术的具体实施例提供的锂电池灭火系统的热传导方向示意图；
[0024]图3示出了根据本专利技术的具体实施例提供的锂电池灭火系统的重心调节原理示意图；
具体实施方式
[0025]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池灭火系统，其特征在于，所述锂电池设置在所述水下装置的能源舱段内，所述灭火系统包括：探火管单元，所述探火管单元包括探火管本体以及设置在其两端的压力源和压力传感器，所述探火管本体盘绕铺设在所述锂电池的四周，所述压力源用于为所述探火管本体提供具有恒定压力的惰性气体，所述压力传感器用于监测所述探火管本体的压力变化率；灭火剂单元，所述灭火剂单元设置在所述水下装置上且内部盛装液态灭火剂，所述灭火剂单元分别与所述探火管本体和所述能源舱段连接，用于在所述锂电池发生火情时通过所述探火管本体向着火点输送所述灭火剂，以及直接将所述灭火剂注入所述能源舱段以使所述灭火剂填充在所述锂电池与所述能源舱段的壁面之间，所述灭火剂以液态形式将所述锂电池产生的热量通过所述能源舱段的壁面传导至所述能源舱段的外部以达到灭火目的；综合管理单元，所述综合管理单元分别与所述灭火剂单元和所述压力传感器连接，用于根据所述压力传感器测得的压力变化率判断火情发生时刻，并且在判断火情发生时控制所述灭火剂单元与所述探火管本体和所述能源舱段连通以输送所述灭火剂。2.根据权利要求1所述的灭火系统，其特征在于，所述灭火剂单元包括多个灭火剂容器和输送组件，所述输送组件分别与所述综合管理单元、所述能源舱段和所述探火管本体连接，多个所述灭火剂容器通过所述输送组件相互连接，所述综合管理单元还用于在判断火情发生时确定所述灭火剂的最优输送路径并且根据所述最优输送路径通过所述输送组件控制所述灭火剂容器、所述能源舱段以及所述探火管本体之间输送通道的连通情况。3.根据权利要求2所述的灭火系统，其特征在于，所述输送组件包括输送管道、动力泵以及阀门，所述动力泵设置在所述灭火剂容器中且与所述输送管道连接，所述阀门设置在所述输送管道上，所述综合管理单元通过所述动力泵和所述阀门来控制所述灭火剂容器、所述能源舱段以及所述探...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄明照，吕世家，张艳红，冯利平，张力宝，
申请(专利权)人：北京机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：