本發(fā)明涉及機車動力電池消防，尤其是一種可自調節(jié)的機車用鋰離子動力電池熱失控滅火抑制方法。

背景技術：

1、隨著新能源技術的發(fā)展，鋰離子電池的應用已推廣至各類交通運輸領域作為動力源使用。鋰離子動力電池在使用過程中異常發(fā)熱升溫失效甚至起火、爆炸等安全事故時有發(fā)生，鋰離子電池安全運行狀態(tài)與其自身溫度有直接關系。而鋰離子電池運行過程中不可避免的自發(fā)熱會導致熱量積累，當溫度超過電池自身的安全運行溫度時，電池內部隔膜就會存在熔融風險，當隔膜破損后內部反應不可控，便會進一步導致鋰離子電池溫度異常上升，最終導致鋰離子電池的熱失控。

2、熱失控是指鋰離子電池單體放熱連鎖反應引起電池溫度不可控上升的現(xiàn)象。熱失控的現(xiàn)象表現(xiàn)為鋰離子電池內部發(fā)生鏈式反應導致電池內部溫度迅速升高，產生大量熱量和有害氣體，最終可能引發(fā)電池起火或爆炸。

3、鋰離子動力電池熱失控抑制及滅火的方法以及熱失控滅火抑制裝置的設計有以下難點：(1)鋰離子電池易起火；(2)某一電池單體發(fā)生熱失控，極易引起周圍其他電池單體熱失控；(3)鋰離子電池熱失控后內部溫度極高，成組結構緊密不利于散熱，可能引發(fā)二次起火；(4)鋰離子動力電池系統(tǒng)電量較大，成組結構密集，發(fā)生火情時容易擴散且較難撲滅。

4、目前鋰離子動力電池滅火系統(tǒng)領域技術難點及缺陷：(1)現(xiàn)行動力電池滅火系統(tǒng)多以氣溶膠、干粉或細水霧為滅火介質。氣溶膠及干粉滅火后存在殘留物難以清理，噴射后動力電池無法回收，且兩種滅火介質均已隔絕氧氣為滅火方式無法給過熱電池降溫，滅火后動力電池仍處于高溫狀態(tài)，易引發(fā)相鄰電池單體熱失控；細水霧滅火后電池包內會有水殘留，可能造成電芯短路，且細水霧滅火效果不顯著，多以抑制溫升為主；(2)現(xiàn)行動力電池滅火系統(tǒng)判斷火情的信息多以閾值形式進行預警和判斷，受環(huán)境基值影響較大，隨著系統(tǒng)工作時間的增長閾值偏移量逐步增大，容易誤報；(3)現(xiàn)行動力電池滅火系統(tǒng)多為單次滅火，且噴射過程簡單、不可控，無法根據電池的動態(tài)溫度變化做出響應調整。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對上述問題而提出了一種可自調節(jié)的機車用鋰離子動力電池熱失控滅火抑制方法。

2、本發(fā)明采用的技術手段如下：

3、一種可自調節(jié)的機車用鋰離子動力電池熱失控滅火抑制方法，包括以下步驟：

4、步驟1、消防控制器獲取電池管理系統(tǒng)回傳的最高電池單體溫度和/或復合探測器探測到的鋰離子動力電池的環(huán)境溫度，并判斷最高電池單體溫度和/或鋰離子動力電池的環(huán)境溫度是否大于第一梯度溫度閾值，若是，消防控制器控制全氟己酮滅火抑制裝置執(zhí)行降溫抑制動作；

5、步驟2、降溫抑制動作執(zhí)行過程中，消防控制器實時獲取電池管理系統(tǒng)回傳的最高電池單體溫度和/或復合探測器探測到的鋰離子動力電池的環(huán)境溫度和co濃度信息，并判斷最高電池單體溫度和/或鋰離子動力電池的環(huán)境溫度是否大于第二梯度溫度閾值且co濃度大于等于co濃度增量閾值，若是，消防控制器控制全氟己酮滅火抑制裝置執(zhí)行滅火抑制動作；

6、步驟3、滅火抑制動作完成后，消防控制器獲取復合探測器探測到的鋰離子動力電池的co濃度信息，并判斷co濃度上升速率是否大于等于co濃度上升速率設定值，若是，消防控制器控制全氟己酮滅火抑制裝置執(zhí)行二次滅火抑制動作。

7、進一步地，所述消防控制器控制全氟己酮滅火抑制裝置執(zhí)行降溫抑制動作包括以下步驟：

8、步驟10、所述消防控制器控制全氟己酮滅火抑制裝置的其中一個滅火劑存儲瓶組的電磁閥開啟，并調節(jié)流量調節(jié)閥使得全氟己酮滅火劑以第一設定流量噴射至鋰離子動力電池的對應單體處；

