一种混合动力机车用动力电池火灾抑制系统及控制方法与流程

本发明涉及电池，具体涉及一种混合动力机车用动力电池火灾抑制系统及控制方法。

背景技术：

1、新能源技术的不断进步，动力电池作为机车动力系统已经应用于混合动力机车。随着国家对新能源绿色发展的倡导和节能环保政策的不断推进，混合动力机车已成为未来机车的发展趋势。随着混合动力机车的普及和应用，动力电池火灾成为一个重要的安全隐患。因此需要结合动力电池火灾特点，研发适用于混合动力机车用动力电池的火灾抑制系统并确定其控制方法。本发明可及早发现阻止动力电池着火及火势蔓延，减轻对机车和司乘人员的危害。提高火灾事故的应对能力，降低火灾发生率，提高动力电池系统可靠性。

2、部分机车安装有安全监控系统，系统包括主机、显示屏、烟雾探测器及摄像头。机车的各机械间安装有烟雾探测器及摄像头，当烟雾探测器检测到烟雾后，安装在司机室操纵台上的显示屏自动切换到报警处摄像头画面，并发出警示，提醒司乘人员。同时司机室安装有二氧化碳灭火罐，可应急处理局部小火情。而动力电池火灾与以往电器火灾不同，具有剧烈燃烧的特点，火势蔓延迅速且难以控制，车内的安全监控系统只有监测报警功能，无法实现自动抑制及灭火。非专业人员无法对动力电池实施灭火操作，灭火剂往往难以迅速到达火源位置，短时间内无法及时阻止火势蔓延，也增加了对司乘人员的威胁。基于此，现有技术仍然有待改进。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提出一种混合动力机车用动力电池火灾抑制系统及控制方法，以解决现有的动力电池存在安全隐患的问题。

2、一种混合动力机车用动力电池火灾控制方法包括以下步骤：

3、监测电池柜内动力电池系统的温度；若动力电池系统中的电池包内温度或电池单体最高温度≥80℃，且<120℃，并持续10秒以上，则执行降温流程；执行降温流程后，若动力电池系统中的电池包内温度或电池单体最高温度≥120℃且持续10秒以上，则执行灭火流程。

4、进一步地，混合动力机车用动力电池火灾控制方法还包括：监测动力电池系统中电池包内特殊气体的浓度，若监测到电池包内特殊气体浓度超过预设阈值，则对该电池包执行降温流程。

5、进一步地，降温流程包括：向温度≥80℃、且<120℃、并持续10秒以上的电池包持续喷射灭火剂，或向电池包内特殊气体浓度超过预设阈值的电池包持续喷射灭火剂，达到一个电池包灭火剂量后关闭。

6、进一步地，灭火流程包括：在10秒内建立单包灭火浓度，同时向温度≥120℃、且持续10秒以上的电池包持续喷射灭火剂，10秒后持续喷射动作暂时关闭；持续喷射动作暂时关闭后，点动喷射灭火剂。

7、进一步地，点动喷射灭火剂步骤包括：先每隔1分钟喷射一次，持续30分钟，之后每隔2分钟喷射一次，直至灭火剂全部喷完。

8、一种混合动力机车用动力电池火灾抑制系统包括外置式探测单元、灭火执行单元和控制线束；外置式探测单元用于识别和检测电池包内的温度和气体浓度；灭火执行单元设置为根据外置式探测单元获取的电池包内的温度和气体浓度执行降温流程或灭火流程；控制线束设置为使外置式探测单元和灭火执行单元连接起来。

9、进一步地，灭火执行单元至少包括灭火剂储液罐、喷头、输送管道和泵组；灭火剂储液罐内存储有灭火剂，喷头设置于电池包外侧的接口上，用于向电池包内部喷出灭火剂，输送管道设置为将灭火剂储液罐内的灭火剂输送至喷头；泵组设置成为喷头喷射灭火剂提供动能。

10、进一步地，动力电池系统还包括电池管理系统，混合动力机车用动力电池火灾抑制系统还包括消防控制器，消防控制器通过控制线束与消防控制器连接，消防控制器能够直接读取电池管理系统所采集的温度，并根据读取的温度控制灭火执行单元。

11、进一步地，混合动力机车用动力电池火灾抑制系统还包括2路分流阀，2路分流阀设置为将电池柜的内部为a区和b区，a区和b区内均具有多个电池包，每个电池包配有一个独立的外置式探测单元；所述灭火剂储液罐有两个，两个灭火剂储液罐分别对应a区和b区内的电池包，两个灭火储液罐互为冗余。

12、进一步地，混合动力机车用动力电池火灾抑制系统与电池管理系统及微机系统通过以太网通讯，电池管理系统将电池温度实时传送给混合动力机车用动力电池火灾抑制系统，同时在发生火情时，混合动力机车用动力电池火灾抑制系统在自动执行降温抑制的同时，将火警信息发送给机车微机，同时提前预判火灾状况，通过动力电池系统内部接触器切断与主回路连接。