9、步驟11、所述消防控制器實時獲取鋰離子動力電池的電池單體溫升速率，并根據電池單體溫升速率調節(jié)流量調節(jié)閥。

10、進一步地，所述根據電池單體溫升速率調節(jié)流量調節(jié)閥具體公式如下：

11、q流＝kq·vt/88????(1)

12、其中，q為鋰離子動力電池溫度上升1℃產生的熱量；vt為電池單體溫升速率；q流為流量調節(jié)閥的流量，其通過流量調節(jié)閥的開啟角度進行控制；k為調節(jié)系數。

13、進一步地，所述消防控制器控制全氟己酮滅火抑制裝置執(zhí)行滅火抑制動作包括以下步驟：

14、步驟20、所述消防控制器將流量調節(jié)閥調節(jié)至最大流量，使得全氟己酮滅火劑以最大流量噴射至鋰離子動力電池的對應單體處。

15、進一步地，所述消防控制器控制全氟己酮滅火抑制裝置執(zhí)行二次滅火抑制動作包括以下步驟：

16、步驟30、所述消防控制器控制全氟己酮滅火抑制裝置的另一個的滅火劑存儲瓶組的電磁閥開啟，并調節(jié)流量調節(jié)閥使得全氟己酮滅火劑以最大流量噴射至鋰離子動力電池的對應單體處。

17、進一步地，所述第一梯度溫度閾值是通過不同電池廠家的鋰離子動力電池最高安全運行溫度及電池單體內部sei膜溶解溫度確定。

18、進一步地，所述第二梯度溫度閾值是通過鋰離子動力電池自身熱失控試驗數據及電池單體內部正負極間隔膜熔融溫度確定。

19、進一步地，還包括消防控制器記錄執(zhí)行動作并向電池管理系統(tǒng)發(fā)送火警信號。

20、進一步地，所述消防控制器還用于獲取最高電池單體溫度和/或鋰離子動力電池的環(huán)境溫度大于第一梯度溫度閾值的持續(xù)時間；

21、最高電池單體溫度和/或鋰離子動力電池的環(huán)境溫度大于第二梯度溫度閾值且co濃度大于等于co濃度增量閾值的持續(xù)時間；

22、co濃度上升速率大于等于co濃度上升速率設定值的持續(xù)時間；

23、并判斷持續(xù)時間是否大于設定時間值，若是，消防控制器控制全氟己酮滅火抑制裝置執(zhí)行相應的動作。

24、進一步地，所述消防控制器還用于在獲取電池管理系統(tǒng)的can通信生命信號不再變化，判斷鋰離子動力電池系統(tǒng)離線，并向復合探測器發(fā)送低功耗指令，復合探測器進入低功耗模式；

25、所述消防控制器還用于復合探測器處于低功耗模式時，獲取鋰離子動力電池的溫度、co濃度及煙霧濃度，當所述鋰離子動力電池的溫度、co濃度及煙霧濃度中任意一項發(fā)生變化并達到預設的檢測閾值時，消防控制器向復合探測器發(fā)送正常工作指令，復合探測器進入正常監(jiān)控狀態(tài)。

26、與現(xiàn)有技術比較，本發(fā)明公開的可自調節(jié)的機車用鋰離子動力電池熱失控滅火抑制方法具有以下有益效果：

27、本發(fā)明的消防控制器通過將鋰離子動力電池的單體溫度、環(huán)境溫度以及co濃度信息融合進行判斷，實現(xiàn)了針對鋰離子動力電池不同異常階段的判斷，并能夠控制全氟己酮滅火抑制裝置在不同階段執(zhí)行不同的抑制動作，即實現(xiàn)針對不同電池異常階段自動調節(jié)抑制方式，降溫及滅火抑制采取不同控制邏輯，同時可自動調整噴射過程，以適應不同電池異常階段的抑制需求。同時，本發(fā)明采用全氟己酮作為滅火介質，全氟己酮具有降溫性能好、絕緣強度高、釋放后無殘留等優(yōu)點，可以解決干粉及氣溶膠滅火后有殘留不利回收的問題；且全氟己酮優(yōu)秀的降溫性能可以抑制動力電池異常溫升，同時其優(yōu)秀的絕緣性保證其噴射后不會造成動力電池短路。另外，使用的火情判斷及抑制機制是基于對鋰離子動力電池熱失控機理及特征溫度研究總結出的，旨在動力電池泄壓閥開啟、熱失控發(fā)生前進行降溫抑制動作，避免動力電池進入熱失控危險狀態(tài)，提前介入降溫，減少熱失控發(fā)生誘因。該方法可實現(xiàn)在鋰離子動力電池熱失控的極早期發(fā)現(xiàn)險情并由抑制裝置及時介入，并且具有降溫抑制及滅火抑制的多次動作及冗余保護功能，能夠有效抑制電池熱失控及撲滅電池明火，為鋰離子動力電池系統(tǒng)提供更好的安全保障。