13、本发明的有益效果为：本发明针对动力电池热失控特点，在电池热失控前捕捉电池温度快速上升，并与其他热源或温度升高现象区别，同时启动降温流程进行降温，抑制电池单体温度继续上升。降温流程结束后，持续监测电池包及电池单体的温度，如果电池单体最高温度仍旧上升，则启动灭火流程。申请方案与现有技术相比，提高了动力电池系统的安全性，可及时抑制动力电池温度升高，降低火灾风险，减少火灾对机车及动力电池系统的损害，动力电池火灾抑制系统的快速响应可阻止火灾带来的环境污染，保障司乘人员及财产安全。

14、进一步地，本发明提供的混合动力机车用动力电池火灾抑制系统具有检测、识别技术，可以有效降低动力电池火灾发生的风险，提高系统的可靠性，增强用户对混合动力机车的信任度和接受度，推动混合动力机车产业的健康发展。

技术特征：

1.一种混合动力机车用动力电池火灾控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的混合动力机车用动力电池火灾控制方法，其特征在于，还包括：监测动力电池系统中电池包内特殊气体的浓度，若监测到电池包内特殊气体浓度超过预设阈值，则对该电池包执行降温流程。

3.根据权利要求2所述的混合动力机车用动力电池火灾控制方法，其特征在于，所述降温流程包括：

4.根据权利要求1所述的混合动力机车用动力电池火灾控制方法，其特征在于，所述灭火流程包括：

5.根据权利要求4所述的混合动力机车用动力电池火灾控制方法，其特征在于，点动喷射灭火剂步骤包括：先每隔1分钟喷射一次，持续30分钟，之后每隔2分钟喷射一次，直至灭火剂全部喷完。

6.一种混合动力机车用动力电池火灾抑制系统，其特征在于，包括外置式探测单元、灭火执行单元和控制线束；所述外置式探测单元用于识别和检测电池包内的温度和气体浓度；所述灭火执行单元设置为根据外置式探测单元获取的电池包内的温度和气体浓度执行降温流程或灭火流程；所述控制线束设置为使外置式探测单元和灭火执行单元连接起来。

7.根据权利要求6所述的混合动力机车用动力电池火灾抑制系统，其特征在于，所述灭火执行单元至少包括灭火剂储液罐、喷头、输送管道和泵组；所述灭火剂储液罐内存储有灭火剂，喷头设置于电池包外侧的接口上，用于向电池包内部喷出灭火剂，输送管道设置为将灭火剂储液罐内的灭火剂输送至喷头；所述泵组设置成为喷头喷射灭火剂提供动能。

8.根据权利要求6所述的混合动力机车用动力电池火灾抑制系统，其特征在于，所述动力电池系统还包括电池管理系统，所述混合动力机车用动力电池火灾抑制系统还包括消防控制器，消防控制器通过控制线束与消防控制器连接，消防控制器能够直接读取电池管理系统所采集的温度，并根据读取的温度控制灭火执行单元。

9.根据权利要求7所述的混合动力机车用动力电池火灾抑制系统，其特征在于，还包括2路分流阀，2路分流阀设置为将电池柜的内部为a区和b区，a区和b区内均具有多个电池包，每个电池包配有一个独立的外置式探测单元；所述灭火剂储液罐有两个，两个灭火剂储液罐分别对应a区和b区内的电池包，两个灭火储液罐互为冗余。

10.根据权利要求8所述的混合动力机车用动力电池火灾抑制系统，其特征在于，所述混合动力机车用动力电池火灾抑制系统与电池管理系统及微机系统通过以太网通讯，电池管理系统将电池温度实时传送给混合动力机车用动力电池火灾抑制系统，同时在发生火情时，混合动力机车用动力电池火灾抑制系统在自动执行降温抑制的同时，将火警信息发送给机车微机，同时提前预判火灾状况，通过动力电池系统内部接触器切断与主回路连接。

技术总结本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种混合动力机车用动力电池火灾抑制系统及控制方法。一种混合动力机车用动力电池火灾控制方法包括以下步骤：监测电池柜内动力电池系统的温度；若动力电池系统中的电池包内温度或电池单体最高温度≥80℃，且<120℃，并持续10秒以上，则执行降温流程；执行降温流程后，若动力电池系统中的电池包内温度或电池单体最高温度≥120℃且持续10秒以上，则执行灭火流程。本申请方案与现有技术相比，提高了动力电池系统的安全性，可及时抑制动力电池温度升高，降低火灾风险，减少火灾对机车及动力电池系统的损害，动力电池火灾抑制系统的快速响应可阻止火灾带来的环境污染，保障司乘人员及财产安全。技术研发人员：吕婷婷,杜霏,傅鑫,孙阳,李志峰,王治坤,许莹,薛立新,鲁渝玲,张冠男受保护的技术使用者：中车大连机车车辆有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/1